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Die Konvergenz von Industrie 5.0 und Engineering 5.0 markiert eine transformative Ära für die Fertigungs- und Ingenieurbranche, angetrieben von fortschrittlichen Technologien wie künstlicher Intelligenz (KI), digitalen Zwillingen und miteinander verbundenen digitalen Fäden.

Diese Innovationen steigern die Produktivität und definieren die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine neu, wobei Nachhaltigkeit und Resilienz im Vordergrund stehen. Durch die Implementierung von Industrie 5.0 und Engineering 5.0 können Unternehmen ihre Produktivität verbessern, Innovationen fördern und resiliente, nachhaltige Systeme aufbauen.

Die Entwicklung von Industrie 4.0 zu Industrie 5.0

Der Übergang von Industrie 4.0 zu Industrie 5.0 stellt eine bedeutende Entwicklung in der Fertigungs- und Ingenieurbranche dar. Industrie 4.0 ist geprägt von der Digitalisierung von Produktionsprozessen, Automatisierung und datengesteuerter Entscheidungsfindung. Unternehmen nutzen Technologien wie das Internet der Dinge (IoT), Big Data (und Big-Data-Analytik) und Cloud-Computing, um Abläufe zu optimieren und die Produktivität zu steigern.

Als diese Technologien jedoch alltäglich wurden, zeigte sich der Bedarf nach weiterer Innovation. Industrie 5.0 führt kognitive Systeme und KI ein, um auf den Grundlagen von Industrie 4.0 aufzubauen, und definiert sich durch drei wesentliche Säulen: menschzentrierte Interaktionen, Nachhaltigkeit und Resilienz. Diese Säulen leiten Organisationen dazu an, Technologien zu nutzen, um menschliche Fähigkeiten zu ergänzen, nachhaltige Praktiken zu erreichen und widerstandsfähigere Systeme zu schaffen.

Industrie 5.0 führt kognitive Systeme und KI ein, um auf den Grundlagen von Industrie 4.0 aufzubauen, und definiert sich durch drei wesentliche Säulen: menschzentrierte Interaktionen, Nachhaltigkeit und Resilienz.

Hier ist, was jede dieser Säulen repräsentiert:

  1. Menschzentrierte Interaktionen: Die Zusammenarbeit zwischen Menschen und kognitiven Systemen treibt die kontinuierliche Verbesserung des gesamten Produktentwicklungs- und Produktionslebenszyklus voran. Diese Säule betont die Bedeutung von Investitionen in Technologien, die echten Mehrwert bieten und den Menschen helfen, ihre Ziele leichter zu erreichen.
  2. Nachhaltigkeit: Da der Klimawandel zunehmend unseren Planeten und unsere Lebensweise bedroht, müssen Unternehmen nachhaltige Praktiken über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg integrieren – von der Gestaltung und Produktion bis hin zur Verteilung und Entsorgung. Organisationen sollten umweltfreundliche Materialien, energieeffiziente Prozesse und Prinzipien der Kreislaufwirtschaft anwenden, um den ökologischen Fußabdruck zu minimieren und die Ressourceneffizienz zu maximieren.
  3. Resilienz: Prädiktive Analytik, digitale Zwillinge, KI und IoT-basierte Sensoren sind grundlegende Technologien für den Aufbau widerstandsfähiger Systeme, die die Kontinuität von Abläufen sicherstellen und positive, sichere Erlebnisse für die Menschen bieten, die mit ihnen interagieren.

Diese Entwicklung von Industrie 4.0 zu Industrie 5.0 ist nicht nur ein Fortschritt, sondern ein vollständiger Paradigmenwechsel, der eine Neubewertung branchenweiter Ansätze und Ideologien erfordert.

Der digitale Faden: das Rückgrat von Industrie 5.0

Der digitale Faden ist ein Schlüsselkonzept der Industrie 5.0. Er steht für den kontinuierlichen Informationsfluss über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Diese Interkonnektivität verändert die Art und Weise, wie Menschen und Maschinen miteinander interagieren.

Beispielsweise ermöglicht der digitale Faden die Automatisierung repetitiver Aufgaben, indem er kognitive Systeme nutzt, um technische Durchbrüche zu fördern. Er bietet zudem Echtzeitzugriff auf Daten, was für die Umsetzung von KI-gestützter Gestaltung und Optimierung unerlässlich ist.

Die Integration von KI in die Technik kann und wird die menschlichen Fähigkeiten erweitern, anstatt sie zu ersetzen. Beispielsweise kann die KI-gestützte Gestaltung und Optimierung den technischen Prozess rationalisieren, sodass Ingenieure mehr Zeit haben, sich auf Probleme zu konzentrieren, die nur durch menschliche Kreativität und Einfallsreichtum gelöst werden können.

Daher müssen Organisationen traditionelle Praktiken des Anforderungsmanagements neu bewerten, da sich der digitale Faden in die Produktlebenszyklen einwebt. Sie müssen zu „servicebasierten Modellen“ übergehen, um die Effizienz der Gestaltung zu verbessern und überflüssige Anforderungen zu reduzieren.

Neues Denken über Anforderungen für KI und digitale Zwillinge

Engineering 5.0 strukturiert Produktanforderungen sowohl für den Verbrauch durch KI-Modelle als auch für die maschinelle Lesbarkeit. Digitale Zwillinge – die virtuelle Darstellung eines physischen Produkts oder eines Systems von Assets, die die Konfiguration in Echtzeit widerspiegeln – spielen eine zentrale Rolle in dieser Transformation. Sie ermöglichen kontinuierliche Designströme, wodurch Ingenieure Produkte in Echtzeit testen und optimieren können. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, müssen Unternehmen digitale Zwillinge über den gesamten Produktlebenszyklus integrieren.

Dies verkürzt Feedback-Zyklen und verbessert das Produktlebenszyklus-Management. Zum Beispiel können Ingenieure mithilfe digitaler Zwillinge die Auswirkungen von Software auf Produkte testen, bevor sie Ideen in reale Objekte umsetzen.

Darüber hinaus ermöglicht der Übergang von einem listenbasierten Ansatz zu einem servicebasierten Ansatz im Anforderungsmanagement, den zukunftsorientierte Hersteller bereits umsetzen, dass KI-gestütztes Engineering sein volles Potenzial ausschöpfen kann.

KI-gestütztes Engineering und kontinuierliche Designströme

KI-gestütztes Engineering beginnt mit Daten. Daten ermöglichen neue Visualisierungen und Verbindungen über den digitalen Faden. KI eliminiert auch repetitive Aufgaben, sodass Ingenieure sich auf kreative Problemlösungen konzentrieren können. Außerdem kann KI potenzielle Probleme oder Optimierungen identifizieren. Solche KI-gestützten „Was-wäre-wenn“-Analysen werden Innovation und Optimierung im gesamten Produktlebenszyklus vorantreiben, für diejenigen, die sich darauf einlassen. Letztendlich kann generative KI Designs, Pläne und Layouts erstellen, die von Menschen auf höherer Ebene überprüft und validiert werden.

KI-gestützte Arbeitsabläufe in der Technik werden auch beginnen, die Überwachung des digitalen Fadens durch KI für Designoptimierungen zu integrieren. KI kann Ingenieuren Vorschläge zur Verbesserung der Produktnachhaltigkeit, der Kosten und der Zuverlässigkeit unterbreiten. Während Ingenieure lernen, ihre KI-Tools gezielt einzusetzen, können sie die Technologie zur Durchführung umfassender Datenanalysen anweisen, um optimale Designlösungen in Rekordzeit zu erzielen.

Die Rolle digitaler Zwillinge in der Zusammenarbeit

Digitale Zwillinge ermöglichen kontinuierliche Designströme und können Daten aus vielen Quellen gleichzeitig integrieren. Sie bieten auch Echtzeitzugriff auf Produktdaten, was schnelle Iterationen und Optimierungen ermöglicht. Miteinander verbundene digitale Fäden werden kontinuierliche Designströme antreiben und den gesamten Produktlebenszyklus beeinflussen. In vielerlei Hinsicht werden digitale Zwillinge und digitale Fäden den gleichen Einfluss auf die Fertigung haben wie Agile- und CI/CD-Methodologien auf die Softwareentwicklung und -bereitstellung.

Hier bei Aras sind wir der Meinung, dass der digitale Faden der Schlüssel zur Zukunft des KI-gestützten Engineerings ist. Doch wir sind nicht allein; dieses Gefühl wird in der gesamten Branche geteilt, da immer mehr unserer Kunden und andere Organisationen das Potenzial für unbegrenzte Zusammenarbeit und kontinuierliche Verbesserung erkennen. Die Integration digitaler Zwillinge und KI in Ingenieursprozesse wird sicherstellen, dass Produkte in einem kohärenten, datenbasierten Umfeld entwickelt, getestet und optimiert werden, was zu besseren Produkten, schnelleren Innovationszyklen und positiven Ergebnissen für Hersteller, Arbeiter und Endbenutzer führt.

5.0-Denken annehmen, um in einer schnelllebigen Welt zu gedeihen

Wie Sie sich vorstellen können, geht die Verbindung zwischen Industrie 5.0 und Engineering 5.0 über Technologie hinaus und umfasst Gemeinschaft und Innovation. Je mehr Organisationen diese neuen Paradigmen annehmen, desto schneller werden Branchen wie die Automobil- und Halbleiterfertigung vorankommen. Das Denken im Sinne von 5.0 wird uns helfen, über standardisierte Lösungen hinauszugehen und mehr Innovation und Individualisierung zu fördern.

Natürlich erfordern die Herausforderungen, denen sich Hersteller heute gegenübersehen, kontinuierliche Anpassung und Digitalisierung. Das mag zunächst entmutigend erscheinen. Doch die Nutzung des digitalen Fadens kann einen großen Unterschied machen. Ein Beispiel dafür ist Renesas, ein globaler Hersteller von LSI-Halbleitern und Aras-Kunde, der zeigt, wie Unternehmen digitale Fäden nutzen können, um diese Herausforderungen zu meistern und in einem dynamischen Umfeld erfolgreich zu sein.

Nachhaltigkeit und Resilienz in Industrie 5.0

Nachhaltigkeit und Resilienz sind zentrale Säulen der Industrie 5.0 und eng mit den Konzepten der Engineering 5.0 verbunden. Nachhaltige Praktiken werden über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg integriert, von der Gestaltung bis zur Entsorgung. Organisationen müssen umweltfreundliche Materialien, energieeffiziente Prozesse und Prinzipien der Kreislaufwirtschaft übernehmen, um die Umweltbelastung zu verringern.

Resilienz bedeutet, Systeme zu entwickeln, die sich an veränderte Umstände anpassen und während Störungen die Kontinuität gewährleisten können. Stellen Sie sich vor, wie viel schneller die Welt auf die globale COVID-19-Pandemie hätte reagieren können, wenn Industrie 5.0 im Jahr 2020 die Norm gewesen wäre. Wir hätten neue Luftfiltersysteme, medizinische Masken oder sogar den COVID-19-Impfstoff schneller herstellen können.

Es gibt keinen Weg, in der Zeit zurückzugehen. Doch mit Blick auf die Zukunft ist es spannend, sich vorzustellen, wie Industrie 5.0 und Engineering 5.0 es Menschen und Computern ermöglichen werden, gemeinsam Probleme schneller und besser zu lösen.

Wie sieht das in der Praxis aus? Prädiktive Analytik, digitale Zwillinge, KI und IoT-basierte Sensoren spielen alle eine entscheidende Rolle beim Aufbau widerstandsfähiger Systeme. Diese Technologien warnen Organisationen vor potenziellen Bedrohungen und leiten sie zur Umsetzung von Maßnahmen an, die Risiken mindern. Diese Risiken können vom Klimawandel über Krankheiten bis hin zu politischer Instabilität und Herstellungsfehlern in kritischen Systemen reichen. Industrie 5.0 hat das Potenzial, fast jeden Aspekt der modernen Welt zu verändern.

Es gibt keinen Weg, in der Zeit zurückzugehen. Doch mit Blick auf die Zukunft ist es spannend, sich vorzustellen, wie Industrie 5.0 und Engineering 5.0 es Menschen und Computern ermöglichen werden, gemeinsam Probleme schneller und besser zu lösen.

Den Menschen in den Mittelpunkt der Industrie 5.0 stellen

Wie bereits erwähnt, ist ein entscheidender Aspekt der Industrie 5.0 ihr menschenzentrierter Ansatz. Dieses Paradigma betont die Zusammenarbeit zwischen Menschen und fortschrittlichen Technologien. Kognitive Systeme, einschließlich KI und maschinellem Lernen, arbeiten mit menschlichen Bedienern zusammen, um die Entscheidungsfindung und Problemlösungsfähigkeiten zu verbessern. Diese Zusammenarbeit ermöglicht es Menschen, sich auf kreative und strategische Aufgaben zu konzentrieren, während die KI repetitive und datenintensive Operationen übernimmt.

Eine tiefe und harmonische Beziehung zwischen Mensch und Technologie fördert Innovation und Agilität. Dies hat erhebliche Auswirkungen darauf, wie wir Arbeitsplätze strukturieren und die Belegschaft stärken. Organisationen müssen menschenzentrierte Designs priorisieren und in Schulungsprogramme investieren, um ihre Mitarbeiter zu befähigen. Unternehmen können ihre Arbeitskräfte stärken und weiterqualifizieren, indem sie kulturelle Normen der Zusammenarbeit und des kontinuierlichen Lernens fördern, was nachhaltiges Wachstum und Wettbewerbsfähigkeit in einer beschleunigten Welt vorantreibt.

KI und digitale Zwillinge für nachhaltige Innovation nutzen

KI und digitale Zwillinge sind zentral, um nachhaltige Innovationen in der Industrie 5.0 zu verwirklichen. Diese Technologien ermöglichen es Organisationen, Produktdesigns zu optimieren, Fertigungsprozesse zu verbessern und das Management des Produktlebenszyklus zu stärken. Durch den Einsatz von KI und digitalen Zwillingen können Unternehmen erhebliche Fortschritte in Effizienz, Nachhaltigkeit und Resilienz erzielen.

Digitale Zwillinge modellieren physische Produkte virtuell, sodass Ingenieure verschiedene Szenarien simulieren und testen können. Diese Fähigkeit ist entscheidend, um Designs zu optimieren, Abfall zu reduzieren und die Produktleistung zu verbessern. Darüber hinaus ermöglichen KI-gesteuerte Analysen den Organisationen, Verbesserungspotenziale zu erkennen und datenbasierte Strategien für nachhaltiges Wachstum umzusetzen.

Die 5.0-Zukunft: Kontinuierliches Design, KI-gesteuerte Optimierung und nahtlose Zusammenarbeit

Engineering 5.0 stellt sich eine Zukunft vor, in der kontinuierliches Design, KI-gesteuerte Optimierung und nahtlose Zusammenarbeit zur Norm werden. KI-gesteuerte Optimierung wird Ingenieuren datengestützte Empfehlungen und Einblicke bieten, um Innovationen zu fördern, die Produktqualität zu verbessern und die Nachhaltigkeit zu steigern.

Dieser Ansatz ermöglicht schnelle Iterationen, Tests in Echtzeit und kontinuierliche Verbesserungen und wird die Ingenieur- und Fertigungsbranche auf bisher unvorstellbare Weise voranbringen.

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