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Industrie 4.0 im internationalen Vergleich - Teil 5

Jan, 2018 | Stefan Höfler, Software Developer

Wir kommen zum letzten Teil unserer Blogserie zum Thema Industrie 4.0 im internationalen Vergleich. In diesem Beitrag nehmen wir die Entwicklungen in den USA unter die Lupe. Informationen zu Deutschland, Europa, China und Japan gibt es in den vier bereits veröffentlichten Artikeln der Serie. Die Diskussionen zum Thema Industrie 4.0 beschränken sich in den USA auf Expertenkreise. Hinzu kommt, dass der Begriff Industrie 4.0 dort weniger gebräuchlich ist und stattdessen vom Industrial Internet oder Internet of Industrial Things gesprochen wird. Treiber des Themas sind vor allem die Politik und einige Unternehmen, die Unterstützung aus der Wissenschaft erhalten.

Auch die USA nimmt den Druck der internationalen Konkurrenz wahr. Vor allem in der Politik ist der Verlust von industriellen Arbeitsplätzen durch Offshoring ein großes Thema. Die Regierung will zur Reindustrialisierung der USA beitragen und widmet sich deshalb der Förderung moderner Produktionsmethoden, denn mit dem Verlust von Produktionskapazität geht meist auch der Verlust von Forschungs- und Entwicklungskapazität einher. Dies führt zu einem Rückgang der Wettbewerbsfähigkeit und setzt die verbleibende Industrie stark unter Druck.

In amerikanischen Unternehmen wird die aktuelle industrielle Revolution erst als die dritte angesehen. Die Amerikaner fassen die mechanische Produktion und die Fließbandproduktion zu einem Punkt zusammen. Somit ist die Revolution durch den Einsatz von Computern erst die zweite und das Industrial Internet die dritte. Außerdem beschränkt sich das Industrial Internet nicht, wie Industrie 4.0, auf das produzierende Gewerbe, sondern schließt auch einen großen Teil des Dienstleistungs- und Landwirtschaftssektors mit ein.

Der technologische Fokus von Industrial Internet ist ein anderer als der von Industrie 4.0. Basis für beide Ansätze ist das Konzept des Cyber-Physical-Systems. In Deutschland liegt der Fokus dabei aber auf der Produktions- und Lieferkette. In den USA gehört alles dazu, was mit dem Internet verbunden ist, Daten generiert und die Effizienz steigern kann.

Konkrete Ziele werden in den USA nicht auf nationaler Ebene angesiedelt, sondern auf Unternehmensebene oder gleich global. Auf Unternehmensebene ist das primäre Ziel operative Effizienz, welche durch eine Produktivitätssteigerung erreicht werden soll. Global gesehen sollen die Branchen, die vom Internet der Dinge profitieren, zu einer Steigerung des BIP beitragen.

Im Jahr 2012 startete Präsident Obama das Programm Advanced Manufacturing Partnership zur Förderung der Produktion. Zu den Zielen des Programmes gehört die Verbesserung des Geschäftsumfelds, die

Steigerung der Innovationskraft und das Halten von Fachkräften. Dies soll erreicht werden durch das Entwickeln von neuen Produktionstechnologien, die dazu beitragen, Arbeitsplätze für hochqualifiziertes Personal zu schaffen und die Wettbewerbsfähigkeit der USA zu verbessern.

In den USA gibt es, ähnlich der Plattform Industrie 4.0 in Deutschland, das Industrial Internet Consortium [1]. Es setzt sich zusammen aus über 200 Unternehmen, Universitäten, Forschungseinrichtungen und Regierungsbehörden. Bereits die Gründungsmitglieder AT&T, Cisco, General Electric, Intel und IBM decken mit ihren Kompetenzen in den Sektoren Produktion, Kommunikation und Informationstechnologie alle Aspekte, die das Industrial Internet ausmachen, ab. Eine konkrete Strategie mit quantitativ formulierten Zielen verfolgt das Industrial Internet Consortium nicht. Stattdessen soll es als Plattform dienen, um eine möglichst breite Befähigung der Wirtschaft in Bezug auf Industrial Internet zu ermöglichen. Das Industrial Internet Consortium hat entsprechend den Themenfeldern von Industrial Internet einen breiteren Fokus als die deutsche Plattform Industrie 4.0.

Insgesamt ist Industrie 4.0 in allen vier besprochen Ländern ein Thema, wenn auch mit unterschiedlichen Namen und mehr oder weniger enger Definition. Während aus Sicht der Politik die Verbesserung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit und damit die Stärkung der eigenen Volkswirtschaft im Mittelpunkt steht, dominiert bei den Unternehmen der Blick auf die Potenziale, die sich durch Industrie 4.0 bieten. Um sich als Unternehmen dem Thema zu nähern ist es sinnvoll, sich auf einen mehrwertversprechenden Teilaspekt zu konzentrieren und die Entwicklung in diesem Bereich voranzutreiben. Bei einem zu weit gefassten Fokus besteht die Gefahr, sich in der Weitläufigkeit des Themas zu verlieren, da viele der oft theoretischen Industrie 4.0-Konzepte, trotz all ihrer unbestreitbaren Potentiale, die Praxistauglichkeit erst noch nachweisen müssen.

 


Industrie 4.0 im internationalen Vergleich - Teil 4

Dez, 2017 | Stefan Höfler, Software Developer

Es geht weiter mit unserer Blogserie. In Teil vier geht es um das Thema Industrie 4.0 in Japan. Ein Blick auf Industrie 4.0 in Deutschland, Europa und China erfolgte in den vorherigen Artikeln der Serie. Ganz im Gegensatz zu Deutschland und China ist Industrie 4.0 in Japan nicht nur ein Expertenthema. Es taucht sowohl in der Politik und der Wirtschaft als auch in den nationalen Massenmedien auf. Hier wird Deutschland mitsamt dem Begriff „Industry 4.0“ häufig referenziert. Um sich über aktuelle Entwicklungen auf dem Laufenden zu halten, besuchen japanische Delegationen gezielt deutsche Messen, wie die Hannover Messe. Allerdings richtet sich der Blick der Japaner mittlerweile auch auf China und die dortige Entwicklung. Bereits aus dem historischen Kontext heraus sind japanische Firmen für das Thema Industrie 4.0 sensibilisiert, da viele Firmen durch Robotertechnologie und Prozessoptimierung Weltruhm erlangten. Speziell im Bereich Internet of Things sind einige Firmen bereits weit fortgeschritten. So setzt Toyota bspw. auf vernetzte und selbstfahrende Transportroboter.

Generell geht ein Großteil der Initiative vom Privatsektor und nicht vom Staatssektor aus. Noch vor der Prägung des Begriffs Industrie 4.0 hatten Konzerne wie Fujitsu oder Hitachi das Thema auf ihrer Agenda. Durch die Reduzierung der Abhängigkeiten von einem starken Endkonsumentengeschäft entwickeln sie sich hin zu Dienstleistungsunternehmen.

Japan verfügt in vielen relevanten Industriebereichen über ein sehr hohes Niveau. Hierzu zählen unter anderem Maschinenbau, Automatisierungstechnik, Robotik, IT und Automobilproduktion. Diese Stärken werden hauptsächlich im Kontext der Massenproduktion eingesetzt. Hier sind die japanischen Methoden weltweit Vorbild. Aus diesem Grund fällt die Umstellung auf das neue Produktionsparadigma, der massenweisen Individualfertigung, schwer.

Die Erfolge der Vergangenheit sind in Japan eher Fluch als Segen. Ein Beispiel hierfür ist die Innovationskultur. Diese ist stark In-House geprägt. Es gibt zwar übergreifende Konsortien, aber grundsätzlich werden eigene Lösungen gefordert. Technologien, die von „außen“ kommen, werden oft nicht berücksichtigt. Ein offener Forschungsprozess und eine schnelle Integration von externem Wissen ist deshalb oft nicht möglich.

Um dem Druck, dem sich Japan im Zuge der vierten industriellen Revolution aus den USA und Europas ausgesetzt sieht, stand zu halten, setzt es auf seine Stärken als selbst ernannte Roboter-Supermacht. So hielten 2012 japanische Unternehmen 50 Prozent des Weltmarktes für Industrieroboter und beheimateten 23 Prozent der weltweit eingesetzten Roboter1. Mit der sogenannten „Roboterrevolution“ werden gegenwärtig weitere Ziele in diesem Sektor verfolgt. Japan will sich als globales Zentrum der Robotertechnik etablieren. Außerdem sollen Roboter über alle Lebensbereiche hinweg genutzt werden und mit Hilfe des Internet of Things in der Lage sein, Big Data oder künstliche Intelligenz zu nutzen.

Im Jahr 2015 gründete sich in Japan die Industrial Value Chain-Initiative (IVI)2. Die Initiative soll es klein- und mittelständischen Unternehmen ermöglichen, sich über Branchengrenzen hinweg zu vernetzten. Diese kamen in der Vergangenheit eher zu kurz, da die Forschung und die Optimierung der Produktion hauptsächlich von Großkonzernen vorangetrieben wurden.

Das Ziel der Initiative ist es, Standards für die Vernetzung von Fabriken und die zugehörigen Sicherheitstechnologien zu entwickeln und diese international zu etablieren. Für viele Unternehmen stellt dies eine Herausforderung dar, da in japanischen Unternehmen großteils Individualsoftware verwendet wird und nur selten Standard- oder Open Source-Software. Insgesamt steht die IVI noch am Anfang und ist in erster Linie als Teil der Roboterrevolution zu sehen. Sie soll deren Implementierung im produzierenden Gewerbe vorantreiben.


Industrie 4.0 im internationalen Vergleich - Teil 3

Nov, 2017 | Stefan Höfler, Software Developer

Hier kommt der dritte Teil unserer Blogserie. Wie in den ersten beiden geht es um Industrie 4.0 im internationalen Vergleich, diesmal mit dem Schwerpunkt auf China. Industrie 4.0 ist ein wichtiges Thema in China, sowohl in Bezug auf stattliche Aktivitäten, als auch in der Forschung. Der Austausch findet meist über soziale Medien wie WeChat oder über Medien mit Industriebezug statt.

Industrie 4.0 hängt in China stark mit allgemeinen Digitalisierungsthemen wie Virtualisierung, Cloud-Computing und dem Internet der Dinge zusammen. Die klare Abgrenzung anhand des Sektors fehlt. Während in Deutschland das Thema auf das produzierende Gewerbe bezogen wird, ist es in China eher als generelle Aufforderung zum Fortschritt zu verstehen.

China sieht seine eigene Stärke in der Internetaffinität seiner Bevölkerung. Die Hauptziele sind Sicherung eines hohen Wirtschaftswachstums, Arbeitsplätze und Wohlstand. Die eigene Industrie soll in Zukunft mehr von Innovationen und eigenen Ideen angetrieben werden. Dies ist vor allem nötig, weil die Arbeitskostenunterschiede im Vergleich zu Hochlohnländern immer geringer werden. Trotz dieser Vorsätze variiert der Grad an Automatisierung in den chinesischen Unternehmen stark und damit auch die Bereitschaft für Industrie 4.0. Aktuell ist die Fertigungsindustrie eine Mischung aus Industrie 1.0, 2.0 und 3.0, während Industrie 4.0 als langfristiges Ziel gesehen wird.

Wie sich die Ansprüche einer sehr hohen Automatisierung durch Industrie 4.0 mit einer hohen Beschäftigungsquote zusammenbringen lässt, wird kaum diskutiert. Ökonomen aus der Regierung und der Privatwirtschaft gehen davon aus, dass die wegfallenden Arbeitsplätze in den Dienstleistungssektor wandern werden.

Was in Deutschland die „Hightech-Strategie“ ist, ist in China die Strategie „Made in China 2025“[1]. Tatsächlich orientiert sich diese auch stark an der deutschen Industrie 4.0 Strategie. Im Juli 2015 entstand eine gemeinsame Absichtserklärung zwischen der deutschen und der chinesischen Regierung, die die beiden bisher national ausgerichteten Strategien enger miteinander verzahnen soll. Die Made in China 2025-Strategie muss jedoch wesentlich mehr leisten, da sie sich in großen Teilen noch damit beschäftigt das produzierende Gewerbe auf Industrie 3.0 Niveau zu heben. Ziel der Made in China 2025-Strategie ist es, China von einem industriellen Großproduzenten zu einer führenden Produktionsmacht weiterzuentwickeln und in der globalen Wertschöpfungskette nach oben zu klettern. Laut Premierminister Li Kegiang soll in Zukunft die Qualität und nicht die Quantität der Produkte im Fokus stehen.

 


Industrie 4.0 im internationalen Vergleich - Teil 2

Okt, 2017 | Stefan Höfler, Software Developer

Im zweiten Teil der Blogserie wollen wir einen Blick auf Industrie 4.0 in Europa werfen. Welche Bedeutung die Industrie und damit auch Industrie 4.0 für Europa haben, lässt sich anhand einiger Zahlen belegen. So sind ca. 80% aller europäischen Exporte Industrieerzeugnisse[1]. Ebenfalls entfallen 16% des europäischen Bruttoinlandsprodukts auf die Industrie, die ausserdem rund 32 Millionen Arbeitsplätze in über 2 Millionen Unternehmen bietet. Der Industriesektor ist somit ein wichtiger Faktor für Wohlstand und Wachstum in Europa.

Die EU-Kommission verfolgt das Ziel durch Industrie 4.0-Technologien und -Verfahren Produkte mit hoher Wertschöpfung herzustellen. Außerdem spielen auch ökologische Ziele wie umweltfreundliche und sozial nachhaltige Produktion eine Rolle. Die gesamte Wertschöpfungskette soll wirtschaftlicher und nachhaltiger werden um in Europa international konkurrenzfähige Unternehmen aufzubauen. Die EU möchte ein Zukunftsstandort für die Industrie sein. Sie will Vorreiter in der Digitalisierung und attraktiver Standort für die digitalisierte Industrie sein.

Als übergeordnete Institution ist die EU die Vernetzungsstelle für die verschiedenen nationalen Initiativen. Zweimal jährlich findet in Brüssel ein High-Level Roundtable der EU-Kommission statt. Dort treffen sich Vertreter der verschiedenen Initiativen aus den Mitgliedsstaaten, um sich untereinander auszutauschen. Von deutscher Seite nimmt hier z.B. die Plattform Industrie 4.0 teil. Insgesamt existieren europaweit mehr als 30 nationale und regionale Initiativen mit dem Schwerpunkt digitalisierte Industrie (siehe Grafik).

Seit April 2016 konzentrieren sich die Aktivitäten auf europäischer Ebene auf den Aufbau eines Digitalen Europäischen Binnenmarktes. Ziel ist es, den Austausch von digitalen Dienstleistungen und Produkten europaweit zu ermöglichen. Zwar können in Europa Waren, Dienstleistungen, Personen und Kapital frei zirkulieren, allerdings ist dies oft nur analog möglich. Lediglich 7% der europäischen KMU bieten ihre Waren und Dienstleistungen grenzüberschreitend an. Um diesen grenzüberschreitenden Austausch zu gewährlisten muss eine gemeinsame Sprache gefunden werden, deshalb steht das Ausarbeiten gemeinsamer Standards besonders im Fokus.

Vor allem die KMUs sind für die Verbreitung von Industrie 4.0-Technologien von zentraler Bedeutung. Laut Schätzungen der EU-Kommission liegt das wirtschaftliche Potenzial der Digitalisierung bei ca. 110 Milliarden Euro zusätzlichem Umsatz. Deshalb ist eine Aktivierung des europäischen Mittelstands besonders wichtig. Mit der I4MS Initiative (Information and Communications Technology Innovation for Manufacturing Small and Medium-Sized Enterprises)[2] soll dieses Thema angegangen werden. Seit Sommer 2013 betreibt die Initiative ein Kompetenzzentrum, das KMUs dabei unterstützt Informations- und Kommunikationstechnologien entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu testen und zu implementieren. Falls notwendig werden die entsprechenden Kenntnisse und Fähigkeiten für KMUs durch das Kompetenzzentrum bereitgestellt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die EU sehr daran interessiert ist die verschiedenen nationalen Initiativen dazu zu bringen sich gegenseitig auszutauschen und zu synchronisieren. Zu diesem Zweck wurden bereits einige Aktivitäten angestoßen und Maßnahmen eingeleitet. Da jedoch nur wenige hiervon schon länger als zwei Jahre existieren, ist es momentan noch schwierig ihre Ergebnisse zu beurteilen. Hier wird sich in den kommenden Jahren sicher zeigen, ob die Bemühungen der EU auch Früchte tragen.

 


Industrie 4.0 im internationalen Vergleich - Teil 1

Okt, 2017 | Stefan Höfler, Software Developer

Wir starten wieder mit einer neuen Beitragsserie! Die Serie ist in fünf Teile untergliedert und befasst sich mit dem Thema Industrie 4.0 im internationalen Vergleich. Los geht es in Deutschland, in den Artikeln 2, 3 und 4 folgt dann ein Blick auf China, Japan und die USA. Zum Abschluss der Betrachtung untersuchen wird dann noch, wie das Thema im europäischen Kontext gesehen wird. Für jede dieser Nationen erfolgt ein kurzer Lagebericht, darüber wie das Thema Industrie 4.0 im Land gesehen wird, sowie ein Blick auf die jeweiligen Ziele und Herausforderungen.

In Deutschland erhält das Thema Industrie 4.0 recht viel Aufmerksamkeit. In Fachkreisen ist der Begriff weitestgehend bekannt. Oft verdrängt der Begriff Industrie 4.0 sogar andere Themen oder inkludiert sie bereits (z.B. intelligente Mobilität). Dies führt dazu, dass der Begriff immer häufiger als Sammelbegriff für Digitalisierung in der Volkswirtschaft verwendet wird. In seiner ursprünglichen Definition bezieht sich der Begriff Industrie 4.0 jedoch auf das produzierende Gewerbe.

Die Ausgangslage in Deutschland ist aufgrund der starken Position des Maschinen- und Anlagenbaus, trotz wachsender internationaler Konkurrenz, sehr gut. Dennoch wird die Industrie 4.0 momentan nur von einem eher kleinen Kreis an Vorreiterunternehmen vorangetrieben. So nutzen aktuell nur 15% der Unternehmen dezentrale, sich selbststeuernde Systeme in der Produktion[1]. 52% verfügen über intelligente Produktionsanlagen. Der Grund hierfür ist oftmals fehlendes Vertrauen in die Sicherheit der neuen Technologien, vor allem in Bezug auf den möglichen Verlust von geistigem Eigentum und Prozess-Know-how.

Grundlage für Industrie 4.0 in Deutschland ist die Hightech-Strategie der Bundesregierung. Ziel dieser Strategie ist es die Akteure der Forschungs- und Innovationslandschaft hinter gemeinsamen Zielen zu vereinigen. Im Aktionsplan zur Hightech-Strategie wurde im Jahr 2012 das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 vorgestellt, mit dem die Weichen für den Einzug des Internets der Dinge in der Industrie gestellt werden sollten. Im Kern stützt sich die Strategie auf fünf Eckpfeiler:

  • Priorisierung der Forschungs- und Innovationsthemen
  • Vernetzung aller wissen-erschaffender Stakeholder
  • Steigerung der Dynamik der Innovationstätigkeit
  • Schaffung innovationsfreundlicher Rahmenbedingungen durch die Bundesregierung
  • Steigerung der Transparenz von wissenschaftlichen Programmen und technischen Entwicklungen

Ein Problem bei der politischen Unterstützung von Industrie 4.0 ist, dass die Zuständigkeit nicht bei einem Akteur liegt. So sind die Kompetenzen aktuell zwischen dem Bundesministerium (BM) für Wirtschaft und Energie, dem BM des Inneren, dem BM für Verkehr und digitale Infrastruktur, dem BM für Bildung und Forschung, dem BM der Justiz und für Verbraucherschutz und dem BM für Arbeit und Soziales verteilt. Oftmals führt dies zu Reibungsverlusten.

Wenn man über Industrie 4.0 in Deutschland spricht darf man die „Plattform Industrie 4.0“[2] nicht unerwähnt lassen. Die Initiative „Plattform Industrie 4.0“ wurde von den Industrieverbänden Bitkom, dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) und dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) gegründet. Die Plattform ermöglicht die branchen-übergreifende Zusammenarbeit von Unternehmen, Verbänden und Wissenschaft. Im April 2015 erfolgte eine Neuorganisation der „Plattform Industrie 4.0“ unter der Führung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, sowie des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Im Kern behält die Plattform ihre Aufgaben. Sie arbeitet nicht an der operativen Realisierung von Industrie 4.0, sondern dient als Mittler zur Etablierung von Netzwerken und Partnerschaften, entwickelt Handlungsempfehlungen und setzt die Forschungsagenda fort. Auch die sozialen Aspekte sollen nicht zu kurz kommen, weshalb die Initiative auch für Verständnis, Offenheit und Vertrauen in Bezug auf Industrie 4.0. wirbt.



[1] Freudenberg IT und Pierre Audoin Consultants