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4. Februar 2014
Industrie 4.0 wird als vierte industrielle Entwicklungsstufe den Industriestandort Deutschland upgraden. Bei der weiter zunehmenden internationalen Verflechtung der Handelsströme werden die mit Industrie 4.0 verbundenen Aspekte Automatisierung, Flexibilisierung sowie horizontale und vertikale Integration in einer modernen, konkurrenzfähigen Produktionsstruktur immer bedeutsamer. Speziell für Deutschland mit seinen besonders günstigen Grundvoraussetzungen bietet Industrie 4.0 längerfristig die große Chance, seine führende Position im globalen Wettbewerb zu sichern – auch gegenüber den schnell wachsenden Emerging Markets. [mehr]
Industrie 4.0: Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor Aktuelle Themen Branchen Industrie 4.0 wird den Industriestandort Deutschland upgraden . Bei der weiter zu- nehmenden internationalen Verflechtung der Handelsströme werden Automatisie- rung, Flexibilisierung sowie horizontale und vertikale Integration in einer modernen, konkurrenzfähigen Produktionsstruktur immer bedeutsamer. Speziell für Deutsch- land mit seinen besonders günstigen Grundvoraussetzungen bietet Industrie 4.0 längerfristig die große Chance, seine führende Position im globalen Wettbewerb zu sichern – auch gegenüber den schnell wachsenden Emerging Markets. Deutschland ist und bleibt industrielles Schwergewicht mit einem Drittel der Wertschöpfung in der EU. Hierzulande sind zahlreiche Hidden Champions be- heimatet, die mit ihren Speziallösungen zu den Weltmarktführern zählen. Darü- ber hinaus erwirtschaften deutsche Unternehmen ein Drittel der gesamten in- dustriellen Wertschöpfung der EU. Mit großem Abstand folgen Italien, vor Frankreich, Großbritannien und Spanien. Da in anderen Ländern der Wert- schöpfungsanteil anhaltend sinkt, wird Deutschland absehbar die führende Po- sition als industrielles Rückgrat der EU behalten. Potenziale für industrielle Weiterentwicklung in Deutschland besonders ausge- prägt. Industrie 4.0 kann allein im engen Austausch zwischen Elektrotechnik, Maschinenbau und IT vorankommen. Bei diesem interdisziplinären Ansatz hat Deutschland als „Fabrikausrüster der Welt“ besondere Stärken. Diese Stärken gründen auf dem guten allgemeinen Bildungssystem, den etablierten Entwick- lungspartnerschaften zwischen Ausrüstern und Anwendern, der Marktführer- schaft im Anlagen- und Maschinenbau, dem starken, dynamischen Mittelstand sowie der Innovationsführerschaft bei Automatisierung und Flexibilisierung. Mit Industrie 4.0 beschäftigen sich bislang eher Großunternehmen. Aber auch für kleine und mittlere Unternehmen wird vertikale und horizontale Integration im internationalen Wettbewerb immer wichtiger. Welch vielfältige Vorteile mit In- dustrie 4.0 verbunden sind zeigen Agco, BorgWarner, Bosch Rexroth, Bruker, Festo, Harting, Homag, Introbest, Kaba, Seca, Sick, Trebing + Himstedt, Trumpf oder Wittenstein mit ihren aussichtsreichen Ansätzen. Länderspezifische Herausforderungen bremsen den Fortschritt. Um das Poten- zial rund um Industrie 4.0 in Deutschland umfassend heben zu können, müssen die offenen Fragen bezüglich Kontrollhoheit, Sicherheit, Vertraulichkeit, Stan- dardisierung, Rechtsrahmen und Infrastrukturausstattung (Ausbau moderner Strom- bzw. Kommunikationsnetze) nun angegangen werden – und dies ist dem Wesen nach nicht auf Deutschland oder Europa zu beschränken. Industrie 4.0-Angebote leiden heute noch unter den überzogenen Erwartungen und der mangelnden Abgrenzung des Begriffs. Nach dem für solche Themen typischen Hype und der anstehenden Desillusion dürfte es gut möglich sein, dass der Begriff Industrie 4.0 bereits in wenigen Jahren vergessen ist – die da- mit verbundene Idee wird sich allerdings weiter durchsetzen. Autor Stefan Heng +49 69 910-31774 stefan.heng@db.com Editor Lars Slomka Deutsche Bank AG Deutsche Bank Research Frankfurt am Main Deutschland E-Mail: marketing.dbr@db.com Fax: +49 69 910-31877 www.dbresearch.de DB Research Management Ralf Hoffmann 4. Februar 2014 Industrie 4.0 Upgrad e des Industries tandort s Deutschland steht bevor Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 2 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen Industrie 4.0 ist in aller Munde. Großunternehmen, Mittelstand und interessierte Öffentlichkeit befassen sich mit den damit verbundenen neuen Chancen. Ver- stärkt wurde dieses Interesse sicherlich durch die Hervorhebung bei der Hannover Messe, als international bedeutende Industriemesse, aber auch durch die Ministerien-übergreifende Unterstützung der Bundesregierung, die neben der Hervorhebung beim IT-Gipfel unter anderem auch ein Fördervolumen von EUR 200 Mio. beinhaltet. Allerdings bleibt der Begriff im weiten Feld zwischen Big Data, 1 Cloud Computing, 2 Cyber-Physical-Systems, RFID-Funkchips, 3 Res- sourceneffizienz, 4 Internet der Dinge und Dienste, 5 Machine-to-Machine- Kommunikation und Smart X (also Intelligenz in vielen Dingen) 6 bleibt der Be- griff Industrie 4.0 unpräzise – womöglich von Marketing-Strategen so manches Mal auch gewollt. Im Zusammenhang mit dieser unpräzisen Abgrenzung von Industrie 4.0 werden immer wieder auch überzogene Erwartungen geschürt, die zu Enttäuschungen führen. Demnach werben die Anbieter rund um Industrie 4.0 damit, die Automatisierung zu vervollständigen und damit auch die Produktion auf individuelle Anforderungen kostengünstig abstimmen zu können. Die Öffentlichkeitsmaßnahmen im Umfeld von Industrie 4.0 führen dazu, dass nun etliche Unternehmen und Institutionen auf das Thema aufmerksam werden. Allerdings geht bei den über die Maßnahmen geschürten Erwartungen jedoch die grundsätzliche Idee der Effizienzsteigerung durch sinnvolle Automatisierung allzu oft im langen Schatten des Modewortes verloren. 7 1 Vgl. Bitkom (2012). Big Data im Praxistest. Berlin. 2 Vgl. Heng, Stefan und Stefan Neitzel (2012). Cloud Computing. E-conomics. Deutsche Bank Research. Frankfurt a.M. 3 Vgl. Heng, Stefan (2009). RFID-Funkchips ermöglichen vielfältige Innovationen in der gesamten Wertschöpfungskette. In: Pradel, Uwe-H., Wolfram Süssenguth, Jochen Piontek und Armin F. Schwolgin. Praxishandbuch Logistik. Köln. 4 Vgl. Heng, Stefan (2010). Green IT. In: Lorenz, Oliver. Jahrbuch Verwaltungsmodernisierung. Berlin. 5 Vgl. Bullinger, Hans-Jörg und Michael ten Hompel (2007). Internet der Dinge. Berlin; oder Heng, Stefan (2008). Web 2.0: Heute schon tun, woran andere erst morgen denken. Pago-Report: Trends im Kauf- und Zahlverhalten des E-Commerce. Köln. 6 Vgl. Auer, Josef und Stefan Heng (2011). Smart Grids: Energiewende erfordert intelligente Netze. E-conomics. Deutsche Bank Research. Frankfurt a.M. 7 Sendler, Ulrich (2013). Industrie 4.0: Beherrschung der industriellen Komplexität mit SysLM. Berlin. Segen und Fluch des Hype s Fortschritt treibt Wirtschaftsleistung 1 Bruttoinlandsprodukt, weltweit, kaufkraftbereinigt, USD pro Jahr Quelle: ZVEI, 2013 Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 3 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen Diese Studie analysiert das wirtschaftliche Potenzial von Industrie 4.0. Dazu untersucht der erste Teil die Grundlagen von Industrie 4.0. Neben den wichtigs- ten Begriffen und Konzepten werden hier die wesentlichen Treiber und Hürden herausgearbeitet. Der zweite Teil gibt einen Ausblick auf die weitere Entwick- lung. Im dritten Teil werden einige Beispiele im Umfeld von Industrie 4.0 vorge- stellt. Der vierte Teil schließt mit einem Fazit und dem Ausblick. Strukturveränderung in der Industrie schreitet international voran Deutschland erwirtschaftet mit 31% den Löwenanteil der industriellen Wert- schöpfung in der EU. Mit größerem Abstand folgt Italien mit einem Beitrag von 13%, Frankreich mit 10%, Großbritannien mit 10% und Spanien mit 7%. Bezo- gen auf die interne Wertschöpfungsstruktur unterscheiden sich die einzelnen Länder deutlich. So lag im Jahr 2012 der Industrieanteil in Irland bei 23%, in Deutschland bei 22%, in Italien bei 16%, in Spanien bei 13%, in Großbritannien bei 11% sowie in Griechenland und Frankreich bei 10%. 8 Seit einiger Zeit vollziehen sich bei der Industriestruktur allerdings deutliche Veränderungen. So sank in der Europäischen Währungsunion der Anteil der Industrie an der Bruttowertschöpfung zwischen den Jahren 2000 und 2012 von 8 Siehe Sendler, Ulrich (2013). Industrie 4.0. Berlin u.a. oder Heymann, Eric und Stefan Vetter (2013). Re-Industrialisierung Europas: Anspruch und Wirklichkeit. EU-Monitor. Deutsche Bank Research. Frankfurt a.M. Cyber-Physical-Systems als Basis der neuen Entwicklungsstufe 5 Stufen der industriellen Entwicklung Quelle: DFKI, 2011 85 90 95 100 105 110 115 120 05 06 07 08 09 10 11 12 EU - 27 DE IT FR UK ES Quelle: Eurostat, 2013 Verarbeitendes Gewerbe, Bruttowertschöpfung, Index, 2005=100 Deutschland vergrößert wieder seinen Abstand 2 31 13 10 10 7 30 DE IT FR UK ES Rest Quelle: Eurostat, 2013 Deutschland vorne 3 Industrielle Bruttowertschöpfung, EU, 2012, % 9 11 13 15 17 19 21 23 DE IT EU PT ES UK FR Quelle: Eurostat, 2013 Anteil Verarbeit. Gewerbe an BWS, 2012, % Indsutrieland Deutschland 4 Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 4 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen 19% auf 15%. Gleichwohl schreitet diese Entwicklung hinsichtlich der einzelnen Länder sehr unterschiedlich voran. So blieb zwischen den Jahren 2000 und 2012 der Industrieanteil in Deutschland konstant bei 22%, während er in Spanien und Italien um knapp 5%-Punkte, in Großbritannien sogar um knapp 6%-Punkte sank. Stufen der industriellen Entwicklung Die Benennung der industriellen Entwicklungsstufen differiert nach Weltregion und Untersuchungsfeld (z.B. Umwelt, Technologie). In dieser Analyse wollen wir der Logik der industriellen Entwicklung folgen, die speziell in Deutschland im Umkreis der Akademie der Technikwissenschaften, acatech, sowie der For- schungsunion Wirtschaft – Wissenschaft entwickelt wurde. Nach dieser Logik startete die erste industrielle Revolution zum Ende des 18. Jahrhunderts mit der Einführung mechanischer Produktionsanlagen, wie dem mechanischen Webstuhl in der Warenfertigung. Mit dem Einzug der arbeitsteili- gen Massenproduktion mittels elektrisch betriebener Maschinen realisierte sich mit der Wende ins 20. Jahrhundert die zweite industrielle Entwicklungsstufe. Die dritte industrielle Entwicklungsstufe wurde dann ab den 1970er Jahren erreicht. Sie baut insbesondere auf den Einsatz von Elektronik und Informationstechno- logien zur Automatisierung der Produktionsprozesse. Dabei wurden große Teile der vormals mit der Hand verrichteten Arbeitsschritte, aber auch einige der intel- lektuellen Arbeitsschritte von den Maschinen übernommen. Die vierte industrielle Entwicklungsstufe, kurz Industrie 4.0, soll sich nun im kommenden Jahrzehnt realisieren. Dabei verbinden sich mit dem Begriff Indust- rie 4.0 in der politischen Diskussion ebenso wichtige wie abstrakte Ziele. So geht es den Promotoren des Themas zum einen darum, Deutschlands internati- onale Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. Zum anderen sollen mit Industrie 4.0 aber auch die vorrangigen globalen Herausforderungen (z.B. Verbrauch erneu- erbarer und nicht-erneuerbarer Ressourcen) wie spezifische nationale Heraus- Smart Factory im Fokus 7 Smart X - Komponenten Quelle: acatec h , 2013 Am Anfang war die Dampfmaschine - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 DE PT EU IT ES FR UK Quelle: Eurostat, 2013 Anteil Verarbeit. Gewerbe an BWS, Veränderung 2012 gg. 2000, % - Punkte Deutschland unter den Großen die Ausnahme 6 Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 5 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen forderungen (z.B. das sich mit dem demografischen Wandel ändernde Arbeits- angebot) angegangen werden. 9 Idee strahlt große Faszination aus Industrie 4.0 zielt auf intelligente Produkte, Verfahren und Prozesse (Smart Production). Ein zentrales Element von Industrie 4.0 ist daher die intelligente Fabrik (Smart Factory). Dabei steuert die Smart Factory die schnell steigende Komplexität und steigert darüber die Effizienz in der Produktion. In der Smart Factory kommunizieren Menschen, Maschinen und Ressourcen unmittelbar miteinander. Intelligente Produkte (Smart Products) kennen ihren Herstellungs- prozess und künftigen Einsatz. Mit dieser Kenntnis unterstützen sie aktiv den Fertigungsprozess und die Dokumentation („wann wurde ich gefertigt, mit wel- chen Parametern soll ich ausgestattet sein, wohin soll ich geliefert werden etc.“). Mit ihren Schnittstellen zu Smart Mobility, Smart Logistics und Smart Grid ist die intelligente Fabrik ein wichtiger Bestandteil künftiger intelligenter Infrastrukturen. Damit werden sich die altbekannten Wertschöpfungsketten fortentwickeln und völlig neue Geschäftsmodelle etablieren. 9 Vgl. Baum, Gerhard (2013). Innovation als Basis der nächsten Industrierevolution. In Sendler, Ulrich. Industrie 4.0. Berlin, u.a. Wo bin ich und wo will ich hin? Kommunikation ist überall 8 Vernetzung, die mit Industrie 4.0 angestrebt wird Quelle: Deutsche Bank, 2013 Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 6 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen Grenzen verschwimmen Grundsätzlich beschreibt Industrie 4.0, also die vierte industrielle Stufe, die Ent- wicklung zu immer intelligenteren Systemen in immer stärker integrierten Wert- schöpfungsketten. Die Industrie 4.0-konforme Produktionsstätte ist demgemäß eine vollständig integrierte intelligente Umgebung. Entsprechend zielt die Umsetzung von Industrie 4.0 darauf, vorhandene techno- logische und marktwirtschaftliche Potenziale zu heben, in einem systematisier- ten Innovationsprozess zu erschließen und dieses Gesamtkonzept mit den Kompetenzen, Leistungen und dem Wissen der Beschäftigten zu einem opti- mierten Ganzen zusammenzubringen. Speziell wird ein Unternehmen auf dem Weg zu Industrie 4.0 auf die folgenden Aspekte achten: — Vertikale Integration der erforderlichen Stufen entlang der Wertschöpfungs- kette — Horizontale Integration auf einer Wertschöpfungsstufe — Medienbruchfreie digitale Durchgängigkeit der Information über die gesamte Wertschöpfungskette Das Konzept Industrie 4.0 muss damit sowohl die Wertschöpfung an sich, aber auch die Arbeitsorganisation, Geschäftsmodelle und nachgelagerte Dienstleis- tungen umfassen. Dazu verknüpft es Produktion, Marketing und Logistik über die Informationstechnologie miteinander und erfasst dabei alle Betriebsmittel, Produktionsstätten und Lagersysteme. Die Re-Organisation erstreckt sich damit von der Energieversorgung, den intelligenten Energienetzen (Smart Grids) bis hin zu modernen Mobilitätskonzepten (Smart Mobility, Smart Logistics) 10 . Auf der technischen Seite gründet das Konzept auf der Integration von Cyber- Physical-Systems in Produktion und Logistik sowie der durchgängig konsequen- ten Umsetzung des Internets der Dinge und Dienste in industriellen Prozessen. In dieser intelligenten Umgebung wird sich damit das bereits vor einer Dekade entworfene Konzept des Internet der Dinge und Dienste nun tatsächlich realisie- ren. 10 Heng, Stefan (2004). Verkehr und Informationstechnologien - Stau ade? WiSt – Wirtschaftswis- senschaftliches Studium. München. Vollständig integrierte intelligente Umgebung Physische und virtuelle Welt verschmelzen 9 Einsatzfelder der Cyber - Physical - Systems Quelle: G emäß Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft, 2013 Produktion, Marketing und Logistik über Informationstechnologie verknüpft Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 7 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen Vielfältige Möglichkeiten zur Kostensenkung Mit Industrie 4.0 wollen die Anwenderunternehmen ihre Produktion kosteneffizi- ent gestalten. Neu hierbei ist, dass die Optimierung im laufenden Betrieb stän- dig und über die gesamte Wertschöpfung vorgenommen wird. Die dabei rele- vanten Potenziale beziehen sich vornehmlich auf folgende Aspekte: — Kapitalkosten: Unternehmen, die ihre Wertschöpfungskette optimieren und die Produktion weiter automatisieren, vermindern so ihre Kapitalbindung. — Energiekosten: Durch die effiziente Nutzung und die intelligente Steuerung der Anlagen kann das Unternehmen seine Energiekosten senken. Dieser Kostenblock wird in etlichen Unternehmen wenig beachtet, erreicht aber üb- licherweise jedoch durchaus signifikante Größenordnungen. — Personalkosten: Unternehmen mit hohem Automatisierungsgrad in der Pro- duktion vermindern tendenziell eher ihren Bedarf an gering qualifizierten Mitarbeitern. Allerdings wird eine fundierte Einschätzung des Gesamteffekts (inklusive Kosten für Schulung, Implementierung und Wartung) im Unternehmen zumeist schwer- fallen. Dies gilt insbesondere auch, weil etliche Anwenderunternehmen, speziell mittelständische, ihre tatsächlichen Kosten (und damit auch den Handlungs- druck hinsichtlich einer Restrukturierung) oft nur sehr grob abschätzen können. Industrie 4.0 bietet mehr als Kostensenkung Doch das Thema Industrie 4.0 beschränkt sich keinesfalls auf den Bereich der Kosten. Vielmehr erfasst die Idee ein breites Spektrum, das von den Fachleuten als äußerst relevant beschrieben wird. So spricht die deutsche Akademie der Technikwissenschaften, acatech, in einer sicherlich optimistischen Schätzung davon, dass Unternehmen mittels Industrie 4.0 ihre Produktivität um 30% stei- gern könnten. Dieses Potenzial eröffnet sich insbesondere über die Aspekte Flexibilität, Vor- laufzeiten, Losgröße, neue Dienste und Arbeitsgestaltung. Auf diese Aspekte gehen wir hier nachfolgend ein: — Mehr Flexibilität: Über die Vernetzung können die Geschäftsprozesse dy- namischer gestaltet werden. Insbesondere sollen die Produktionsvorgänge flexibler auf kurzfristige Änderungen der Nachfrage oder Ausfälle innerhalb der Wertschöpfungskette reagieren. So organisieren sich bei Industrie 4.0- Unternehmen die einzelnen Fertigungslinien selbstständig bedarfsgerecht. Fällt eine Maschine in dieser Linie aus, organisiert sich die Fertigung über einen alternativen Weg selbstständig neu. — Vorlaufzeiten reduzieren: Über die medienbruchfreie Erhebung können für die Produktion relevante Daten schnell für anstehende Entscheidungen standortübergreifend genutzt werden. Demnach können Industrie 4.0-An- wender die Markt-Vorlaufzeiten für Innovationen senken. Insbesondere für Unternehmensneugründungen ergeben sich mit Industrie 4.0 besonders at- traktive Optionen. — Anpassung an Kundenbedarf mit kleinen Losgrößen: Industrie 4.0 ermög- licht die Berücksichtigung von individuellen kundenspezifischen Kriterien bei Design, Konfiguration, Bestellung, Planung, Produktion und Betrieb ein- schließlich kurzfristiger Änderungswünsche. Mit Industrie 4.0 soll letztlich selbst die Produktion von kleinen Auflagen bis hin zum Einzelstück (Los- größe 1) schnell und kostengünstig möglich sein; z.B. in der Automobil- oder Möbelproduktion. Intelligenz in der Produktionsorganisation und neue Technologien wie 3D-Druck-Verfahren kommen hier zum Einsatz. Gesamteffekt schwer abzuschätzen Effizienz steigern, Flexibilität erhöhen 10 Vision zu Industrie 4.0 Quelle: Siemens, 2013 Mit kleinen Losgrößen kostengünstig auf Kundenwünsche eingehen Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 8 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen — Neues Angebot nachgelagerter Dienste: Mit Industrie 4.0 entsteht im Busi- ness-to-Business-Segment ein Potenzial für leistungsfähige Dienste zur zeitnahen Auswertung der umfangreich erhobenen Daten (Big Data). — Attraktive Arbeitsgestaltung: Eine moderne Organisationsstruktur schafft mehr Flexibilität in der Produktion. Diese zeitliche und räumliche Flexibilität dürfte für viele Arbeitnehmer attraktiv sein. Damit wiederum ist dies auch ein Argument im sich mit der demografischen Entwicklung wandelnden Ar- beitsmarkt und dem perspektivisch immer virulenteren Fachkräftemangel. 11 Denn ein Unternehmen mit modernen flexiblen Arbeitsmodellen sollte im Wettbewerb um die immer knapperen besten Mitarbeiter gute Chancen ha- ben; dies gilt umso mehr, wenn sie sich auch konzeptionell bei der notwen- digen der Fort- und Weiterbildung engagieren. 11 Das arbeitgebernahe Institut der deutschen Wirtschaft (IW) Köln zählt 123.000 Fachkräfte im naturwissenschaftlich-technischen Bereich, die heute bereits fehlen. BITKOM, also der Verband der deutschen IT-, Telekommunikations- und Neue-Medien-Branche, sieht 39.000 IT-Stellen, die nicht besetzt werden können, weil bereits Experten fehlen. Vgl. auch Bräuninger, Dieter (2013). Der Handlungsdruck steigt. Deutsche Bank Research, Aktuelle Themen. Frankfurt a. M. Neue Geschäftsmodelle bieten neue Chancen 12 Ansatzpunkte von Industrie 4.0 am Beispiel der Automobilbauer Quelle: Daimler, 2013 Neue Geschäftsmodelle im Datenbereich 11 Wertschöpfungskette Big Data Quelle: IBM, 2013 Über Flexibilität zu Wettbewerbsfähigkeit Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 9 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen Herausforderungen auf technischer, wirtschaftlicher, organisatorischer und juristischer Ebene Den mit Industrie 4.0 verbundenen vielversprechenden Vorteilen stehen einige technische, rechtliche, wirtschaftliche und organisatorische Herausforderungen für die Unternehmen in der Wertschöpfungskette gegenüber. Die wichtigsten dieser Herausforderungen liegen bei der Nutzung der erhobenen Daten in Echt- zeit, der Auslastung der Produktionskapazitäten, der Komplexität der Produkti- onsorganisation, der Bindung in der Wertschöpfungskette sowie den Fragen nach Datenschutz und Datensicherheit. — In der Wertschöpfungskette anfallende große Datenmengen in Echtzeit auswerten und nutzen: Das Konzept von Industrie 4.0 steht und fällt damit, dass die entlang der Wertschöpfungskette gesammelten Daten in Echtzeit auf ihre Relevanz hin ausgewertet und in der Organisation der Produktion genutzt werden. Diese Notwendigkeit stellt eine erhebliche Anforderung für die IT-Systeme dar. — Optimale Kapazitätsauslastung in der sich selbst organisierten Produktion: Die Produktion in einem Industrie 4.0-Unternehmen kann flexibel mit Schwankungen in der Produktion und Ausfällen von einzelnen Fertigungs- bereichen bei gegebenen Kapazitäten effizient und schnell umgehen. Die daraus resultierende Optimierungsaufgabe ist äußerst komplex und wird mit diskretionären Ad-hoc-Eingriffen in Konflikt geraten. — Bindung in der Wertschöpfungskette: Die Industrie 4.0-Idee baut darauf, dass der Datenaustausch in der Wertschöpfungskette schnell und effizient vonstattengeht. Dieses Ziel setzt voraus, dass Infrastrukturen und Prozesse abgeglichen sowie Schnittstellen und Protokolle klar definiert sind. Solange es keinen allgemeinen Standard für diese technischen Voraussetzungen gibt, die proprietären Systeme sich also gegenseitig ausschließen, ist der Wechsel eines Unternehmens in eine andere Wertschöpfungskette äußerst aufwändig; teilweise gar wirtschaftlich unmöglich. — Datenschutz und Datensicherheit als Gretchenfrage: Das Thema des um- fänglichen Datenaustausches entlang der Wertschöpfungskette wird recht ambivalent diskutiert. Schließlich steht dem Vorteil der Flexibilität bei der Produktion der Nachteil einer möglicherweise zu engen Bindung zwischen Lieferant und Abnehmer und einer Offenlegung der Unternehmensprozesse (also äußerst sensibler unternehmensinterner strategischer Daten) gegen- über. Risiken bei Datenschutz und Datensicherheit wiegen schwer: Die Möglichkeit, Anwendungen flexibel anpassen zu können, macht Industrie 4.0 für Anwender attraktiv. Allerdings lässt der mit Industrie 4.0 einherge- hende intensive Datenaustausch die Anwender auch zum attraktiven Ziel für Hacker-Attacken werden. Bei solchen Attacken kann der Diebstahl relevan- ter Daten aber auch die Sabotage der Produktion insgesamt beabsichtigt sein; also durchaus relevante Risiken mit gesamtwirtschaftlicher Dimension. Demnach sind bei der Formulierung eines Vertrags die vielfältigen Facetten von Datenschutz und Datensicherheit für die Industrie 4.0-Anwender äu- ßerst bedeutsam. Dabei ist beispielsweise zu prüfen, ob der Austausch von kritischen Daten über die EU hinaus bereits gegen die für das Unternehmen relevanten rechtlichen Vorgaben verstößt. Dies gilt insbesondere deshalb, weil andere Rechtsräume völlig andere Regelungen hinsichtlich des Daten- schutzes und Datensicherheit, insbesondere auch für staatliche Zugriffs- möglichkeiten, haben. Daten sollen in Echtzeit entlang der Wertschöpfungskette fließen Vertraulichkeit schafft Vertrauen Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 10 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen Deutsche Strukturen begünstigen industrielle Weiterentwicklung Das Thema Industrie 4.0 ist nicht isoliert zu betrachten und vollzieht sich im engen Austausch zwischen Elektrotechnik, Maschinenbau und IT. Hinsichtlich dieses interdisziplinären Ansatzes hat Deutschland als „Fabrikausrüster der Welt“ besondere Stärken. Diese Stärken gründen insbesondere auf dem guten allgemeinen Bildungssystem, den etablierten Entwicklungspartnerschaften zwi- schen Ausrüstern und Anwendern, der Marktführerschaft im Anlagen- und Ma- schinenbau sowie der Innovationsführerschaft bei Automatisierung und Flexibili- sierung. Folglich kann Deutschland von einer günstigen internationalen Wettbewerbspo- sition aus operieren. Dies setzt gleichwohl voraus, dass Hürden im gesellschaft- lichen Bereich (Technologieakzeptanz) und bei der Infrastruktur (z.B. Ausbau moderner Strom- bzw. Kommunikationsnetze) überwunden werden. Entspre- chend sieht acatech besonders Deutschland dafür geeignet, die Potenziale die- ser neuen Form der Industrialisierung zu erschließen. Affinität unterschiedlich gesät Wegen der zuvor dargestellten Herausforderungen auf technischer, juristischer, wirtschaftlicher und organisatorischer Ebene ist bei etlichen potenziellen An- wendern eine Verunsicherung hinsichtlich der durchgängigen Automatisierung und Einbindung des Waren- und Informationsflusses in einer umfassenden Wertschöpfungskette zu spüren. Dabei zeigt die Praxis, dass Bestandsdauer, Spezialisierungsgrad und branchenspezifische Bedürfnisse die Affinität zur durchgängigen Automatisierung à la Industrie 4.0 wesentlich bestimmen: — Bestandsdauer des Unternehmens: Je jünger das Unternehmen bzw. je weniger Prozessstruktur bereits etabliert ist („Greenfield Investitionen“), des- to wahrscheinlicher ist die monolithische Umsetzung von Industrie 4.0. Exkurs: Datenschutz und Datensicherheit essenziell DX Im Vergleich zu den USA legt die EU in ihrem Rechtsrahmen ein sehr viel höheres G e- wicht auf Datenschutz und Datensicherheit. So verlangt der US - amerikanische Patriot Act, dass die US - Behörden auf alle Daten zugreifen können, die von einem Unterne h- men mit Sitz in den USA gespeichert oder verarbeitet werden; und zwar u nabhängig davon, wo sich diese Daten tatsächlich physisch befinden. Insbesondere für europä i- sche Unternehmen untergraben die Vorgaben des US - amerikanischen Patriot Act damit die zu Anfang unseres Jahrtausends im Safe Harbor - Abkommen zunächst getroffenen Ve reinbarungen zum Umgang mit Unternehmensdaten. Datenschutz beschreibt grundsätzlich die Idee, dass jeder Mensch selbst entscheiden kann, wem wann welche seiner persönlichen Daten zugänglich sein sollen. Datenschutz kann hinsichtlich der Aspekte Schutz vor missbräuchlicher Datenverarbeitung, Schutz der informationellen Selbstbestimmung, Schutz des Persönlichkeitsrechts bei der D a- tenverarbeitung und Schutz der Privatsphäre unterschieden werden. Je nach Kontext werden demnach oft auch die Begriffe „Privacy“, „Confidentiality“ oder „Data Protection“ genutzt. Interesse an personenbezogenen Informationen haben Private, Unternehmen aber auch staatliche Stellen. Da sich die Erfassung, Auswertung und Weitergabe von Daten sehr vereinfacht, steigt mit der umgreifenden Digitalisierung auch die Relevanz des Themas rapide an. Datensicherheit kann hinsichtlich der Aspekte Integrität, Verfügbarkeit, und Authentizität unterschieden werden. Dabei beschreibt der Teilaspekt Integrität, dass Daten nicht unbemerkt verändert werd en können sollen. Der Teilaspekt Verfügbarkeit beschreibt, dass Systemausfälle möglichst schnell und ohne größere Schäden behoben werden können. Authentizität bezeichnet die Eigenschaften der Echtheit, Überprüfbarkeit und Vertrauenswürdigkeit der Daten. Je nach Kontext werden demnach oft auch die Begriffe „Safety“ (Funktionssicherheit) oder „Security“ (Informationssi cherheit) genutzt. Industrie 4.0 vollzieht sich im Au s- tausch zwischen Elektrotechnik, Maschinenbau und IT Datenschutz und Datensicherheit umfassen viele Aspekte Bestandsd auer, Spezialisierungsgrad und B ranchenspezifi ka bestimmen Affinität Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 11 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen — Spezialisierungsgrad des Unternehmens: Je spezialisierter das Geschäfts- modell des Unternehmens, desto schwieriger ist es den Wertschöpfungs- prozess durchgängig zu automatisieren. — Branchenspezifika des Unternehmens: Datenschutz- und Kontrollanforde- rungen, Wertschöpfungstiefe und Innovationsfreudigkeit sind in den ver- schiedenen Branchen unterschiedlich ausgeprägt. Entsprechend zeigen sich beispielsweise die Unternehmen im Umfeld der Automobilindustrie, mit diskreten Produkten und großem Individualisierungsgrad, gegenüber den Neuerungen rund um Industrie 4.0 wesentlich aufgeschlossener als die Prozessindustrie. Fortschreitende Automatisierung mit großem Marktpotenzial Die fortschreitende Automatisierung bei der Entwicklung und Fertigung von Produkten hat großes Marktpotenzial. Nach Angaben von Siemens kam der Maschinen- und Anlagenbau im Jahr 2011 weltweit auf ein Marktvolumen von EUR 2.100 Mrd. Allein die für die Automatisierung der Produktion notwendigen Produktsegmente erzielten dabei einen Umsatz von knapp EUR 350 Mrd. Dabei entfiel auf das Subsegment elektrische Antriebe ein Anteil von 27%, auf Schalt- geräte, Schaltanlagen und Industriesteuerungen 36%, bzw. auf Messtechnik und Prozessautomatisierung 37%. Erwartungen der Anwender oft nicht völlig erfüllt In der Praxis bleiben manche der mit Industrie 4.0 in der ersten Euphorie ver- bundenen Hoffnungen heute noch unerfüllt. Die Unsicherheit in diesem neuen Feld ist groß – und damit auch die Notwendigkeit, die Prozesse und notwendi- gen Schritte genauer zu hinterfragen. So ist es für etliche Unternehmen durchaus möglich, dass die gesamte Einspa- rung in einer Vollkostenrechnung tatsächlich vernachlässigbar wäre. Es besteht sogar die Gefahr, dass die Wirtschaftlichkeit insgesamt sinken kann; zumindest in der kurzfristigen Betrachtung. Da in den Unternehmen, die sich für Industrie 4.0 entscheiden, zunächst deutliche Investitionen anfallen (z.B. für Große Unsicherheit im neuen Feld Auf die Verzahnung kommt es an 14 Vieldimensionale Anforderungen Quelle: ARC, Ergänzungen von Fraunhofer IPA, 2013 128 94 125 Prozessautom. Elektr. Antriebe Schaltgeräte Sonstige Markt Maschienen - u. Anlagenbau mit Sub - segment Automatisierung, 2011, Mrd. EUR Quelle: Siemens, 2013 Anteil bislang bei einem Sechstel 13 Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 12 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen Beratung, Software, Hardware, Schulung, fundamentale Re-Organisation), wird der Gesamteffekt auf die Kosten nur schwer und sicherlich erst in vielen Jahren empirisch belastbar abzuschätzen sein. Marktentwicklung noch am Anfang Die Entwicklung des Industrie 4.0-Marktes ist weitgehend noch eine Vision ei- nes evolutionären Prozesses, der erst in der zweiten Hälfte der kommenden Dekade wirklich spürbar werden wird. Dieser langandauernde Prozess ist ur- sächlich auch mit großen Unsicherheiten verbunden. Diese Unsicherheiten tre- ten auch in den Umfragen und Einschätzungen der Experten zu Tage. Bei- spielsweise stellte das Beratungsunternehmen techconsult fest, dass derzeit nach Größe und Branche gestaffelt überraschend wenige Unternehmen mit Industrie 4.0 wirklich vertraut sind. So können 35% der größeren Fertiger (500 bis 999 Mitarbeiter) aber nur 21% der kleinen Fertiger (20 bis 99 Mitarbeiter) bzw. 47% der Unternehmen der High-Tech-Industrie und nur 22% der Prozess- fertiger den Begriff Industrie 4.0 nach eigenen Aussagen überhaupt konkret verorten. Das aktuelle Bild ist typisch für einen neuen ausgerufenen Trend wie Industrie 4.0. So kommt das Thema deutlich langsamer voran, als weitgehend erhofft. Dies liegt auch an den Widerständen und strukturellen Hemmnissen, die es sowohl auf Seiten der Anwender als auch auf Seiten der Anbieter von Indust- rie 4.0-Angeboten gibt. Dies betrifft insbesondere folgende vier Aspekte: — Widerstände innerhalb der Organisation der Anbieter selbst: Mit der mit Industrie 4.0 verbundenen umfassenden Idee müssen insbesondere auch die Anbieter ihr althergebrachtes Geschäftsmodell auf den Prüfstand stel- len. In etlichen Bereichen wird die bislang übliche Vor-Ort-Bereitstellung von Diensten, Software und Hardware abgelöst werden. Mit diesen neuen An- geboten werden sich die Vertriebswege, Wertschöpfungsketten und damit auch Margen deutlich verändern. Dies dürfte organisationsintern auf Wider- stände stoßen – zumindest in der Anfangsphase der Umorientierung. — Widerstände innerhalb der Abteilungen der auslagernden Unternehmen: Vor den anstehenden Umstrukturierungen müssen die Anwenderunterneh- men Überzeugungsarbeit leisten, um die einzelnen Abteilungen auf diesem Weg mitzunehmen. Bei dieser Überzeugungsarbeit geht es darum, dass aufkeimende unbegründete Befürchtungen die für das Gesamtunternehmen sinnvolle Einführung neuer Technologien und Abläufe nicht blockieren. Die- se Befürchtungen dürften ein breites Spektrum abdecken – vom Arbeits- platzverlust bis zur Kompetenzbeschneidung. Der offene Umgang mit all den Befürchtungen dürfte für das Management daher eine nicht zu unter- schätzende Aufgabe darstellen. — Allgemeingültige Standards fehlen: Ein anerkannter technischer Standard könnte die übergreifende interoperable Nutzung von vollautomatisierten An- geboten aus dem breitgefächerten Industrie 4.0-Portfolio und die Markt- durchdringung insgesamt schneller voranbringen; dies gilt umso mehr, als sich etliche potenzielle Anwender derzeit noch verunsichert zurückhalten. Bei diesen Interessenten kursiert insbesondere die Angst, mit erheblichen Ressourcen in ein Angebot zu investieren, das dem sich später durchset- zenden Standard nicht entsprechen könnte. Die Einigung auf einen allge- meingültigen Standard dürfte allerdings aus verschiedenen Gründen schwierig werden. Zum einen sind bei dem fachübergreifenden Thema zwi- schen den Unternehmen aus den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik und IT durchaus auch kulturelle Unterschiede festzumachen; insbesondere auch hinsichtlich des Weges zur Standardisierung. Hier setzen beispiels- weise Elektrotechnik und Maschinenbau traditionell eher auf durchaus im- Evolut ionärer Prozess Widerstände bremsen Fortschritt ein Auf den Menschen kommt es an Standards als A und O Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 13 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen mer wieder langwierige Absprachen und Gremienarbeit als die IT. Zum an- deren könnte mancher Anbieter auch strategisch bewusst auf proprietäre Angebote setzen. Mit einem solchen Vorgehen könnte die Hoffnung ver- bunden sein, über die beschränkte Interoperabilität die Abwanderung der Kunden wesentlich zu erschweren. — Netzwerk-Verfügbarkeit und -Schnelligkeit verbessern: Die Kommunikati- onsnetze müssen stetig steigenden Datenvolumina und Qualitätsanforde- rungen gerecht werden. Ist das Kommunikationsnetz nicht hinreichend leis- tungsfähig (insbesondere hinsichtlich Systemverfügbarkeit und Geschwin- digkeit), führt das bei voll automatisierten Prozessen zur Unterbrechung der Betriebsabläufe und damit auch zu empfindlich hohen Ausfallkosten. Die Er- folgsaussichten der neuen Automatisierungs-Angebote hängen daher un- mittelbar von der Verbreitung und Leistungsfähigkeit des Kommunikations- netzes ab. Die Frage nach den Geschäftsgrundlagen von Industrie 4.0 hängt daher eng mit der volkswirtschaftlich zentralen Frage nach dem Aus- bau des Kommunikationsnetzes zusammen. 12 Ideen zur Anwendung breit gefächert Die Erfahrung macht deutlich, dass Industrie 4.0-Angebote speziell auf das Un- ternehmen zuzuschneiden und eben nicht als Standardprodukt erhältlich sind. So lässt sich die Idee von Industrie 4.0 grundsätzlich in sehr verschiedenen Kontexten denken. Welch vielfältige Vorteile mit dieser Entwicklung verbunden sind, zeigen die Projekte und Prototypen der Forschungsinstitute wie des Deut- schen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI), Fraunhofer ISS/EAS oder Fraunhofer IOSB und der Unternehmen wie Agco (Spezialist für Landwirtschaftstechnik), BorgWarner (Antriebstechnik), Bosch Rexroth (An- triebstechnologie), Bruker (Messtechnik), Daimler (Automobil), John Deere (Landwirtschaftstechnik), Festo (Prozessautomation), Harting (Netztechnik), Homag (Holzbearbeitungsmaschinenbau),HP (IT), Introbest (elektronische Bau- gruppen), Kaba (Sicherungstechnik), SAP (IT), Seca (Messtechnik), Sick (Sen- sortechnik), Siemens (Elektrotechnik), Trebing + Himstedt (Prozessautomation), Trumpf (Fertigungstechnik), Volkswagen (Automobil) oder Wittenstein (Antriebs- technik). Entsprechend weit gestreut sind diese Anwendungsbeispiele: 12 Vgl. Heng, Stefan (2013). Drei von Fünf kommen ohne schnelles Breitband aus. Konstellation beim Breitbandausbau erfordert kreative Lösung. Deutsche Bank Research, Aktueller Kommen- tar. Frankfurt a.M.. F:\ReWRITE3\AT\20140116_AT_Industrie40\Objs\Cisco_IPTraff ic.xlsx$$SheetNamedb.com\fra- dbr\DBResearch\ReWRITE3\Eco_D\2011141215_Cloud Computing\Objs\Cisco_IPTraffic.xlsx$$ReChart7E-42-88-C0- 9D-D3-7B-89-6C-DE-80-21-3E-B6-1C-2B Exkurs: Leistungsfäh ige Kommunikationsnetze gefragt DX Kapazitätsengpässe im Datennetz sind keine ferne Utopie, sondern angesichts des ständig steigenden IP - Volumens absehbare Realität. Gleichwohl variiert die Netzausla s- tung deutlich bezüglich Tageszeit, Wochentagen und Anwendergruppen. So gibt die Deutsche Telekom AG an, dass 65% ihres Datenverkehrs auf allein 10% der Kunden entfallen. Daneben liegt die La stspitze üblicherweise zwischen 18 und 22 Uhr – wobei diese aber stark von tagesaktuellen Sondereffekten beeinflusst wird. Im Wissen um die gesellschaftliche und wirtschaftliche Bedeutung einer hinreichenden Breitbandversorgung formulierte die EU - Kommissi on ambitionierte Ausbauziele. So sollen bis 2020 alle EU - Bürger über einen Internet - Zugang mit mindestens 30 Mbit/s online gehen können; wenigstens 50% davon sogar über einen Zugang mit mindestens 100 Mbit/s. Deutschland legt dabei die Latte sogar noch etw as höher und strebt einen Internet - Zugang mit wenigstens 50 Mbit/s bis 2015 für 75% der 40 Mio. deutschen Haushalte und bis 2018 gar für alle an. Die ehrgeizigen Breitbandziele sind mit Netzinvestitionen verbunden. Diese Investiti o- nen taxiert die Europäisc he Investitionsbank (EIB) in ihren eher konservativen Schä t- zungen für die Europäische Union insgesamt auf mehr als EUR 220 Mrd. Viele Ideen, viele Akteure 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 2010 2011 2012 2013 2014 durchschnittl. Wachstum p.a.: +35% Quelle: Cisco, 2011 Grenze des Wachstums unabsehbar 15 Monatliches IP - Datenvolumen, Deutschland, Exa - Byte (10^18 Byte) 0 10 20 30 40 50 AT ES IT GB FR DE EU insg. 221 Geschätzter Investitionsbedarf des Breitbandausbaus, EUR Mrd. Quelle: EIB, 2011 Breitbandausbau als Großprojekt 16 Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 14 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen — Fernwartung neu gedacht: Derzeit braucht es für die Fernwartung von hochspezialisierten Produktionsmaschinen individuelle Kommunikationslö- sungen. So verbindet sich der Spezialist des Maschinenbauers mit dem Firmennetzwerk der Produktionsstätte. Die Konfiguration und Verwaltung dieser Verbindung ist dabei recht aufwändig. In der smarten Fabrik der Zu- kunft verbindet sich das Produktionssystem situationsabhängig über eine Telepräsenz-Plattform mit dem passenden Experten. Dabei liefern die Ma- schinen selbstständig relevante Daten für die Diagnose. — Lieferantenwechsel im laufenden Produktionsprozess wird möglich: Für den Produzenten ist es derzeit sehr problematisch, wenn ein Lieferant plötzlich ausfällt. Kurzfristig ist zu klären, wie lange die Lagerbestände ausreichen, welche Produkte betroffen sind und welcher Lieferant einspringen könnte. Die hinreichend schnelle Klärung solcher Fragen ist durchaus komplex und erfordert eine leistungsfähige Infrastruktur. Mit Industrie 4.0 wird es unmit- telbar möglich, die gesamten Auswirkungen für die Wertschöpfung abzu- schätzen, inklusive Bestandsreichweite und logistischer Abwicklung. Kos- ten, Handlungsbedarf und Risiken können so hinreichend schnell abgeleitet werden. Die umfassende Vernetzung der Produktionssysteme ermöglicht die Analyse alternativer Lieferanten und deren Kapazitäten in Echtzeit. Die alternativen Anbieter könnten dann beispielsweise auch in einer Lieferan- ten-Cloud angefragt werden. — Ressourceneffizienz im Analgenbau durch sinnvolle Abschaltungen ange- strebt: Viele Produktionsanlagen laufen heute selbst in längeren Ferti- gungspausen, wie Freischichten und Wochenende, mit hohem Energiever- brauch weiter. Um langes Anfahren der Anlage zu vermeiden, bleibt die An- lage rund um die Uhr eingeschaltet. In produktionsfreien Zeiten verschwen- den damit insbesondere Roboter, Absauganlagen, Laserquellen und Küh- lungen sinnlos Energie. Mit Industrie 4.0 können diese Effizienzpotenziale verstärkt genutzt werden – insofern das Konzept auch bereits bei der Pla- nung berücksichtigt wird. Im Sinne der Energieeffizienz werden bei Maschi- nen produktionsfreie Zeiten schnell erkannt, um diese dann in einen ener- giesparenden Stand-by-Modus zu versetzen. Speziell kommen dazu bei Absauganlagen bedarfsgeregelte Motoren zum Einsatz. Siemens hat für ei- nen typischen Betrieb mit Laserschweißtechnologie in einer Karosserieferti- gung nun errechnet, dass über dieses Instrument der Energieverbrauch in den Pausenzeiten um 90% sinken könnte, so dass insgesamt 12% des Ge- samtenergiebedarfs (also von 45.000 kWh auf 40.000 kWh) eingespart würden. — Durchgängiges System Engineering ermöglicht individuelle Produkte: Übli- cherweise ist die Struktur der Wertschöpfungskette stark pfadabhängig und darüber statisch geprägt. Die Berücksichtigung spezieller Wünsche einzel- ner Kunden bei der Produktionsplanung bleibt bislang außen vor – obgleich diese Flexibilität im Herstellungsprozess sogar grundsätzlich möglich wäre. Mit Industrie 4.0 wird nun ein durchgängiges Engineering erreicht. Dabei ist die Produktion durchgängig monolithisch entwickelt und somit mit der Pro- duktentwicklung abgestimmt. In der Konsequenz wird es für die Kunden möglich, Einzelfunktionen und Komponenten im Produktionsprozess kos- tengünstig individuell zu kombinieren. Konkret basiert die Automobilproduk- tion derzeit auf einer fix vorgegebenen Produktionsstraße. Die einzelnen Stationen sind in ihrem Funktionsumfang statisch definiert. Die Aufgaben der Beschäftigten richten sich unmittelbar nach den Anforderungen der je- weiligen Stationen und sind üblicherweise recht monoton. Muss nun zur Einführung einer neuen Produktvariante umgerüstet werden, ist dies auf- wendig und damit auch teuer. Demnach können individuelle Kundenwün- sche, wie etwa der Einbau eines Elementes aus einer anderen Produkt- gruppe des gleichen Konzerns, nicht berücksichtigt werden. Fernwartung neu gedacht 17 Neue Formen der Arbeitsorganisation bei Wartungsverträgen Quelle: Trumpf gemäß acatech, 2013 Sinnvolle Abschaltungen angestrebt 18 Stromverbrauchsprofil im Anlagenbau Quelle: Siemens gemäß acatech, 2013 Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 15 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen Die Fabrik der Zukunft besteht aus einem flexiblen Produktionsstraßennetz. Als Smart Product manövriert dann das herzustellende Fahrzeug autonom entlang der Produktionsstationen. Die Flexibilität des Produktionsprozesses ermöglicht einen breiten Variantenmix, der von keiner zentralen Vorgabe beschränkt wird. — Landwirtschaft ist immer auch Ingenieurwissenschaft: Die Landwirtschaft arbeitet mit biologischen Systemen, wie Boden, Pflanzen, Tier, Wetter, die auf der abstrakten Ebene mit ähnlichen Risiken verbunden sind, wie wir es aus dem industriellen Umfeld kennen. Ebenfalls vergleichbar zur Industrie steht auch die Landwirtschaft im globalen Wettbewerb. Damit ist nahelie- gend, dass die Neuerungen der vierten industriellen Entwicklungsstufe auch die Landwirtschaft verändern werden. Perspektivisch wird die Flexibilisie- rung der Produktion und Individualisierung der Produkte durchaus auch in der Landwirtschaft relevant. Eine Integration von Kunden in Wertschöp- fungsprozesse (als Nachfrager für definierte Produkteigenschaften, wie z.B. der Lebensmitteleinzelhandel, der sich durch eigene Qualitätsstandards im Wettbewerb abzugrenzen versucht) ist dabei ebenso als Cyber-Physical- System denkbar wie die preiswerte Erzeugung von Standardprodukten. Bei Pilotprojekten im Umfeld des Präzisionsackerbau (Precision Farming) er- proben Maschinenbauer und IT-Fachleute in Zusammenarbeit mit Agrar- Fachleuten heute bereits die auf die Idee der Cyber-Physical-Systems auf- bauende sensorgestützte Düngung. Auch hier sind gut qualifizierte Arbeitskräfte weiterhin gefragt, speziell also Landwirte mit agrar- technischem Sachverstand. Ausblick: Bevorstehende industrielle Entwicklung wirft ihren Schatten voraus Abschließend bleibt festzuhalten, dass Industrie 4.0 in aller Munde ist; und dies nicht erst seit der Hannover Messe und dem IT-Gipfel der Bundesregierung. Der Begriff bewegt sich im weiten Feld zwischen Big Data, Cloud Computing, Cyber- Physical-Systems, RFID-Funkchips, Ressourceneffizienz, Internet der Dinge und Dienste, Machine-to-Machine-Kommunikation, Precision Farming, Smart Production und Smart Factory. Dabei leiden die mit dem Schlagwort Industrie 4.0 verbundenen Angeboten derzeit durchaus unter den aus Marketing- Gründen überzogenen Erwartungen und der mangelnden Abgrenzung des Be- griffs. Daher ist es nach dem für solche neuen Bereiche typischen Hype und der anstehenden Desillusion daher gut möglich, dass in wenigen Jahren keiner mehr von Industrie 4.0 sprechen wird. Gleichwohl hat die hinter dem Modewort stehende grundsätzliche Idee dennoch gute Aussichten, umgesetzt zu werden – unabhängig von dem dann verwendeten Begriff. Das Potenzial für die industrielle Weiterentwicklung ist in Deutschland beson- ders ausgeprägt. Zum einen ist und bleibt Deutschland auf absehbare Zeit in- dustrielles Schwergewicht. So sind hierzulande zahlreiche Hidden Champions beheimatet, die mit ihren Speziallösungen zu den Weltmarktführern in ihrem Segment gehören. Darüber hinaus erwirtschaften die deutschen Unternehmen ein Drittel der gesamten industriellen Wertschöpfung der EU. Mit großem Ab- stand folgen Italien, vor Frankreich, Großbritannien und Spanien. Da in anderen Ländern der Wertschöpfungsanteil anhaltend sinkt, wird Deutschland absehbar die führende Position als industrielles Rückgrat der EU behalten. Zum anderen kann Industrie 4.0 allein im engen Austausch zwischen Elektrotechnik, Maschi- nenbau und IT vorankommen. Bei diesem interdisziplinären Ansatz hat Deutschland als „Fabrikausrüster der Welt“ besondere Stärken. Diese Stärken gründen auf dem guten allgemeinen Bildungssystem, den etablierten Entwick- lungspartnerschaften zwischen Ausrüstern und Anwendern, der Marktführer- Durchgängiges Engineering als Ziel 19 Informationsfluss in der Wertschöpfung Quelle: Siemens gemäß acatech, 2013 Kundenwunsch inklusive 20 Neue Formen der Automobilproduktion Quelle: HP gemäß acatech, 2013 Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor 16 | 4. Februar 2014 Aktuelle Themen schaft im Anlagen- und Maschinenbau, dem starken, dynamischen Mittelstand sowie der Innovationsführerschaft bei Automatisierung und Flexibilisierung. Mit Industrie 4.0 in der Anwendung beschäftigen sich bislang eher Großunter- nehmen. Aber auch für kleine und mittlere Unternehmen wird vertikale und hori- zontale Integration im internationalen Wettbewerb immer wichtiger. Dabei zei- gen die aussichtsreichen Projekte und Prototypen von Forschungsinstituten, wie DFKI, Fraunhofer ISS/EAS oder Fraunhofer IOSB und Unternehmen wie Agco, BorgWarner, Bosch Rexroth, Bruker, Festo, Harting, Homag, Introbest, Kaba, Seca, Sick, Trebing + Himstedt, Trumpf oder Wittenstein, welch vielfältige Vor- teile mit Industrie 4.0 verbunden sind. Bei der Umsetzung der Automatisierung sind Technologieunternehmen, speziell mittelständische, als Motor, Ratgeber und Helfer gefragt. Dies gilt insbesondere, weil zwischen den Anbietern und den Anwendern zumeist ein historisch ge- wachsenes Vertrauensverhältnis und Prozessverständnis besteht. Nichtsdesto- trotz gibt es gerade auch bei der strategischen Ausrichtung der mittelständi- schen Anbieter hinsichtlich Industrie 4.0 noch spürbares Nachholpotenzial. Eine Herausforderung ist, dass hinsichtlich der bestehenden Strukturen und Prozesse die Umsetzung bei historisch gewachsenen Unternehmen üblicher- weise in einem massiven Spannungsverhältnis steht. Dabei geht es um den Spagat, mit Projekten die Automatisierung voranzutreiben, Erfahrungen zu sammeln und sich dabei aber nicht die Möglichkeit zur Einführung einer holisti- schen Gesamtlösung zu verbauen. Alles in allem verfügt die hinter dem Modewort Industrie 4.0 stehende Idee über die kommende Dekade hinaus betrachtet gute Aussichten. So werden mit der weiter zunehmenden internationalen Verflechtung der Handelsströme perspek- tivisch Automatisierung, Flexibilisierung sowie horizontale und vertikale Integra- tion für eine konkurrenzfähige modernde Produktionsstruktur immer bedeutsa- mer. Dies gilt umso mehr, wenn die derzeit noch offenen Fragen hinsichtlich Kontrollhoheit, Sicherheit, Vertraulichkeit, Standardisierung, Rechtsrahmen und Infrastrukturausstattung (z.B. Ausbau moderner Strom- bzw. Kommunikations- netze) nun konstruktiv angegangen werden – und dies ist der Grundidee ent- sprechend nicht auf Deutschland oder Europa zu beschränken. Demnach bietet Industrie 4.0 speziell für Deutschland mit seinen besonders günstigen Grund- voraussetzungen die große Chance, seine führende Position im globalen Wett- bewerb zu sichern. Dies gilt nicht nur innerhalb Europas sondern auch gegenüber den immer stärker werdenden Emerging Markets in Asien. Stefan Heng (+49 69 910-31774, stefan.heng@db.com) Projekte und Prototypen zeigen die vielfältigen Vorteile Projekte vorantreiben ohne holist i- sche Gesamtlösung zu verbauen Mittelstand als Motor, Ratgeber und Helfer der Automatisierung Idee mit langfristig günstigen Aussichten © Copyright 2014. Deutsche Bank AG, Deutsche Bank Research, 60262 Frankfurt am Main, Deutschland. Alle Rechte vorbehalten. Bei Zitaten wird um Quellenangabe „Deutsche Bank Research“ gebeten. 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