Industrie 4.0 umschreibt die Verschmelzung von Produktions- mit Informationstechnologie. Sie bietet die Chance, die Flexibilität sowie die Energie- und Ressourceneffizienz von Produktionsprozessen über eine intelligente Steuerung und Vernetzung auf eine neue Stufe zu heben.
Elektronik und Sensorik spielen dabei eine Schlüsselrolle: Sie machen Produktionsanlagen und Produkte zu cyber-physischen-Systemen (CPS), die miteinander kommunizieren, die Produktion optimieren und sicher und zuverlässig mit dem Menschen interagieren. Die dafür benötigte Hardware basiert auf komplexen Mikroelektroniksystemen zur Erfassung, zur Verarbeitung und zum Austausch von Daten sowie zur Anlagensteuerung. Solche „More than Moore“-Systeme vereinen unter anderem Sensorik- und Aktorik-Komponenten, Hochfrequenz- und Kommunikationsbausteine, Spannungsversorgungen, Leistungselektronik und mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sowie Bausteine aus der Optoelektronik.
Die zu erfassenden Daten werden dabei immer vielfältiger. Wichtige Anwendungen sind die Verfolgung („Tracking“) von Produktionsgütern, die vorbeugende Instandhaltung von Produktionsanlagen und relevanten Infrastrukturen durch kontinuierliche Überwachung und die statistische Auswertung der Prozessdaten. Daraus erwachsen erhebliche Innovationsimpulse für den Dienstleistungsbereich; auch profitieren weitere Gebiete wie die Landwirtschaft. Für solche Anwendungen müssen verschiedene Sensoren und Messverfahren eingesetzt und kombiniert werden. Damit steigt die Komplexität der Mikroelektroniksysteme, die gleichzeitig auch hohe Anforderungen an Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit, Robustheit und Energieeffizienz erfüllen müssen.
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, wird neben der Expertise in der Systemintegration auch das Portfolio an Basistechnologien weiter ausgebaut. Forschungsbedarf besteht beispielsweise beim Entwurf komplexer Elektroniksysteme und bei der dreidimensionalen und heterogenen Systemintegration in einem Gehäuse („System-in-Package“, SiP) als Querschnittstechnologie. Empfehlungen zu Forschungsbedarf, Normen und Standards, zur Sicherheit vernetzter Systeme, dem rechtlichen Rahmen sowie den Anforderungen an Arbeit, Aus- und Weiterbildung werden im Rahmen der Plattform Industrie 4.0 erarbeitet. Laut einer aktuellen Trendbefragung von IKT-Unternehmen hat das Thema Industrie 4.0 stark an Bedeutung gewonnen, insbesondere für den deutschen Mittelstand – die kleinen und mittleren Unternehmen. So messen 39 Prozent der kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) dem Thema Industrie 4.0 eine hohe Bedeutung bei und stehen damit nur knapp hinter den Großunternehmen mit rund 50 Prozent.
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