Industrie 4.0: Aufbruch in eine neue Welt

Die Zukunft kommt in kleinen Schritten. Mal blitzt sie zum Beispiel in Esslingen auf, einer Kleinstadt am Neckar. Mal im oberbayrischen Amberg. Und ab und zu auch in Berlin – in den kommenden Jahren vielleicht sogar immer häufiger. Überall im Land haben sich Unternehmen und Forschungsinstitute auf einen Weg gemacht, dessen Ziel sie bislang nicht endgültig kennen. Die Hoffnungen aber sind groß: Das Schlagwort Industrie 4.0 elektrisiert die Branche und stellt gewohnte Konzepte auf den Prüfstand: Maschinen werden zukünftig selbständig miteinander kommunizieren, am Fließband entsteht individualisierte Ware, Wertschöpfungsketten verwandeln sich in Wertschöpfungsnetze. Dahinter steckt die immer stärkere Kopplung von Unternehmen, Maschinen und Menschen – eine Entwicklung, in der einige Beobachter bereits nach Mechanisierung, Elektrifizierung und Digitalisierung die nächste industrielle Revolution zu erkennen meinen.

Ein Projekt, das viel verändert: Neue Geschäftsmodelle werden durch neue Produktionsmethoden möglich, neue Technologien erfordern neue Partnerschaften – realisiert durch eine neue Arbeitsorganisation. „Die Entwicklung von Methoden, Instrumenten und Technologien von Industrie 4.0 hat gerade erst begonnen“, sagt Dieter Kempf, Präsident des Bundesverbands Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien (Bitkom). In einer Studie aus diesem Jahr prognostiziert der Verband alleine für sechs ausgewählte Branchen – von der chemischen Industrie über den Maschinen- und Fahrzeugbau bis zur Elektrotechnik – ein mögliches zusätzliches Wachstumspotenzial von 23 Prozent durch Industrie 4.0 in den kommenden zehn Jahren.
Die Weichen für dieses Projekt werden heute gestellt. „Es existieren zwar einige wenige Anwendungsbeispiele für Industrie 4.0, aber die Auswirkungen einer breiten branchenübergreifenden Anwendung dieser Technologien sind derzeit nur ungefähr abschätzbar“, sagt Bitkom-Präsident Kempf. Ein kleiner Rundblick zu ersten Pilotprojekten hilft zu verstehen, was bereits aktuell passiert – und welche Chancen und Herausforderungen auf die Industrie zukommen können.

Unterwegs in die neue Welt

Beispiel Esslingen: Hier hat der Anlagenbauer Festo seinen Sitz, ein Spezialist für Steuerungs- und Automatisierungstechnik. Hier experimentieren die Forscher mit 3D-Druck. Dabei können durch den Beschuss von speziellem Pulver mit Laserstrahlen bereits heute individuelle Formen und Konstruktionen entstehen – aus Kunststoff zwar, aber in den meisten Fällen bereits mit den gewünschten Produkteigenschaften. Und das vor allem schnell und verhältnismäßig kostengünstig: Es muss keine teure Spritzgussform angefertigt werden, die sich erst nach hohen Stückzahlen rentiert. Die neue Technik hilft, Kundenanforderung besser zu erfüllen und verkürzt die Zeit von der Idee bis zur Markteinführung – das sind laut einer aktuellen Umfrage des Beratungsunternehmens PricewaterhouseCoopers die wichtigsten Gründe für neue Kooperationen im Rahmen von Industrie 4.0.

In Amberg, knapp 250 Kilometer von Esslingen entfernt, ist Siemens noch einen Schritt weitergegangen. Das dortige Elektronikfabrik ist bereits in Gänze zu einer vernetzten Anlage, zu einer „Smart Factory“ geworden. Ganz zu Beginn wird hier eine unbestückte Leiterplatte per Hand in die Fertigungsstraße gelegt. Der Zweck genau dieses Werkstücks ist jedoch schon vorbestimmt – und wird vollautomatisch realisiert. Die leere Leiterplatte gelangt zu Beginn zu einem Drucker, der passgenau eine bleifreie Lötpaste aufgetragen wird. In den weiteren Stationen werden dann einzelne Bauteile aufgesetzt, die für exakt dieses Werkstück benötigt werden. Aus dem Standard-Produkt wird so im Laufe der Produktion ein individuelles Bauteil – weil alle Maschinen miteinander kommunizieren und Informationen weitergeben. So vereinen sich die Kostenvorteile einer Massenproduktion mit der Möglichkeit, passgenaue Teile auf Kundenwunsch zu produzieren. Und das, vermeldet Siemens stolz, bei einem Tempo von einer fertigen Steuerungseinheit pro Sekunde – und aktuell 99,9988 Prozent Qualität.

Hauptstadt als digitaler Pulsgeber

Was in Präsentationen noch reichlich futuristisch wirkt, wird durch sogenannte Cyber-Physikalische-Systeme (CPS) möglich gemacht. Hinter CPS stecken eingebettete IT-Elemente, die wie heute die Computer in einem Büro untereinander und mit dem weltweiten Netz verbunden sind. Ein neues „Internet der Dinge“ entsteht so. Geforscht wird daran auch in der Hauptstadt. Im kommenden Jahr will der IT-Konzern Cisco etwa ein Innovation Center in Schöneberg einrichten, das Platz für die Zusammenarbeit von Industrievertretern, Behörden und Start-Ups geben soll. 30 Millionen US-Dollar will das Unternehmen dafür investieren. Das Innovation Center ist eins von sechs neuen Standorten weltweit. „Deutschland ist eine Hochburg für Innovationen, insbesondere wenn es um Produktion und Logistik geht“, sagte Michael Ganser, Senior Vice President Central Europe, bei der Bekanntgabe der Pläne.

Die Chance von Berlin liegt dabei insbesondere darin, dass aktuell bereits sowohl Industrie als auch Digitalwirtschaft an der Spree ihren Platz gefunden hat. Jetzt geht es darum, die bisweilen sehr unterschiedlichen Partner und Unternehmenskulturen zusammenzubringen – agiles Start-up begegnet etabliertem Familienunternehmen, lange Entwicklungsprozesse treffen auf schnelle Veränderungen. Welche Möglichkeiten in der Vernetzung der Akteure aus Forschung, IT-Wirtschaft und Industrie liegen, will die Politik mithilfe einer Potenzialanalyse ermitteln.

Überhaupt ist das Zukunftsprojekt kein Selbstläufer, einige Hürden sind zu nehmen: Das beginnt bei einheitlichen Standards, um die Unternehmen entlang einer Wertschöpfungskette ringen werden, und umschließt natürlich auch die Sorgen um den Schutz des neu entstehenden Datenschatzes – sowohl, was die IT-Sicherheit angeht, als auch mit Blick auf urheberrechtliche Fragen.

Von der Produktion zum Lösungsanbieter

Denn der revolutionäre Charakter von Industrie 4.0 endet eben nicht bei den technischen Umwälzungen. Gerade die traditionellen Geschäftsmodelle könnten auf den Prüfstand kommen, wenn das Thema voll Fahrt aufnimmt. „Im Mittelpunkt dieser Entwicklung stehen die Erhöhung des Kundennutzens durch ein zunehmendes Angebot von Mehrwertlösungen anstelle von Produkten, der Ausbau von Serviceelementen“, schreiben etwa die Studienautoren von PwC. Der Verband Deutscher Ingenieure hat vor wenigen Wochen Arbeitsgruppen ins Leben gerufen, um sich genau dieser Frage zu nähern. Noch fehlen hier die Blaupausen für die Industrie – Beispiele zeigen, wohin die Reise gehen kann. Branchenvertreter berichten etwa von einem Traditionsunternehmen, das jahrzehntelang von dem Geschäft mit Brennern für Heizungsanlagen lebte. Ein hochentwickeltes Produkt, das beim Verkauf einmal für Umsatz sorgt – und mit dem der Kunde dann in vielen Fällen auf Nimmerwiedersehen verschwindet.

Seit einiger Zeit hat der Betrieb umgestellt. Verkauft wird jetzt die „Garantie auf ein warmes Haus“: Für eine jährliche Gebühr stellt das Unternehmen den Brenner, kümmert sich um die Wartung und schlägt unter Umständen noch Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz vor. Dieses sogenannte „Lebenszyklusmanagement“ gilt als ein vielversprechendes zukünftiges Geschäftsmodell. Technisch möglich gemacht durch neue Sensoren, die dem Unternehmen etwa in diesem Beispiel verlässlich melden, wann eine nächste Wartung anstehen würde oder wo es hakt. Und dieser Datensatz hilft wiederum weiter, um Problemstellen bei der nächsten Produktgeneration abzustellen.

Mensch und Maschine

Verändern wird sich auch die Arbeitswelt. Skeptiker warnen vor menschenleeren Fabriken, in denen Roboter autark vor sich hinwerkeln und zahlreiche sozialversicherungspflichtige Arbeitsplätze überflüssig gemacht haben. Alleine in Berlin sind aktuell über 100.000 Erwerbstätige im produzierenden Gewerbe beschäftigt.  Ist das Projekt Industrie 4.0 also nur ein Deckmäntelchen für einen umfassenden Stellenabbau?

Nein, sagen Beobachter. Die Beschäftigten werden in Zukunft produktiver arbeiten können, auch dank digitaler Unterstützung – das kann gerade da helfen, wo es durch den demografischen Wandel schwieriger wird, Nachwuchskräfte zu finden. Mit der Datenbrille vor dem Gesicht kann also der Lagerarbeiter künftig schneller sehen, aus welchem Fach er das benötigte Ersatzteil herausgreifen „Ich bin mir absolut sicher, dass der arbeitende Mensch weiterhin im Mittelpunkt stehen wird, auch in einer durchgängig virtualisierten und informatisierten Fabrik“, schreibt etwa Dieter Spath, langjähriger Leiter des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswissenschaft und Organisation und heutiger Vorstandsvorsitzender des Maschinenbauers Wittenstein. „Unsere qualifizierten Mitarbeiter schließen sensorische Lücken, die immer bestehen werden.“

Wie die Jobprofile der Zukunft aussehen werden, ist jedoch noch eine offene Frage. Als sicher gilt, dass Entwicklungsteams interdisziplinärer werden, einzelne Ingenieursdisziplinen werden wohl kaum noch für lange Zeit isoliert forschen. Forschungsorientierte Maschinenbauer werden in das Werben um Talente aus dem Softwarebereich einsteigen. Ein bisschen Berliner Start-up-Stimmung könnte so umgekehrt den Weg in die deutschen Produktionsbetriebe finden. Auf den nächsten Schritten hin zu einer Revolution.

Erschienen im Januar 2015 im VBKI-Spiegel.

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