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Deutschland 2041: Welche Entwicklungen die Industrie der Zukunft prägen
19.08.2016 Deutschland ist ein Industrieland. Deshalb ist das Gelingen der digitalen Transformation in der industriellen Fertigung eines der wichtigsten deutschen Ziele der kommenden 25 Jahre. Welche Faktoren die Zukunft der Industrie maßgeblich beeinflussen, wie vernetzt die Produktion 2041 wirklich wird und ob Deutschland die Digitalisierung meistert, zeigt die iBusiness-Zukunftsstudie für die Industrie.
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Die Industrie 4.0 soll hierfür der Schlüssel zum Erfolg sein. Sie soll die Produktivität erhöhen, Personalkosten senken, die Qualität sichern, Umsätze steigern, individuelle Massenproduktion mit kleinen Stückzahlen und mehr Flexibilität ermöglichen. Ob Deutschland im Bereich vernetzte Produktion Vorreiter ist und bleibt, darüber gehen die Meinungen auseinander. "Der Wirtschaftsstandort Deutschland kann von der vierten industriellen Revolution kräftig profitieren", sagen die einen. "Deutschland hinkt bei Industrie 4.0 hinterher", kritisieren die. Tatsache ist, dass unter anderem US-amerikanische IT-Vorreiter wie Apple und Google , aber auch viele neue internationale Start-ups auf den Markt drängen und dem Industrieschwergewicht Deutschland gefährlich nahe kommen.
| Detlef Zühlke, SmartFactory KL & DFKI: |
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"Die deutsche Industrie ist bereits sehr gut digitalisiert und vernetzt. Vor allem in den eher administrativen Bereiche wie Betriebswirtschaft, Logistik oder Produktionssteuerung. Je weiter wir in Richtung Werkstatt und Maschinen blicken, so haben wir dort zwar einen guten Stand an Digitalisierung erreicht, allerdings nicht auf Basis einheitlicher Standards." |
Vorreiter deutsche Automobilbauer
| Wolfgang Wahlster, DFKI: |
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| Roman Dumitrescu, Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe (Its OWL): |
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Was Audi - wie auch andere industrielle Vorreiter - hier vormacht, soll in Zukunft Standard in der deutschen Industrie werden. Ein weltweiter Vorsprung in der Digitalisierung der Industrie soll langfristig den Wirtschaftsstandort Deutschland und unseren Wohlstand sichern.
Stand heute: Die Hürden für die Transformation sind groß - aber auch die Ambitionen |
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Gleichzeitig gibt es aber noch einige Hürden, die die Transformation ausbremsen:
- Die Qualifikation der Mitarbeiter: Da der Maschinenbau immer stärker von IT-Technologien getrieben ist, "benötigen wir gut ausgebildete Mitarbeiter mit entsprechendem IT-Knowhow, sowohl für das Engineering als auch für Betrieb und Instandhaltung", sagt Detlef Zühlke, Vorstandsvorsitzender der Technologie-Initiative SmartFactory KL und Forschungsbereichsleiter am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) .
- Weltweit gültige Standards: Beim Definieren von Standards ist Deutschland träger als zum Beispiel die USA. Hier müssen Bürokratie und Abstimmungsprozesse verschlankt werden, da ohne Standards keine vernetzte Fabrik möglich ist.
- Datensicherheit: Aus Angst vor Industriespionage über die digitalen Schnittstellen fürchten viele Betriebe die Industrie 4.0. Schließlich können "mit dem Internet of Things Hacker Zugriffe bis auf die Werkstatt-Ebenen erzielen, also bis in die einzelnen Maschinen hinein", warnt Zühlke. Nur wenn Datensicherheit ein integraler Bestandteil des Engineering-Prozesses wird, fügt er hinzu, wird man potenziellen Angreifern stets den entscheidenden Schritt voraus sein.
Acht Trendindikatoren: Was die Zukunft der Industrie 2041 am stärksten beeinflusst |
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Um herauszufinden, was die Entwicklung der Industrie in den nächsten 25 Jahren in welcher Weise und Stärke beeinflusst, haben wir eine Einflussanalyse durchgeführt. Dafür haben wir gut 30 potenzielle Faktoren definiert, die einen Einfluss auf die Industrie haben könnten. Die Stärke ihres Einflusses auf die industrielle Fertigung haben wir ermittelt und in einer Einflussmatrix aufgetragen:
| Die Einflussanalyse ist eine wissenschaftliche Methode der Zukunftsforschung. Dabei werden in einem ersten Schritt potentielle Einflussfaktoren gesammelt. Für sie wird in einem zweiten Schritt in einer Kreuzmatrix gegenseitig überprüft, ob die einzelnen Faktoren einen schwachen, starken oder keinen Einfluss aufeinander ausüben. Ein entsprechender Wert von 0-3 wird eingetragen. Die Werte aller Zeilen und Spalten werden aufaddiert. Nun kann sowohl festgestellt werden, wie hoch für den jeweiligen potenziellen Einflussfaktor der kumulierte aktive Einfluss (beeinflusst) und wie hoch der kumulierte passive Einfluss (wird beeinflusst) ist. Hohe Aktivsumme und hohe Passivsumme identifizieren kritische Faktoren (vernetzt), hohe Aktiv- und niedrige Passivsumme aktive Faktoren (Hebel). Niedrige Aktivsumme und hohe Passivsumme identifizieren hingegen passive Faktoren (Indikatoren). Generell niedrige Werte entlarven träge Faktoren (Puffer). Lesebeispiel: Der Netzausbau erhält eine hohe Aktiv- und niedrige Passivsumme. Er beeinflusst die Industrieentwicklung also stark und wird selbst von wenigen anderen Faktoren beeinflusst. Er ist also ein starker Hebel für die Industrie; gibt es hier große Änderungen, beeinflusst das die Industrie stark. Umgekehrt hat Produktivität eine niedrige Aktiv- und hohe Passivsumme. Da sich Produktivität von vielen anderen Faktoren beeinflussen lässt, selbst aber wenig beeinflusst, ist ihr Einfluss auf die Industrie gering. |
Auf Basis der Matrix haben wie die acht Faktoren ermittelt, die den Fortschritt de Industrie am stärksten beeinflussen - sie gehören zu den vernetzen und den Hebel-Faktoren. Für diese Trendindikatoren haben wir allgemeine Thesen formuliert und daraufhin untersucht, auf welche Art und Weise sie die Produktion in den nächsten 25 Jahren beeinflussen werden:
1. Digitale Transformation
(eigentlich: Entwicklung hin zu einer agilen Organisation für internetgetriebene Geschäftsprozesse und Geschäftsmodelle)Thesen:
- Durch die digitale Transformation muss der Großteil der Unternehmen gehen. Sie ist aber nicht von heute auf morgen zu realisieren.
- Es gibt Gewinner und Verlierer der digitalen Transformation. Sie bringt neue erfolgreiche Unternehmen hervor. Aber die, die sich nicht schnell genug an die Marktanforderungen anpassen, werden wegkonsolidiert.
- Die digitale Transformation rückt den Kunden in den Mittelpunkt.
Die Entwicklung hin zur vernetzten Produktion ist Teil der digitalen Transformation in Deutschland. Die digitale Transformation rückt mehr und mehr den Kunden ins Zentrum der geschäftlichen Tätigkeiten. So wie er sich eine individuelle Kommunikation mit Marke und Unternehmen wünscht, möchte er auch auf ihn persönlich zugeschnittene Produkte. Dies kann, wenn es um bezahlbare physische Produkte geht, nur mit Mass Customization realisiert werden, die dank der Industrie 4.0 immer einfacher wird. Schon jetzt werden Sportschuhe oder Autos - in bestimmtem Rahmen - individuell massengefertigt. In Zukunft wird dies auch in anderen Sparten zu vertretbaren Stückpreisen möglich sein.
2. Internet der Dinge
Thesen:- Schon in wenigen Jahren werden bis zu 20 Milliarden Geräte miteinander kommunizieren, schätzen Experten.
- Das Datenvolumen nimmt dabei immer schneller zu.
Die Vernetzung von immer mehr Geräten, wie wir sie im B2C-Umfeld erleben, wird in Unternehmen und in der Produktion verstärkt kommen. Reale und virtuelle Welt verschmelzen. Produkte, softwarebasierte Maschinen, (mobile) Computer wachsen zu einem sich selbst steuernden, dezentralen und rückgekoppeltem System zusammen. So kann online jederzeit der Status der Maschinen abgerufen und der Produktionsfortschritt erfasst werden. Es kann aus der Ferne in Echtzeit eingegriffen werden und die Ersatzteilbestellung geschieht ohne menschliches Zutun. Dabei werden immer mehr Daten gesammelt, die für die Optimierung der Produktion und für die Fehlerbehebung ausgewertet werden können.
3. Innovationskraft und -trägheit der Unternehmen
Thesen:- In Zeiten der digitalen Transformation ist Innovationskraft stärker denn je von Unternehmen gefordert.
- Jedes Unternehmen muss sich seine Innovationsfähigkeit auf Dauer erhalten. Sie wird zum langfristigen Erfolgsfaktor.
- Je kleiner der Konkurrenz- oder Marktdruck auf ein Unternehmen, desto größer wird die Innovationsträgheit.
Die Digitalisierung der Produktion und die Innovationskraft von Unternehmen treiben sich gegenseitig voran. Innovative Unternehmen sind bei der Industrie 4.0 vorn dabei. Auf der anderen Seite hilft eine vollvernetzte Produktion dabei, innovativ zu bleiben. Denn die gesammelten Daten identifizieren Schwachstellen und Potenziale. Die digitale Transformation rückt das Unternehmen näher an den Kunden und dessen Bedürfnisse heran. Beides wiederum stärkt die Innovationsfähigkeit. Erfolgreiche Unternehmen aus dem Jahr 2041 zeichnen sich also durch beides aus: Sie sind innovationsfähig und ihre Arbeitsweise in und außerhalb der Fertigung ist digital vernetzt.
4. Künstliche Intelligenz und selbstlernende Systeme
Thesen:- Die Forschung und Verbreitung von Künstlicher Intelligenz wird bis 2041 weiter steigen.
- Künstliche Intelligenz wird auf dem Weg in den Massenmarkt sein.
- Widerstände aus der Bevölkerung aufgrund der Angst vor zu intelligenten Maschinen sind wahrscheinlich.
Künstliche Intelligenz wird in der Produktion von 2041 immer mehr zum Standard. Der Mensch wird seltener in die Produktionsabläufe eingreifen müssen, er wird zum Überwacher der Produktion. Die Maschinen schlagen mit Predictive Maintenance selbst rechtzeitig Alarm, bevor die gewartet oder repariert werden müssen. Die Maschine muss für ein neues Produkt nicht mehr händisch umgebaut werden; stattdessen erkennt sie, welche Produktausführung vorliegt und konfiguriert sich selbst. Zwar übernimmt die Fabrik immer mehr Funktionen selbst, aber die Algorithmen können den Mensch langfristig in vielen Bereichen nicht ersetzen.
5. Globalisierung
Thesen:- Die Vernetzung der Welt steigt.
- Hürden für den internationalen Handel werden abgebaut.
- Handelsabkommen unterstützen die grenzübergreifenden Güterströme - allen voran innerhalb der EU.
Die fortschreitende Globalisierung setzt die deutsche Industrie unter Druck. Weil der Handel vernetzter wird, steigt die Konkurrenz aus dem Ausland. Die Preise geraten unter Druck. Um hier mithalten zu können, muss die deutsche Industrie die Effizienz erhöhen und Mehrwerte anbieten. Das ist zum Beispiel mit mehr Automatisierung und Mass Customization möglich. Zum anderen eröffnen sich durch mehr Globalisierung neue Chancen. Lieferanten und Partner am anderen Ende der Welt werden leichter erreichbar. Durch die weltweite Vernetzung können auch der brasilianische und der taiwanesische Zulieferer an die automatisierte Bestellung angeschlossen werden.
6. Netzausbau
Thesen:- Der Netzausbau geht kontinuierlich weiter, bis auf annähernd 100 Prozent.
- Bei neuen Netz-Technologien werden ländliche Regionen immer später ausgestattet als urbane.
- Kostenloses WLAN wird in urbanen Gegenden bald fast überall verfügbar sein. In Einkaufszentren und Lokalen wird es zum Standard.
Der Netzausbau in Deutschland ist ein kritischer Faktor für den Fortschritt der digitalen Produktion. Um die vernetzte Produktion voranzubringen, muss Deutschland allein in den nächsten zehn Jahren 100 Milliarden Euro in den Ausbau des schnellen Internets investieren, sagte Staatssekretär Matthias Machnig im Februar 2016. Bei der bisherigen Digitalisierung der Industrieunternehmen handelt es sich meist um Insellösungen. Für eine weltweite Vernetzung aber muss jedes Unternehmen an maximal schnelles Internet angebunden sein - was auch immer das 2041 heißt. Da aber der Netzausbau schon heute nicht an die theoretischen Möglichkeiten heranreicht, ist denkbar, dass die Internetverbindung die Digitalisierung der Industrie in Zukunft ausbremst.
7. Technischer Fortschritt
Thesen:- Die Geschwindigkeit des technischen Fortschritts wird sich erhöhen.
- Schnittstellen, Internet der Dinge, AR & VR werden Technologien sein, die massiv vorangetrieben werden.
Mit dem beschleunigten technischen Fortschritt steigt die Bedeutung der Innovationsfähigkeit der Industrie. Hersteller, die mit innovativen Konzepten den Bedarf des Kunden decken und sogar voraussehen, werden sich durchsetzen. Gerade im Bereich Mass Customization wird der technische Fortschritt immer höher. Produktionsanlagen müssen viel schneller entwickelt, auf- und umgebaut werden, und dabei in Netzwerken zusammengeschlossen sein. "Diese Voraussetzungen müssen durch Fortschritte in der Digitalisierung und Vernetzung der Betriebe erfüllt werden", sagt Detlef Zühlke. Mit der immer leistungsfähigeren Technik und den steigenden Kundenanforderungen wird der erforderliche Fortschritt beschleunigt.
8. Wirtschaftsentwicklung
Thesen:- Die deutsche Wirtschaft wird sich bis 2041 vergleichsweise stabil und positiv entwickeln.
- Auf kurze Sicht wird sie Schwankungen unterliegen.
- Sie hängt maßgeblich von der Innovation der Unternehmen ab.
Eine positive Wirtschaftsentwicklung ist der Antriebsmotor unserer gesamten Industrie. Denn ein großer Teil der deutschen Produkte wird von Deutschen gekauft. Sei es im B2C- oder im B2B-Markt. So erhält sich die deutsche Industrie mit ihren Zulieferern ein Stückweit selbst. Umgekehrt, also der Einfluss der Industrie auf die Wirtschaft ist noch stärker. Das System ist recht stabil und wird sich weder exponentiell zum Positiven entwickeln, noch schnell den Bach runtergehen.
Zukunftsabschätzung: Vier Szenarien für die Zukunft der Industrie 2041 |
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Szenario 1: Die Industrie weigert sich
Wahrscheinlichkeit: Die deutschen Hersteller ruhen sich auf ihrer weltweiten Vormachtstellung aus und halten Digitalisierung und Vernetzung nicht für notwendig - außerdem für nicht sicher und wegen fehlender Standards für zu kompliziert. Hinzu kommt, dass der Netzausbau nur schleppend vorankommt und Deutschland hier weiter Entwicklungsland bleibt. Nur einige wenige digitale Vorreiter aus dem industriellen Sektor etablieren entsprechende vernetzte Systeme, die aber Insellösungen bleiben. Andere Industrienationen, allen voran die USA, nutzen den Vorteil und bauen ihre Kompetenzen auf dem Gebiet aus. Wenn Deutschland langfristig wettbewerbsfähig sein will, wird es irgendwann das Knowhow aus dem Ausland zukaufen müssen.
Szenario 2: Insellösungen dank Furcht vor Cyberkriminalität
Wahrscheinlichkeit:Die deutsche Industrie hat panische Angst vor Hackerangriffen und Industriespionage über digitale Schnittstellen. Eine hundertprozentige Sicherheit kann aber auch mit modernsten Techniken nicht realisiert werden - und die 99,99-prozentige ist dafür, dass noch immer eine Lücke bleibt, viel zu teuer. Deshalb scheuen sich die Hersteller, ihre Prozesse online zu steuern, ihre Lieferanten weltweit über das Internet anzubinden und ihre Daten in der Cloud abzulegen. Der potenzielle Verlust durch Datenklau oder Ausfälle der Systeme wäre für die Unternehmen der GAU und darüber hinaus unbezahlbar. Damit sind die Grenzen der Vernetzung die Mauern einer jeden Fabrikhalle. Diese Insellösungen aber können durchaus innovativ sein.
Szenario 3: Die Digitalisierung beschleunigt sich
Wahrscheinlichkeit:Alle Bestreben der deutschen Initiative Industrie 4.0 treten nach und nach ein. Durch ausgeklügelte Sicherheitssysteme können die Bedenken der Hersteller bezüglich Datenspionage aus dem Weg geräumt werden. Auch das Problem der Standards wird mit einer neuen Plattform überwunden. Die deutsche Industrie ist in 25 Jahren weltweit vernetzt, was die Produktion hierzulande effektiv und erschwinglich und damit vor allem konkurrenzfähig den Billiglohnländern gegenüber macht, die nicht so weit sind. Hierzulande werden in der Industrie hauptsächlich gut ausgebildete Facharbeiter beschäftigt; ungelerntes Personal gibt es kaum noch. Deutschland wird Vorreiter in der individuellen Massenfertigung und Industrieunternehmen weltweit kaufen die hiesigen Technologien ein.
Szenario 4: Die Vernetzung kommt langsam, aber nachhaltig voran
Wahrscheinlichkeit:Zuerst werden einzelne Hersteller ihre eigene Produktion digitalisieren. Die bisherigen Insellösungen werden weiterentwickelt, sie verbreiten sich in allen Industriezweigen und erreichen auch immer kleinere Produktionsbetriebe. Projekte wie die autonomen Transportfahrzeuge bei Audi, oder mit RFID-Chips getaggte Produkte, die die Fertigungslinie automatisiert durchlaufen und den Maschinen mitteilen, welche Produktionsschritte notwendig sind, werden zum Standard. Mass Customization verbreitet sich zunehmend. Die Automobilbranche, die Computerindustrie und Druckereien sind hier Vorreiter. Möbel-, Spielzeug und Pharmabranche ziehen bald nach. Die Bekleidungshersteller sind aufgrund der kurzen Produktlebenszyklen genauso Nachzügler wie die Unterhaltungselektronik, die weiterhin in Billiglohnländern in Masse produziert wird. Auch in der Lebensmittelproduktion wird Mass Customization aufgrund der niedrigen Margen ein Nischenthema bleiben.
Standards - Deutschland unter Zugzwang:
Parallel arbeiten die Industrien, Verbände und Staaten an Standards. Deutschland geht hier den umständlichen, langsamen Weg über die klassischen Standardisierungsorganisationen, prognostiziert Detlef Zühlke. "Dieser Ablauf basiert auf demokratischen Entscheidungen, was das Verfahren verlangsamt und somit einen großen Nachteil für den schnelllebigen IT-Bereich darstellt." Daher hält er es für möglich, dass schnellere Nationen wie unter Umständen die USA Deutschland ihre Standards vorsetzen. "Allerdings wird der Markt dann entscheiden, ob er diese akzeptiert und ob damit ein weltweiter Erfolg erzielt werden kann", gibt er zu bedenken. Eine große Herausforderung wird die Standardfindung in jedem Fall, denn die aktuellen Standards sind über Jahre hinweg aufgebaut worden. Die verschiedenen Architekturen müssen nun kompatibel gemacht werden.
Das Thema Sicherheit wird sich in vielen Fällen leichter lösen lassen. Zwar haben viele Hersteller große Bedenken, aber andere wiederum öffnen sich den Themen Cloud und Vernetzung schneller und vertrauen auf die aktuellsten Sicherheitsstandards. Schon heute werden viele Unternehmensanwendungen, zum Beispiel im Marketing oder E-Commerce, über die Cloud abgewickelt. Die Cloud-Anbieter werden alles dafür tun, eine höchstmögliche Sicherheit zu garantieren. Im Bereich Sicherheit wird es die größte Diskrepanz zwischen den Vorreitern und den Nachzüglern geben. Die größte Herausforderung für die Unternehmen selbst wird es sein, die eigene Sicherheitsabteilung aufzubauen und entsprechende Experten einzustellen. Denn IT-Sicherheit wird ganz oben auf der Agenda stehen und der Personalbedarf wird hier stark steigen.
Vernetzung mit Kunden und Lieferanten:
In Betrieben mit individueller (Massen-) Produktion wird die Vernetzung mit Kunden und Zulieferern stärker vorangetrieben werden. Zuerst wird der Kunde über Internetschnittstellen stärker in den Produktionsablauf eingebunden. Sei es im B2C-Bereich, in dem der Endkunde vom heimischen Computer aus sein Wunschprodukt gestaltet. Oder im B2B-Bereich, wo der Käufer einer Produktionsanlage seine Ideen und Anforderungen direkt bei der Modellentwicklung einbringen kann oder die Stückzahlen eines Einbauteils kurzfristig ändert. Ein Teil der Wertschöpfungskette wandert dann aus dem Unternehmen heraus. In Print-on-Demand-Druckereien ist dieser Prozess bereits etabliert. Auch die Beschaffung erfolgt 2041 zum großen Teil über automatisierte Schnittstellen. Nur dadurch können Hersteller auf die kundenindividuelle und vorher oft nicht absehbare Nachfrage reagieren, ohne dass die Lagerkosten ins Unermessliche steigen. Der Lieferauftrag von Bauteilen und Materialien wird automatisch bei Eingang der Bestellung ausgelöst.
| Deutschland in 25 Jahren |
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Dieser Beitrag ist Teil einer Serie, mit der iBusiness Szenarien für die Entwicklung Deutschlands in den kommenden 25 Jahren (und dem Weg dorthin) entwickelt. Sie werden auf der Zukunftskonferenz 'Zukunftthing 2041' am 10. November 2016 (im Vorfeld der 25-Jahre-Geburtstagsparty von iBusiness) mit interessierten Branchenexperten diskutiert und vertieft. |

