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Industrie 4.0, die Hintergründe für die zu erwartenden Veränderungen in der Fertigungswelt

24. Juli 2017, Jürgen Lehr in Spedition, Lager und Logistik

Industrie 4.0 wird auch gerne als die vierte industrielle Revolution bezeichnet. Volks­wirtschaftlicher Hintergrund ist der Beitrag der Industrie zum Erfolg einer Volks­wirtschaft. Auch bereits entwickelte Volks­wirtschaften benötigen einen hohen Industrieteil, um erfolgreich zu sein.

Produktivitäts­beitrag: Zwischen 2000 und 2010  lag das Produktivitätswachstum in Deutschland bei bis zu 30 % im industriellen Bereich und damit doppelt so hoch wie im Dienstleistungsbereich . Die Gründe dafür sind: industrielle Produktion kann rationalisiert werden, da sie immer im Zusammenspiel zwischen Mensch und Maschine stattfindet. Dienstleistung entsteht aber nur im Zusammenspiel zwischen Menschen. Der Produktivitäts­beitrag schlägt sich somit im Wachstum einer Volks­wirtschaft nieder.

Innovationsbeitrag: Der Großteil aller Investitionen in Innovation stammen in Deutschland aus der Industrie. In 2010 wurden 49,7 Mrd. € (86,7 % der Gesamtausgaben für Forschung und Entwicklung (F&E) von der Industrie getätigt. Wenn ein Land einen entsprechend niedrigen Industrieanteil hat, fehlt dieser Innovationsbeitrag, so dass eine Erneuerung der Volks­wirtschaft nicht in einem ausreichenden Maße stattfinden kann. Dabei spricht man von einem Anteil von ca. 20%, den eine Volks­wirtschaft benötigt.

Exportbeitrag: Im Jahr 2015 wurden von Deutschland Waren im Wert von 1 195,8 Milliarden Euro exportiert, diesen kamen zu über 93% aus dem industriellen Bereich. Hohe Exporte führen zu einer ausgeglichenen Handelsbilanz  oder – wie im Falle- Deutschlands – zu einem Handelsbilanz-überschuss und dies führt meistens zu einem Kapitalüberschuss. Die Industrie sichert somit Wachstum und Beschäftigung und trägt somit  maßgeblich zur Finanzierung einer Volks­wirtschaft bei. So wird es künftig nicht mehr so sein, dass man kurzsichtig Wert­schöpfung in andere verlagert, sondern man holt die Wert­schöpfung wieder in das eigene Land zurückholen. Der weltweite Wettbewerb um Wert­schöpfung wird zunehmen und Deutschland wird um seinen industriellen Kern kämpfen müssen.

Das Wert­schöpfungspotential von Industrie 4.0 soll im Jahre 2025 wie folgt aussehen:

Im Zuge von Industrie 4.0 wird eine Wende  aller Produktionsfaktoren benötigt werden, wenn Nachfrage und Angebot in Einklang gebracht werden sollen.

Was bedeutet das?

Energiewende: Einsatz regenerativer Energien und Energieeffizienz statt fossiler Energieträger.

Materialwende: wie schaffen wir es, Recycling-Kreisläufe zu schließen?

Personalwende: fokussiert sich auf die demographischen Veränderungen und den Fachkräfte­mangel, was nicht nur ein deutsches Problem, sondern ein globales Problem ist.

Kapitalwende: die volkswirtschaftlichen und die unternehmerischen Finanzierungs­ansätze müssen im Licht der Finanzmarkkrisen überdacht werden.

Die Art und Weise, wie Fabriken organisiert werden und die Führungssysteme gestaltet werden (dispositive Faktoren) müssen sich ebenfalls ändern. Dieser Paradigmen­wechsel treibt die Komplexität von Unternehmen.

Komplexität bewirtschaften: Die Vielfalt heute eingesetzter Technologien und das Fehlen dominanter Designs werden gemeinsam mit einer noch weiteren wachsenden Individualisierung  und Personalisierung der Produkte und Dienstleistungen zu einer „Komplexitätsexplosion“ führen. Dies hat Auswirkungen auf zukünftige Produkt­lebens­zyklen. Gründe dafür werden sein:

  • die Zahl derjenigen, die am globalen Konsum partizipieren wollen, damit auch für Wachstum sorgen, wird rasant anwachsen;
  • dieses Wachstum wird hauptsächlich auf den Entwicklungsmärkten stattfinden;
  • in den entwickelten Ländern wird man auf hoch­individualisierte Produkte setzen müssen, also auf personalisierte Produkte, die exakt auf die Bedürfnisse der einzelnen Konsumenten zugeschnitten sind;
  • in den Entwicklungsmärkten hingegen sind stark regionalisierte Produkte gefragt, die hinsichtlich Funktionalität, Design und Kosten an den Bedürfnissen dieser Märkte orientiert sind.
     

Der hohe Vernetzungs- und Individualisierungs- bzw. Personalisierungsgrad  führt dann zu einer immer höheren Komplexität, was die Produktion vor neue Heraus­forderungen stellt.

Nur so können ausreichend komplexe unternehmensinterne Strukturen entstehen, mit denen das hohe Maß an äußerer Komplexität erfolgreich bewirtschaftet  werden kann:

Was ist mit Komplexität gemeint?

  • die Vielzahl und Vielfalt von Systemen, Problemen, Algorithmen oder Daten;
  • die aber weiterhin berechenbar und exakt prognostizierbar bleiben muss.

 

Was bedeutet Komplexität im speziellen und welche Auswirkungen hat sie?

  • angesichts der Dynamik und Intransparenz von Komplexität muss man lernen „loszulassen“;
  • Komplexität haben Manager nicht mehr immer „im Griff“;
  • es werden Ansätze benötigt, um die Komplexität „optimal zu bewirtschaften“, d.h. wertschöpfend mit ihr umzugehen.
     

Wie kann dies umgesetzt werden?

  • die Unternehmen müssen analysieren, was die ihnen angemessene innere Komplexität ist;
  • Im Anschluss stellt sich die Frage, wie sich das Unternehmen aufstellt, um hoch handlungsfähig und flexibel auf diese hohe Dynamik und Intransparenz reagieren zu können.
     

Cyber-physische Systeme

Nur Cyber-physische Systeme genügen dem Vernetzungs- und Personalisierungsdrang der künftigen Produktion. Das führt dazu, dass die Produkt­gestaltung im Rahmen von Industrie 4.0 vollkommen neu aufgestellt werden muss.

Heute denkt der Unternehmer zunächst an seine Anforderung, er denkt an ein mechanisches Produkt, das er ausgestaltet. Es erfolgt die Entwicklung einer passenden Elektrik und dann der Software, es entsteht damit ein mechatronisches Produkt.

Künftig fängt der Unternehmer damit an, das zukünftige Geschäftsmodell zu entwickeln.

  • der Unternehmer überlegt sich zuerst die Ertragslogik seiner Gesamtleistung;
  • dann wird entschieden, welche Funktionen gebraucht werden (je nach Markt);
  • welche Funktionen können von anderen Dienstleistern in Form von Vernetzung und Internetservices eingebracht werden;
  • welche Funktionen müssen tatsächlich im Produkt realisiert werden.
     

Im Anschluss geht es dann um die Funktionsrealisierung. Hier wird das Zusammenspiel von Internet-Services, Software, Elektronik und Elektrik in Zukunft eine große Rolle spielen. Erst ganz am Schluss kommt die Mechanik noch zum Tragen. Der Fokus der Produkt­gestaltung wird quasi umgedreht.

Mit diesen Fragestellungen müssen sich gerade deutsche Unternehmen in naher Zukunft auseinandersetzen. In meinem nächsten Blogbeitrag werde ich dann näher auf die praktische Umsetzung durch vernetzte Cyber-Physikalischen Systeme und die Auswirkungen auf die oben aufgeführten Bereiche eingehen.