Das Internet ist die Dampfmaschine des 21. Jahrhunderts

Das Motto der Hannover Messe 2014 lautete „Integrated Industry – NEXT STEPS“. Mit anderen Worten: Dass Industrie 4.0 kommen wird, steht mittlerweile fest. Aber wie geht es konkret weiter bei der intelligenten Vernetzung von Produktentwicklung, Produktion, Logistik und Kunden?

Zum besseren Verständnis von Industrie 4.0 zunächst ein kurzer Blick zurück: Die erste industrielle Revolution war die Einführung mechanischer Produktionsanlagen Ende des 18. Jahrhunderts. Die zweite begann mit der arbeitsteiligen Massenproduktion mit Hilfe elektrischer Energie am Ende des 19. Jahrhunderts, woraufhin die dritte mit dem Einsatz numerischer Steuerung und IT zur weiteren Automatisierung ab den 1960er Jahren folgte. Nun steht der industrielle Sektor vor einem erneuten Umbruch: IT und Kommunikationstechnologie vernetzen die Produktion und das industrielle Umfeld in völlig neuer Form.

Die klassische Wertschöpfungskette vom Rohstoff über die Entwicklung und Produktion bis zur Logistik wird zu einem Wertschöpfungsnetz. Die Ziele sind Flexibilisierung und neue Marktchancen für Produkte durch ergänzende Dienstleistungen. Technologien, Produktivität und Arbeitsorganisation werden revolutioniert. Nur so können kürzere Produktzyklen sowie steigende Produktvarianten mit kleinen Losgrößen bis hin zum Unikat wirtschaftlich bewältigt werden. Zukünftig entsteht ein Internet, das die Dinge untereinander und den Menschen verbindet.

Das Internet ist die Dampfmaschine des 21. Jahrhunderts. Die volkswirtschaftlichen Effekte von Industrie 4.0 entstehen vor allem in fünf Technologiefeldern. Zu diesem Ergebnis kam eine Studie von BITKOM und dem Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation. Die Basis für die intelligente Vernetzung der bislang passiven Objekte bilden die sogenannten Embedded Systems, also Sensoren, Software, Mikrocontroller zusammen mit Kommunikationssystemen.

Die nun intelligenten Objekte können jederzeit Daten über ihren Zustand sowie die Umgebung erfassen. Sie vernetzen sich und interagieren mit Maschinen, Menschen, ITK-Systemen (Informations- und Telekommunikationstechnologie) und anderen Objekten zu einem cyber-physischen System. Das geschieht über Schnittstellen und definierte Protokolle. Solche cyber-physikalischen Systeme wiederum sind die Basis für die auf der Hannover Messe viel beschriebene Smart Factory, die intelligente Fabrik der Zukunft. Es entsteht ein soziales Netzwerk aus intelligenten´Maschinen und Objekten.

Diese koordinieren untereinander Aufträge und Termine, um so die Durchlaufzeit und Qualität der Produkte sowie die Auslastung der Maschinen zu optimieren. Für all das braucht es robuste Netze, also hoch verfügbare kabelgebundene und funkgestützte Kommunikationsnetze. Die anfallenden großen Datenmengen werden in der Cloud gespeichert, verarbeitet und ausgetauscht. Nur so kann man jederzeit und möglichst in Echtzeit ein digitales Abbild der Fabrik über Standorte und Unternehmensgrenzen hinweg erhalten.

Entsprechend wichtig werden Sicherheitsaspekte. Wir brauchen gesetzliche Regelungen für einen adäquaten Umgang
mit ihnen, insbesondere mit personenbezogenen Daten. Durch Anonymisierung, Pseudonymisierung, Privacy by Design, organisatorische Maßnahmen oder neue Technologien können und werden wir den Datenschutz und die Datensicherheit auf ein extrem hohes Niveau bringen. Der Datenreichtum muss mit einem scharfen Datenschutz verknüpft werden. Prozesse dürfen durch ihre Verlagerung ins Internet nicht unsicher werden. Nur dann kann Industrie 4.0 sein volles Potenzial entfalten.

Das riesige Potenzial zeigt unsere Studie für die sechs untersuchten Branchen Maschinen- und Anlagenbau, Elektrische Ausrüstung, Kraftwagen und Kraftwagenteile, chemische Industrie, Landwirtschaft sowie Informations- und Kommunikationstechnologie. Die prägenden Merkmale deutscher Produktionssysteme – Flexibilität, Qualität und Stabilität – können auf ein neues Niveau gehoben werden. Durch Industrie 4.0 kann in diesen Branchen bis 2025 eine zusätzliche Bruttowertschöpfung von rund 78 Milliarden Euro generiert werden.

Mit Industrie 4.0 ist ein zusätzliches Wachstum am Standort Deutschland in diesen Branchen in Höhe von durchschnittlich 1,7 Prozent pro Jahr und Branche möglich. Und das in gesättigten Märkten, in denen große Wachstumssprünge nur durch disruptive Technologien und Innovationen machbar sind. Diese 1,7 Prozent entstehen durch innovative Produkte, neue Dienstleistungen und Geschäftsmodelle sowie effizientere betriebliche Prozesse. Die Industrie-4.0-Anwendungen erstrecken sich über die gesamte Wertschöpfungskette: vom Vertrieb über die Produktentwicklung, Produktion und Logistik bis zu den unterstützenden Bereichen wie Qualitätssicherung, Service oder Personalplanung.

In der ITK-Branche, welche ein Anbieter von Industrie-4.0-Technologien ist, wird ein zusätzliches Wertschöpfungspotenzial von 14 Milliarden Euro erwartet. Das ist ein zusätzliches Plus von 1,2 Prozent pro Jahr bis 2025. Chancen ergeben sich vor allem aus neuen Produkten und Dienstleistungen für eine einfache, flexible und echtzeitnahe Produktionsplanung und -steuerung. Das verarbeitende Gewerbe ist für die BITKOM-Branche schon heute ein wichtiger Absatzmarkt; es steht für ein Fünftel unserer Umsätze. Die klassische Hardware-Produktion ist zwar weitgehend abgewandert, aber Deutschlands Embedded-Anbieter sind weltweit führend bei softwareintensiven Systemen.

Der Maschinen- und Anlagenbau kann besonders stark von Industrie 4.0 profitieren. Hier sehen wir ein Potenzial von zusätzlich 23 Milliarden Euro, umgerechnet rund 2,2 Prozent Wachstum pro Jahr. Die Branche ist Anwender und Anbieter der neuen Technologien. Die riesigen anfallenden Betriebs-, Zustandsund Umfelddaten können genutzt werden, um effizienter zu produzieren. Gleichzeitig können ihre eigenen Produkte mit Industrie-4.0-Technologien ausgestattet werden. So entstehen beispielsweise neue Service-Modelle.

Etwas niedriger, aber immer noch bedeutsam, sind die Chancen für den Automobilbau. Hier wird ein zusätzliches Potenzial von 1,5 Prozent pro Jahr erwartet. Die Branche gilt primär als Anwender von Industrie 4.0, insbesondere in der Produktion und Logistik. Allerdings können die in die Fahrzeuge eingebauten neuen Technologien die Verkehrssicherheit erhöhen und das Management von Ersatzteilen und Wartungen erleichtern.

Industrie 4.0 hat auf den Wirtschaftsstandort Deutschland besonders starke Auswirkungen. Die Vernetzung ist eine große Chance für die deutsche Industrie, um ihren traditionellen Kern und ihre international herausragen-
de Position zu verteidigen und auszubauen. Für die Industrie 4.0 werden ein flächendeckend breitbandiges Internet und eine hohe Verbindungsstabilität mit garantierten Latenzzeiten benötigt. Wenn wir verteilte Wert-
schöpfungsnetzwerke etablieren, müssen auch Produzenten auf der Schwäbischen Alb mit einem Industrie- Internet erreicht werden. Die Datenmenge in den Unternehmen wird steigen.

Wir brauchen gesetzliche Regelungen für einen adäquaten Umgang mit personenbezogenen Daten.
Zudem muss sich die Industrie bei der Rekrutierung und Ausbildung zukünftiger Fachkräfte umstellen:
Eigene Industrie-4.0-Kompetenzprofile sind nötig, ohne dass die grundständige Ausbildung obsolet wird. Der Wirtschaftsinformatiker sollte zusätzlich Module aus den Bereichen Maschinenbau oder Elektrotechnik belegen. Idealerweise brauchen wir interdisziplinäre Lehrstühle an den Hochschulen.

Die Erfahrungen der Vergangenheit zeigen, dass bei disruptiven Veränderungen auch bisherige Weltmarkt-
führer schnell an Anschluss verlieren, wenn sie sich nicht rechtzeitig auf die neuen Gegebenheiten einstellen. Wirtschaftsnationen wie China, USA, Großbritannien oder Südkorea haben spezielle Industrie-4.0-Program-
me zur schnelleren Industrialisierung bzw. Re-Industrialisierung ihrer Volkswirtschaft aufgelegt.

Wolfgang Dorst

Wolfgang Dorst ist Bereichsleiter Industrie 4.0 im BITKOM und ist Vertreter des BITKOM in der Plattform Industrie 4.0.

www.plattform-i40.de