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Hightech Strategie

Die Hightech Strategie in Deutschland

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Industrie4.0

Fast zehn Prozent – so groß könnte laut einer Bitkom-Umfrage der Wachstumsschub durch die sogenannte Industrie 4.0 ausfallen. Nicht nur deswegen wollen Sigmar Gabriel und das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) das Thema Digitale Wirtschaft mit Hochdruck nach vorne bringen.

Die Digitalisierung ist ein Zukunftsprojekt der Industrie, das unter anderem vernetzte Fabriken und intelligente Roboter mit sich bringt. Die Smart Factory soll die Zukunftsfähigkeit der deutschen Industrien festigen, dafür müssen aber noch einige Herausforderungen gemeistert werden.

Definition Industrie 4.0 und Smart Factory

Industrie 4.0 ist ein Zukunftsprojekt in der Hightech-Strategie der deutschen Bundesregierung, mit dem die Informatisierung der klassischen Industrien vorangetrieben werden soll. Das Ziel ist die intelligente Fabrik (Smart Factory), die sich durch Wandlungsfähigkeit, Ressourceneffizienz und Ergonomie sowie die Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse auszeichnet.

Die Digitalisierung sowie die Industrie 4.0 umfassen mehrere Technologiefelder. Dazu gehören beispielsweise Embedded Systems, Smart Factory, Cloud Computing und IT-Security.

 


Ein Beispiel für die Umsetzung der Industrie 4.0 bzw. der Smart Factory ist der "DUPLOcator" des Fraunhofer Institutes, der im Rahmen der Hannover Messe 2016 zum Einsatz kommt. Der Roboter erkennt durch modernste Technologien, wie ein Mensch Bauteile zusammensetzt und bildet diese Vorgänger selbständig nach. Er „denkt“ also mit, imitiert und optimiert die Vorgänge.

Die Wirtschaft steht an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution

Wie es der Begriff impliziert, steht die Industrie 4.0 für die vierte industrielle Revolution. Nachdem in den letzten Jahrzehnten die dritte Stufe durch den Einsatz von IT begangen wurde, liegt die Zukunft der Industrie im Einsatz von Cyber Physical Systems (CPS), Machine-to-Machine (M2M) und weiteren Technologien.


Durch das Internet getrieben, wachsen reale und virtuelle Welt immer weiter zu einem Internet der Dinge (Internet of Things, IOT) zusammen. Die Kennzeichen der zukünftigen Form der Industrieproduktion sind die starke Individualisierung der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten (Großserien-)Produktion, die weitgehende Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse und die Verkopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleitungen, die in sog. hybriden Produkten mündet.

Die deutsche Industrie hat jetzt die Chance, die vierte industrielle Revolution aktiv mitzugestalten. Mit dem Zukunftsprojekt soll dieser Prozess vonseiten der Bundesregierung aktiv unterstützt werden. Welche Ideen, Chancen und Herausforderungen mit der Industrie 4.0 zusammenhängen, fasst folgendes Video anschaulich zusammen: 

Industrie 4.0: Zahlen, Erwartungen und Herausforderungen

Wie eingangs erwähnt, blickt die deutsche Wirtschaft zu großen Teilen positiv in die Zukunft. Laut Studien soll durch die Industrie 4.0 bis zum Jahr 2015 ein Wachstum von 200 bis 425 Milliarden Euro erwirtschaftet werden.

Die Kennzahlen für die Zukunftsindustrie sehen zusammengefasst folgendermaßen aus:


Die neuen Herausforderungen bergen selbstverständlich auch Risiken. Sollte es Deutschland und Europa nicht gelingen, die Digitale Wirtschaft wie geplant zu entwickeln, könnte das zu Verlusten in der Industrie führen. Zudem birgt die Industry 4.0 auch Fallstricke, zum Beispiel bei Fehlplanungen durch Computerfehler oder in IT-Security (Stichwort: Cyberkriminalität).

Trotzdem: Die Chancen und Möglichkeiten der vierten industriellen Revolution klingen verlockend. Produktivitätssteigerungen um bis zu 30 Prozent, flexibilisierte Großserien, hohe Einsparpotentiale, stärkere Individualisierung von Produkten und verkürzte Entwicklungszeiten stehen auf der Positivseite. Doch bis sie flächendeckend zum Einsatz kommen, müssen noch einige Schritte gegangen werden.

Doch schon heute gibt es spannende Konzepte und Entwicklungen, welche die Wege der Digitalen Wirtschaft aufzeigen. Dazu gehören unter anderem CPS und M2M.

Cyber Physical Systems (CPS)

Das Zukunftsprojekt ist mit wichtigen technologie-, wirtschafts- und gesellschaftspolitischen Standortperspektiven verbunden. Auf dem Gebiet der softwareintensiven und eingebetteten Systeme hat sich Deutschland bereits eine führende Stellung insbesondere im Automobil- und Maschinenbau erarbeitet.

Eine immer größere Bedeutung erlangen dabei die sogenannten Cyber Physical Systems (CPS). Das bedeutet die Vernetzung von eingebetteten Informations- und Kommunikationstechnologie-Systemen untereinander und mit dem Internet.

Bei den evolutionär entstehenden Cyber Physical Systems werden Objekte bis hin zu Alltagsgegenständen durch Programmierbarkeit, Speichervermögen, Sensoren und Kommunikationsfähigkeiten intelligent. Sie können dadurch direkt oder über das Internet durch M2M-Kommunikation (Machine-to-Machine) eigenständig Informationen austauschen, Aktionen auslösen und sich wechselseitig steuern.

Dies verbessert die Durchführung industrieller Prozesse in der Produktion, des Engineering für die Industrie, der Materialverwendung und des Lieferketten- und Lebenszyklusmanagements enorm und führt so zu einer neuen Form der Industrialisierung - der Industrie 4.0.

Die Cyber Physical Systems für Smart Factories lassen sich auch als Cyber Physical Production Systems (CPPS) bezeichnen. Die Zielsetzung Zukunftsindustrie ist es nicht nur, CPPS technisch zu ermöglichen, sondern damit auch neue Produkte und Verfahren für den Export zu generieren.

Mit diesem Ansatz sollen vier Ziele erreicht werden, damit Deutschland sowohl zum Leitmarkt als auch zum Leitanbieter von CPPS wird:

  • Die Schaffung neuer Formen der intelligenten Produktionstechnik (Smart Production), um innovative Produkte für den Weltmarkt generieren zu können und heimische Fabriken ressourceneffizienter und flexibler zu machen.
    Unter dem Schlagwort Smart Production werden unter anderem auch die unternehmensübergreifende Produktionslogistik, die Mensch-Maschinen-Interaktion (Human-Machine-Interaction, HMI) und 3D-Visualisierung in industriellen Anwendungen noch stärker in den Blick genommen. Die enge Einbindung kleiner und mittlerer Unternehmen als Anbieter wie Anwender von intelligenten Produktionstechniken ist hierbei von zentraler Bedeutung.

  • Die Optimierung bestehender und die Erfindung neuer Produkte der Automatisierungstechnik, um Deutschland in seiner Automatisierungskompetenz einen größeren Wettbewerbsvorteil zu sichern

  • Die Standort- und Beschäftigungssicherung durch intelligente Gestaltung der Produktion, des Engineering und des Produktionsumfeldes, vor allem angesichts des demografischen Wandels und der damit verbundenen Herausforderungen für eine altersgerechte Arbeitsgestaltung.

  • Neue kollaborative Formen der Arbeitsorganisation in der Smart Factory, die auf qualitative Anreicherung, interessante Arbeitszusammenhänge, zunehmende Eigenverantwortung und Selbstentfaltung ausgerichtet sind.

Branchen im Umbruch

Die Digitalisierung der Industrie umfasst verschiedene Bereiche und Branchen. Hier ein paar Beispiele, wo die moderne und smarte Technologien zu deutlichen Veränderungen führt.

Automobilindustrie

Beim Begriff Industrie 4.0 denkt man zwangsläufig an die Automobilindustrie, da sie in Deutschland eine Schlüsselrolle inne hält. Durch die fortschreitenden Entwicklungen verändern sich Abläufe in der Produktion massiv. Beim sogenannten „Robot Farming“ soll ein intensiverer Austausch zwischen Mensch und Maschine stattfinden.

Zudem können durch Autohersteller und Zulieferer durch intelligente und vernetzte Systeme hochflexibel und schnell auf Anforderungen reagieren, um beispielsweise Modellvarianten „on demand“ zu produzieren.

Pharmaindustrie

Das Internet of Things (IoT) erhält auch in der pharmazeutischen Industrie Einzug. Besonders in den Bereichen „Supply Chain & Logistics“ sowie Sales und Marketing wird die Industrie 4.0 benötigt. So können medizinische Produkte dezentral produziert werden.

Allerdings steht die Pharmaindustrie dem Thema Digitalisierung laut einer Studie noch kritisch gegenüber. Man erwarte erst für das Jahr 2030 einen Durchbruch.

Energiewirtschaft und Smart Home

Die Industry 4.0 wird als große Chance für die Energiewende gesehen. Denn die Nachfrage nach Strom schwankt über den Tagesverlauf, was sich auf den Strompreis auswirkt.

Nachdem bislang das Motto „Erzeugung folgt dem Verbrauch“ galt, soll es dank Internet of Things, Smart Grids und anderen Zukunftstechnologien „Verbrauch folgt der Erzeugung“ heißen. Das mündet in einer Laststeuerung („Demand Side Management“) – die Nutzer können ihren Verbrauch flexibilisieren und anpassen.

Dank der Digitalsierung wird auch das Smart Home vorangetrieben. Mittels Smartphones und dem Internet kann man nicht nur seinen Stromverbrauch schnell anpassen, sondern auch die Heizung oder den Putzroboter aus der Ferne steuern.

Smart Homes sollen nicht nur für mehr Wohnkomfort sorgen, sondern auch für mehr Energieeffizienz, Sicherheit und einem altersgerechten Wohnen.

Plattform Industrie 4.0: Regierung, Firmen und Verbände unter einem Dach

Die Digitalisierung der Wirtschaft ist ein Großprojekt, das von mehreren Schultern getragen und gemeistert werden muss. Da alleine in Deutschland rund 15 Millionen Arbeitsplätze direkt oder indirekt davon abhängen, gibt es hier zahlreiche Akteure.

Da wäre zum einen die Digitale Agenda der Bundesregierung. In diesem Rahmen agiert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unter Bundesminister Sigmar Gabriel. Um Forschung und Entwicklung voran zu bringen, werden beispielsweise mit den Förderprogrammen „Smart Service Welt“ und „Autonomik für Industrie 4.0“ rund 100 Millionen Euro an Fördergeldern zur Verfügung gestellt.

Um die Zukunftsvision koordiniert voran zu bringen, wurde die „Plattform Industrie 4.0“ ins Leben gerufen. Sie wird vom BMWi und dem BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) sowie der Deutschen Telekom, dem Bundesverband der Deutschen Industrie, der IG Metall, SAP, Siemens, Festo und der Fraunhofer-Gesellschaft geleitet. Die Plattform Industrie 4.0 vereint somit Verbände, Gewerkschaften, Wissenschaft, Wirtschaft und die Politik.

Zahlreiche deutsche und internationale Unternehmen sind ebenso am Großprojekt beteiligt. Dazu gehören unter anderem Daimler, Infineon, Bosch, BASF, Audi, IBM, Huawei, Airbus und ABB. Auch das Bundesministerium für Arbeit und Soziales, die Bundesnetzagentur oder der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft sind mit eingebunden.

Digitalisierung und Disruption: Neue Herausforderungen

Smart Factory, Smart Home, Smart Services, Cyber Physical Systems, Machine to Machine oder Cloud Computing: Im Bezug auf Industrie 4.0 schwirren zahlreiche Begriffe durch den Äther. Diese verändern nicht nur die Zukunft der Wirtschaft, sondern auch das Berufsleben.

Neue Technologien bringen oft auch eine Disruption mit sich. Das bedeutet, alte Strukturen werden radikal aufgebrochen und verändert. Entwicklung, Produktion, Vertrieb und Vermarktung könnten sich grundlegend verändern.

Die Digitalisierung stellt somit die Mitarbeiter, Unternehmer und Gründer vor neue Herausforderungen. Es steht nicht nur Frage im Raum, wo beispielsweise in Hallen voller Roboter der Mensch noch seinen Platz hat, sondern auch, wie die Menschen auf die Industrie 4.0 vorbereitet und geschult werden müssen? Welche Berufe wird es morgen noch geben? Welche Kompetenzen müssen Facharbeiter in Zukunft mitbringen? Wie wird sich das Können und Wissen verlagern? Und wie flexibel im Bezug auf ihren Arbeitsplatz müssen Mitarbeiter sein? Einige dieser Fragen sind noch ungeklärt.

Sicher scheint, dass die Digitale Wirtschaft die Arbeitswelt umkrempelt. Klassische Berufsbilder könnten an Bedeutung verlieren, ebenso die dauerhafte Präsenz am Arbeitsplatz. Die Menschen werden sich zunehmen virtuell austauschen und zu virtuellen Teams zusammenkommen. Das hat auch Auswirkungen auf die Dienstleistungswirtschaft, da sie sich an die Veränderungen durch die neue industrielle Revolution anpassen muss.

Auch bei den Stufen davor müssen Veränderungen geschehen: Bei der Ausbildung und Qualifikation. Es werden höhere Berufsbildung und spezialisierte Fachkräfte benötigt, zudem sollten die Potentiale der Zuwanderung genutzt werden. Und am Ende steht die Frage im Raum, wie man in Zukunft Beruf und Privatleben, die Work-Life-Balance, harmonisch unter Dach und Fach kriegt.

Die Industrie 4.0 bietet also noch viele Herausforderungen, die in den kommenden Jahren gelöst werden müssen.

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