Gestern war Industrie 4.0 noch Zukunft, heute ist es Realität

Einblick in die vierte Revolution

Das Internet der Dinge verbessert nicht nur Produktionsprozesse und Produkte, es verändert auch das Leben aller Beteiligten – vom Produzenten bis zum Konsumenten.
Der rasante Fortschritt bei der Digitalisierung stellt die Wirtschaft auf den Kopf. Komplexe Produktionsprozesse und kleine Alltagsverrichtungen – zwischen Dingen, Dienstleistungen und Menschen – sind heute digital vernetzt. Das schafft neue Dynamiken, die weit mehr bewegen als nur die Industrie und ihre Märkte. Sie reichen hinein in unser aller Leben. Hier finden Sie die wichtigsten Fragen und Antworten zu einer Industrie, die gestern noch Zukunft, aber bereits heute Gegenwart ist.
Woher kommt der Begriff Industrie 4.0?

Der Name leitet sich zum einen von dem Begriff Web 2.0, dem interaktiven Internet, ab. Zum anderen verweist er auf die vierte industrielle Revolution. Führte die Erfindung der Dampfmaschine am Ende des 18. Jahrhunderts zu einer Mechanisierung der handwerklichen Fertigung, so begann knapp 100 Jahre später mit der Elektrifizierung die zweite industrielle Revolution: die Massenproduktion mithilfe von Fließbändern. Ende des 20. Jahrhunderts eroberten IT-Systeme und Elektronik die Fertigungshallen, nun folgt im vierten Schritt die komplette digitale Vernetzung aller Bereiche der Wirtschaft: die Industrie 4.0.

Zum ersten Mal tauchte der Begriff auf der HANNOVER MESSE 2011 auf. Ein Arbeitskreis der Forschungsunion unter Vorsitz von Siegfried Dais (Robert Bosch GmbH) und Henning Kagermann (Deutsche Akademie der Technikwissenschaften) begleitete die Bundesregierung fortan bei ihrer Hightech-Strategie. Zwei Jahre später nahm die von den Branchenverbänden Bitkom, Zentralverband der Elektroindustrie (ZVEI) und Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) eingerichtete Plattform Industrie 4.0 ihre Arbeit auf. Auf dieser Plattform sollen entscheidende Parameter für die Digitalisierung, z. B. Forschung und Innovation, IT-Sicherheit und Standards, erarbeitet werden. 2015 haben Bundeswirtschafts- und Bundesforschungsministerium die Koordinierung der Plattform übernommen; der Dachverband BDI und weitere Spitzenorganisationen sind nun ebenfalls Mitglieder der Plattform.

Was meint Industrie 4.0 konkret?
Im Mittelpunkt von Industrie 4.0 steht das intelligente Produkt: das Internet der Dinge – und nicht zu vergessen der Dienstleistungen. Bisher war das Produkt „dumm und passiv“, wie es der frühere SAP-Chef Henning Kagermann einmal in einem Interview ausdrückte. Der Produktionsprozess war in der Regel darauf angewiesen, dass Mensch und Maschine über das Produkt hinweg miteinander kommunizierten. Jetzt trägt das Produkt alle Informationen in sich, es wird damit aktiv und intelligent. Mittels eines Chips ist es in der Lage, selbstständig mit den Herstellungsmaschinen zu kommunizieren. Damit steuert das digitalisierte Produkt die Maschine und optimiert den Logistik- und Produktionsprozess selbst. Die Wertschöpfungskette verläuft auch nicht mehr zeitversetzt und starr zwischen Lieferanten, Herstellern und Kunden, sondern findet zwischen vielen eng vernetzten, in Echtzeit kommunizierenden Akteuren statt. Das viel beschworene Internet der Dinge und Dienste hält Einzug in die Industrie.
Wie profitiert die deutsche Industrie davon?
Die neuen sogenannten cyber-physischen Systeme machen die Produktion flexibler und effizienter. Sie ermöglichen der Industrie, individualisierte Produkte mit hoher Wertschöpfung herzustellen – unter den Bedingungen und auf dem Kostenniveau einer Massenproduktion. Da bei vielen Produkten, wie zum Beispiel Autos oder Fertighäusern, die Digitalisierung über den Herstellungsprozess hinaus besteht, schließen sich viele Möglichkeiten für vernetzte Dienstleistungen an. Doch es geht noch um mehr: Die neuen Technologien sollen auch dabei helfen, wirtschaftlich und ökologisch nachhaltige Wertschöpfungsketten vor allem mit international wettbewerbsfähigen Unternehmen in Europa aufzubauen. Denn die Industrie 4.0 ist nicht auf Deutschland beschränkt, sondern ein globaler Prozess.
Lassen sich die Vorteile beziffern?
Der BDI hat bei der Unternehmensberatung Roland Berger eine Studie zur digitalen Transformation der Industrie in Auftrag gegeben. Sollte Deutschland den Anschluss an die aktuelle Entwicklung verpassen, rechnet Roland Berger mit Einbußen bei der industriellen Wertschöpfung bis 2025 von insgesamt 220 Milliarden Euro allein in Deutschland. Europaweit würden es sogar 605 Milliarden Euro sein. Treibt Deutschland hingegen weiter die digitale Vernetzung voran, so prophezeit die Studie der Automobilindustrie schon im Jahr 2025 ein sattes Wertschöpfungsplus von 35 Milliarden Euro. Vor allem der Maschinen- und Anlagenbau kann nach Ansicht der Unternehmensberater von der Digitalisierung profitieren: mit bis zu 89 Milliarden Euro pro Jahr.
Wie weit ist in Deutschland Industrie 4.0 fortgeschritten?
Auch hier gibt die Studie von Roland Berger Aufschluss. Den Antworten der Geschäftsführer und Vorstände zufolge hat sich bisher gut die Hälfte (55 Prozent) der befragten Unternehmen intensiv mit der digitalen Transformation beschäftigt – „lediglich die Hälfte, muss man angesichts der enormen Bedeutung des Themas konstatieren“, urteilen die Unternehmensberater. Und weiter heißt es: „Zudem scheinen die Unternehmen die Bedeutung der Digitalisierung vorrangig in der Kostenreduktion zu sehen“ (43 Prozent der Antworten). Rund ein Drittel der deutschen Unternehmen schätzt seine eigene digitale Reife als hoch oder sehr hoch ein. Dabei liegt dieser Wert bei größeren und profitableren Unternehmen im Durchschnitt deutlich höher – immerhin 62 Prozent der Unternehmen mit einer EBIT-Marge von über 15 Prozent bescheinigen sich eine hohe oder sehr hohe digitale Reife. Nach Branchen betrachtet, liegen Chemie, Logistik und Energie vorne. Das Schlusslicht in Sachen digitaler Reife bilden – nach eigener Einschätzung – viele mittelgroße Unternehmen der Elektroindustrie sowie des Maschinen- und Anlagenbaus. Gerade bei mittelständischen Unternehmen, die als die große Stütze der deutschen Wirtschaft gelten, besteht also noch Nachholbedarf.
Wo hakt es noch?
Immer wieder diskutiert wird – in Deutschland mehr als in anderen Ländern – die Datensicherheit. Die Sorge ist nicht unberechtigt. Die komplexen cyber-physischen Systeme bieten für Hacker eine breite Angriffsfläche. Gerade in die Absicherung der Systeme wird noch viel Forschung und Geld fließen müssen. Ein weiteres Problemfeld ist die Standardisierung von Produkten und Prozessen, um die Vision und wirtschaftliche Realität von Industrie 4.0 global gestalten zu können. Die von Industrie und Politik initiierte Plattform Industrie 4.0 treibt den internationalen Austausch voran. Ein dritter Punkt sind die Veränderungen in der Arbeitswelt. Industrie 4.0 bedeutet auch Arbeit 4.0, die auch von Arbeitnehmern größere Flexibilität und vor allem lebenslanges Lernen erfordert. Industrie und Politik suchen hier den Schulterschluss mit den Gewerkschaften.
Was muss nach Ansicht des BDI von Seiten der Politik noch getan werden, um Industrie 4.0 weiter voranzutreiben?
Deutschland ist als eine der führenden Wirtschaftsnationen auf Innovationen angewiesen. Die werden derzeit vor allem im Bereich der Digitalisierung entwickelt. Ein Kernanliegen der deutschen Industrie ist daher die flächendeckende Versorgung mit hochmodernem Breitbandinternet, eine wesentliche Voraussetzung für Innovationen. Da, wie in der Roland-Berger-Studie festgestellt, die digitale Reife gerade in den kleinen und mittleren Betrieben teilweise noch zu wünschen übrig lässt, müssen vor allem Investitionsanreize für den Mittelstand geschaffen werden. Und zu guter Letzt muss das Ganze auf der sicheren Überzeugung gründen, dass wir das System beherrschen: Der zunehmenden Bedeutung der Informations- und Kommunikationstechnologie, zum Beispiel zur Verteidigung gegen Cyberangriffe, muss Rechnung getragen werden – durch Staat und Wirtschaft im Sinne einer Public-Private-Partnership.

Das Auto – motorisiertes Internet der Dinge und Dienstleistungen

Die Industrie 4.0 revolutioniert die Produktion von Grund auf. Dabei wirkt die Basis dieser Entwicklung – Fortschritte in Digitalisierung, Vernetzung und einer Datenauswertung
in Echtzeit – weit über das Geschehen in den Fabriken hinaus. Industrie 4.0 verändert unser aller Alltag und die Art, wie wir mit den Dingen umgehen. Ein Beispiel, an dem das deutlich wird, ist das Auto. Zwischen Bestandsaufnahme und Ausblick.
  1. Ob am Computer, zu Hause oder beim Händler: Der künftige Autobesitzer kann sich ein auf ihn individuell zugeschnittenes Modell zusammenstellen. Luxuriöse Ausstattung, hohe Motorleistung, ausgefallene Farbe – schon jetzt kann ich aus vielen Varianten auswählen. Zukünftig werden diese Auswahlmöglichkeiten weiter zunehmen. Denn die Industrie 4.0 ist so flexibel, dass sie auch hochindividualisierte Produkte unter den Bedingungen der Massenfertigung herstellen kann.

  2. Die Bestellung des Kunden landet nicht nur beim eigentlichen Hersteller, sondern auch bei seinen Lieferanten. Bei allen Beteiligten wird nun automatisch die Bestellung mit dem Lagerbestand abgeglichen und bei Bedarf nachbestellt. Gleichzeitig errechnen Computer die effizienteste Logistikkette für die Lieferung zur Endmontage beim Hersteller.

  3. In der Industrie 4.0 erhält jedes Produktionsteil einen eigenen Chip, in dem alle für die Herstellung relevanten Informationen enthalten sind und mithilfe dessen es mit allen Produktionsmaschinen kommunizieren kann. Zu welchem Auto gehört es? Sind alle Teile da? In welcher Reihenfolge werden die Bestellungen produziert? Die Computer haben jederzeit den Überblick über die gesamte Produktionsstrecke. Das ermöglicht eine effiziente Produktion auch bei kleinen Stückzahlen.

  4. Der Höhepunkt der Automobilproduktion ist die sogenannte Hochzeit: der Moment, in dem Karosserie und Motor zusammengeführt werden. Spätestens jetzt wird der Liefertermin mit dem Kunden automatisch koordiniert: Ist er in nächster Zeit in der Nähe der Fabrik oder eines Vertragshändlers? Oder soll das Auto direkt zu ihm nach Hause geliefert werden? Auto und Kunde kommen dank frühzeitigem Datenaustausch flexibel zueinander.

  5. Auch nach Abschluss der Produktion bleiben Auto und Besitzer vernetzt. Jetzt kommt das Internet der Dienste zum Tragen. Das Auto ist in der Lage, den Fahrer auf die nächste Wartung hinzuweisen und einen Termin beim Kfz-Vertragshändler zu vereinbaren. Praktisch im Alltag: Die günstigste Tankstelle auf dem Weg zur Arbeit liegt immer im Blick. Bei E-Autos werden die für den Tag geplanten Fahrten mit dem Ladestand der Batterie abgeglichen und rechtzeitig verfügbare Ladestationen automatisch eingeplant.

  6. Schon heute ist das Navigationsgerät fester Bestandteil in Neuwagen. Künftig aber berechnet es nicht nur die Route, sondern kalkuliert unter Einbeziehung von Staumeldungen, notwendigen Tankstopps, Baustellen etc. den Terminkalender seines Besitzers neu und informiert ihn, falls beispielsweise die Abfahrtszeit vorverlegt werden muss.

  7. Das Auto ist bald nicht nur fahrbarer Untersatz, sondern auch Büro. Von unterwegs können Nutzer auf all ihre Daten in der Cloud zurückgreifen oder Videokonferenz über den integrierten Internetanschluss laufen lassen. Ziel der Entwickler: Bald fährt das Auto ganz alleine und lässt uns in Ruhe arbeiten – oder andere schöne Dinge machen, denn Arbeit ist ja nur das halbe Leben.

  8. Weiterhin bleibt uns die Wahl. Bei Bedarf lassen sich alle digitalen Funktionen abstellen. Und dann ist das Auto einfach ein fahrbarer Untersatz – aber einer mit viel Potenzial.