Einführung Industrie 4.0

Die digitale Revolution

Von Katharina Lehmann und Michael Gneuss · 2015

Industrie 4.0 ist in aller Munde. Doch was heißt das wirklich? Technologietrends wurden schon oft zu Wegbereitern bahnbrechender Neuerungen erklärt. Bei der Fabrik der Zukunft ist das anders. Es geht um epochale Veränderungen der Industriegesellschaft. Doch dafür stehen noch eine Fülle von Weichenstellungen aus.

Industrie 4.0 – ein Modebegriff treibt die deutsche Wirtschaft um. Doch es geht um mehr als einen schlichten Trend. Es geht um nicht weniger als die vierte industrielle Revolution. Nach Dampfmaschine, Massenproduktion am Fließband und dem Einzug von IT- und Computertechnik soll in der Fabrik der Zukunft alles intelligent und vor allem alles mit allem vernetzt und verbunden sein.

Industrie 4.0 bringt Wachstum

Das Potenzial ist enorm: Das verarbeitende Gewerbe könnte binnen zehn Jahren einen Produktivitätsgewinn von bis zu 150 Milliarden Euro erzielen. Das haben die Wirtschaftsexperten der Unternehmensberatung Boston Consulting Group (bcg) in einer Studie für das manager magazin ermittelt. Aber auch die Volkswirtschaft profitiert: Durch die Umsetzung des Industrie 4.0-Gedankens könnte laut bcg das Bruttoinlandsprodukt um rund ein Prozent pro Jahr zusätzlich wachsen.

Rosige Aussichten also für die deutsche Unternehmenslandschaft. Stünden dem nicht eher triste Zahlen bei der Umsetzung gegenüber: Von der dz Bank über die Bedeutung der Digitalisierung befragt, antwortete ein gutes Drittel der großen Mittelständler, das Thema sei für sie zurzeit „überhaupt nicht relevant“, bei kleinen und mittleren Unternehmen waren es sogar 70 Prozent.

Investitionsbedarf ist immens

Schon Ende des vergangenen Jahres schlug der Bundesverband der Deutschen Industrie (bdi) Alarm: In einer Studie beklagte der Verband, die Investitionsschwäche sei „ein branchenübergreifendes und langfristiges Problem“. Vor allem im produzierende Gewerbe werde „seit gut zehn Jahren“ mehr abgeschrieben als investiert, der Kapitalstock schrumpfe. „Industrie-4.0-Lösungen sind für viele Unternehmen neu und ziehen einen erheblichen Investitionsbedarf nach sich“, meint bdi-Präsident Ulrich Grillo.

Doch nicht nur die Wirtschaft investiert zu wenig. Auch dem Staat werfen Kritiker vor, seine Rolle bei der Gestaltung der Industrie 4.0 kaum wahrzunehmen und so die neue industrielle Revolution zu verschlafen. Das Problem: Nicht nur die Investitionen in Technologie sowie moderne Maschinen und Anlagen sind zu gering, auch beim Aufbau der nötigen Infrastruktur – zum Beispiel breitbandige Kommunikationswege sowie Aus- und Weiterbildungsangebote – ist das Tempo zu gering. Zwar hat die Bundesregierung ein Investitionspaket mit einem Volumen von zehn Milliarden Euro für den Zeitraum 2016 bis 2018 geschnürt. Das werde aber nach Einschätzung des bdi kaum ausreichen.

Und doch sollen die deutschen Maschinenbauer mit Industrie 4.0 nun weltweit Standards setzen. Die Bundesregierung und Wirtschaftsverbände wie bitkom, vdma und zvei haben bereits eine gleichnamige Plattform etabliert. Mitte Februar 2015 haben zudem Forschungsministerin Johanna Wanka und Fraunhofer-Präsident Reimund Neugebauer in Berlin zur Gründung eines Konsortiums der Unternehmen aufgerufen.

Es steht nicht weniger auf dem Spiel als die Zukunftsfähigkeit des Landes. Scheitern Unternehmen und Politik, wird aus dem „digitalen Wirtschaftswunder“, das sich viele im Lande wünschen, wohl nichts. Und das wäre fatal. Denn bei den Investitionsgütern, mit denen die Industrie 4.0 ausgerüstet wird, geht es genau um den Bereich, in dem Deutschland eine globale Spitzenstellung zu verteidigen hat. Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau liegt an der Spitze und trägt maßgeblich zum guten Ruf als Exportnation bei. Doch wenn der Branche der Schritt ins digitale Zeitalter nicht gelingt – sprich: die Maschinen nicht mit Industriesoftware zeitgemäß aufgewertet werden – dann werden andere Nationen erhebliche Marktanteile abgreifen.

Big Data in der Fabrik

Erfolgreich werden vor allem diejeni- gen Unternehmen sein, die es verstehen, den künftigen Industriedatenwust durch clevere Algorithmen für sich zu nutzen. Denn in der smarten Fabrik von morgen geht es nicht nur darum, Maschinen zu verkabeln. Mit Hilfe von Sensoren und Chips werden alle Maschinen an allen Produktionsstandorten mit allen Werkstücken, Produkten und Teilen verbunden sein. So findet nicht nur jedes Produkt selbstständig seinen Weg durch die Fertigungsanlage. Es wird auch selbst die Informationen, wie es weiterentwickelt wird, mitbringen – ganz nach den individuellen Bedürfnissen der Kunden. So können Kundenwünsche, Lieferzeiten oder Rohstoffengpässe unmittelbar die Herstellung bestimmen.

Doch diese Milliarden Sensoren, die an allen Teilen der Produktionskette haften, sammeln gigantische Datenmengen, die auch zu verarbeiten sind. Es gilt, die Informationen nutzbar zu machen, zu analysieren und auszuwerten – und schließlich mit ihrer Hilfe neue Geschäftsmodelle zu etablieren. Schon längst verdienen digitale Größen wie Apple nicht mehr nur am Verkauf der gefertigten Produkte, sondern an den angeschlossenen Services, die via Apps mit den Produkten genutzt werden können.

IT erobert die Industrie

Den Anspruch, Leitanbieter von Ma- schinen und Anlagen – auch im digitalen Zeitalter – zu bleiben, hat Deutschland allemal. Doch die deutsche Industrie muss auch zum Leitmarkt avencieren, will sie nicht einen erheblichen Teil der Chancen verspielen. In den deutschen Fabriken ist der Wandel aber noch lange nich„t angekommen. Auf die Frage, welche technischen Innovationen für sie relevant seien, antworteten 46 Prozent der deutschen Maschinenbauer: fortschrittliche Materialien mit überlegenen Eigenschaften. Begriffe wie Industrie 4.0, Big Data, Apps oder Cloud rangierten in der Umfrage „Zukunftsperspektive deutscher Maschinenbau – Erfolgreich in einem dynamischen Umfeld agieren“, die vom Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (vdma) in Zusammenarbeit mit der Unternehmensberatung McKinsey durchgeführt wurde, weiter hinten. Im deutschen Maschinen- und Anlagenbau geht es danach um eher handfeste Paradigmen: Dinge konkurrieren mit Diensten, real mit virtuell. Für einen erfolgreichen Übergang in die Industrie 4.0 müssen aber on- und offline Hand in Hand gehen.

Längst nimmt Software einen immer größeren Bereich unserer Gesellschaft ein – und greift auch immer mehr Kundengelder ab. Nach Musik und Film, den Medien und dem Handel ist künftig die Industrie an der Reihe. Doch für Industrie-4.0-konforme Software sind nur wenige Investitionen geplant: Rund 650 Millionen Euro wollen die wichtigsten zwölf Branchen der deutschen Wirtschaft im kommenden Jahr investieren, allerdings nur 80 Millionen davon in die Entwicklung von Software. Doch genau die ist Voraussetzung für das Überleben in der neuen digitalen Industrieära.

Schon heute hat nach Angaben des Branchenverbandes bitkom die Industrie einen Anteil von rund 20 Prozent an den Umsätzen der IT-Branche. Der große Durchbruch steht aber noch aus, vor allem, weil für die deutschen Unternehmen noch zu viele Unwägbarkeiten im Raum stehen: Wenn Maschinen unablässig riesige Datenmengen transportieren, müssen die Kommunikationsnetze auch dafür ausgelegt sein, diese in Echtzeit zu übermitteln.

"Durch Industrie 4.0 könnte das bip um rund ein Prozent pro Jahr zusätzlich wachsen."

Mit ihrer digitalen Agenda hat die Bundesregierung im vergangenen Jahr auch den Breitbandausbau versprochen. Schön für alle Privathaushalte, die noch immer nicht an das DSL-Netz angeschlossen sind. Für die Zwecke der smarten und rundum vernetzen Fabriken in der Industrie 4.0 reicht das schon lange nicht mehr aus.

Zentrale strategische Bedeutung

Doch die Weichenstellungen müssen in den Etagen der Topmanager deutscher Industrieunternehmen vorgenommen werden. Die Industrie 4.0 ist eben nicht nur der Bau einer neuen Fabrik oder die Modernisierung der Werke. Vielmehr geht es um ein Kernelement der Digitalisierungsstrategie, das von erheblicher Bedeutung für die gesamte weitere Unternehmensentwicklung ist. Denn die Fertigungsmöglichkeiten der Zukunft haben Einfluss auf die Produkte der Zukunft. Das reine „Produkt“ ist im Zeitalter der Digitalisierung für viele Branchen ein Auslaufmodell. Künftig werden Güter durch digitale Services veredelt werden, mit denen die Gestaltungsmöglichkeiten der Fabrik über den gesamten Lebenszyklus ausgedehnt werden und somit auch die Kommunikation mit den Kunden verstetigen. Davon losgelöst kann keine Fabrik der Zukunft geplant werden. Die Gewinner im künftigen digitalen Wettbewerb werden diejenigen sein, die jetzt die Zukunft in ganzheitlichen, konsistenten Strategien entwerfen.

Sicherheit und Standards gefordert

Ein zentrales Thema in der Diskussion um die smarte Fabrik ist immer wieder die Sicherheit der Anlagen. Sind die Produktionsmaschinen virtuell vernetzt, könnten Konkurrenten Einblick in die eigenen Daten erhalten und Betriebsgeheimnisse entdecken. Doch auch Hacker könnten die Systeme angreifen und die Fertigung sabotieren, stören oder gar ganz zum Stillstand bringen. Sichere Systeme, die einerseits über die Werksgrenzen vernetzt und dennoch nur autorisierten Teilnehmern zugänglich sind, sind folglich eine unabdingbare Voraussetzung für Industrie 4.0. Dahinter verbirgt sich eine gewaltige Herausforderung für IT-Security-Experten – im Extremfall ist schließlich die Sicherung eines global vernetzten Fertigungsverbundes eine ganz andere Baustelle als die Unternehmens-IT, um die es heute in der Regel geht.

Eine weitere zentrale Frage: Welche Branchenstandards oder gemeinsamen Datenplattformen sollen gelten und wer wird sie entwickeln? Wenn in Zukunft die Maschinen des Herstellers mit den Systemen der diversen Zuliefer aus den unterschiedlichen Wertschöpfungsstufen untereinander kommunizieren, müssen sie dieselbe Sprache nutzen. Doch gerade in der Unternehmens-IT ist die Industrie von einheitlichen Standards noch weit entfernt. Viele Unternehmen warten hier erstmal ab, welche Technologien sich durchsetzen werden. Ob das der richtige Weg ist, bleibt abzuwarten. Nur wer selbst Standards schafft – auch in Kooperation mit Partnern und Wettbewerbern – beherrscht den Markt.

Deutschland als Land der Ingenieure und Visionäre, das sich rühmt, den Begriff Industrie 4.0 erfunden zu haben, muss auch hier vorangehen. Denn die Zeit drängt. Deutschen Industrieunternehmen erwächst in Asien und auch in Südamerika starke Konkurrenz, die mittelfristig ihre internationalen Wettbewerbspositionen gefährden kann. Unternehmen, etwa aus China, steigern ihre Produktivität und Innovationskraft, zugleich beschleunigen sich die Innovationskreisläufe in vielen Technologiefeldern. Knappere Rohstoffe, steigende Energiepreise oder das zunehmende Durchschnittsalter der Beschäftigten sind weitere Herausforderungen, mit denen sich die Unternehmen in Deutschland auseinandersetzen müssen.