Industrie 4.0: Zukunft jetzt!

Die Digitalisierung hält Einzug in Produkte und Fabriken. Ein Blick in eine Zukunft, die längst begonnen hat.

Meter für Meter arbeiten sie sich von zwei Seiten vor, bis sie die Enden der Stahlkonstruktion in der Mitte zu einer Einheit verbinden. Am Ende soll eine Brücke entstehen, die Fußgänger über eine der vielen Amsterdamer Grachten führt. Das Besondere: Die Bauarbeiter sind nicht aus Fleisch und Blut, und sie montieren keine angelieferten Teile. Es sind vielmehr Roboter, die die Bau­teile vor Ort per 3-D-Druck passgenau selbst produzieren. Dafür speien sie 1.500 Grad heißen Stahl, den sie zu Elementen formen und zusammenführen. Für das Prestigeobjekt haben sich der Software-Anbieter Autodesk, die Konstruktionsfirma Heimans und Mx3D als Spezialist für 3-D-Druck zusammengeschlossen.

Ob das Brückenbauexperiment gelingt, bleibt abzuwarten. Aber es zeigt, wohin die Reise geht. Roboter übernehmen autonom zunehmend komplexere Aufgaben. Möglich macht es die Digitalisierung, die Einzug in die Welt der Produktion und Produkte hält. Bauteile bekommen eigene IP-Adressen, sie senden und empfangen Informationen und können so mit Mensch, ­Maschine und Material kommunizieren. In Kombination mit Robotik, Big Data, Automations- oder Sensortechnik und 3-D-Druck entstehen neue Möglichkeiten, die die Arbeitswelt komplett auf den Kopf stellen werden. Fachleute sprechen von Industrie 4.0, der vierten industriellen Revolution nach Dampfmaschine, Elektrifizierung und Computerisierung. Übertrieben? Wohl nicht. compass hat bei Wissenschaftlern und Ökonomen nachgefragt und erklärt, warum sich auch Anleger intensiv mit dem Thema beschäftigen sollten.

Geschäftsmodelle überprüfen

„Veränderungen kommen nicht von heute auf morgen, aber die Dimension der Veränderung ist gewaltig und kaum vorstellbar“, sagt Frank Piller, Professor für Betriebswirtschaftslehre an der RWTH Aachen. Sein Schwerpunkt: Technologie- und Innovationsmanagement. „Wir haben die Tradition, technische Entwicklungen in den Mittelpunkt zu stellen und sie über Patente abzusichern“, erklärt Piller. In der digitalen Welt von morgen aber würden Open-Source-Plattformen dominieren, so der Wissenschaftler. Plattformen also, auf denen Wissen unentgeltlich geteilt wird. „Unternehmen tun gut daran, sich zu überlegen, ob ihr Geschäftsmodell standhält und mit welchen smarten Services sie ein physisches Produkt intelligent digital ergänzen können, um morgen noch Geld zu verdienen.“ Beispiel Alphabet (früher Google) und Facebook: Die Leistung bieten die Konzerne gratis, an der Nutzung der gewonnenen Daten dagegen verdienen sie Milliarden.

„Die Zukunft ist datengetrieben, wir müssen Produkte, Prozesse und Geschäftsmodelle ganz neu denken“, sagt auch ­Thomas Rappold, Finanzberater, Unternehmer und Autor des Buches „­Silicon Valley Investing – Investieren in die Superstars von heute, morgen und übermorgen“. Als Beispiel nennt er den Entwickler von CAD-Software Autodesk. „Dort wird nicht in der Werkstatt oder im Windkanal entwickelt, sondern anhand von Datenanalysen am Rechner“, erklärt Rappold. Auch der US-Autobauer Tesla starte Entwicklungen auf Basis von Daten. 60 % der Beschäftigten des E-Mobil-Pioniers seien in Software-Engineering-Prozesse ­involviert, im klassischen Autobau gerade einmal 4 %. „Die Autos müssen nicht in die Werkstatt, weil technische Updates über das Internet heruntergeladen werden können“, erläutert Rappold. „­Dadurch lassen sich die Kosten dramatisch reduzieren.“

Internet der Dinge

In den USA ist der Begriff Industrie 4.0 weitgehend unbekannt, dort spricht man vom Internet der Dinge. Der Begriff ist deutlich weiter gefasst, weil er alle Lebensbereiche umfasst, vom Fitnessarmband über smarte Haustechnik und intelligente Stromversorgung bis zum autonomen Fahren. Das Prinzip ist überall gleich. Gespickt mit Datenchips und Sensoren versenden „Dinge“ wie Armbänder, Leuchten, Thermostate oder Scheibenwischer Informationen und empfangen Steuerungsbefehle. In der vernetzten Industrie werden Anlagen wie Werkzeugmaschinen in die Kommunikation einbezogen. Die Anlagen sind zwar längst computergesteuert, aber zukünftig können sie untereinander kommunizieren. Dann meldet etwa Anlage eins, dass sie noch drei Stunden mit der Produktion von Ware x beschäftigt ist und anschließend Ware y bearbeiten kann. Für den Austausch von Informationen sind nicht einmal neue Maschinen erforderlich, weil die Software die Aufgabe des Übersetzers übernimmt und damit alte Maschinen in die Kommunikation einbinden kann.

Deutschland AG rüstet sich

Gesteuert werden die gesamte Kommunikation und die Arbeit über die Cloud. Die „Wolke“ ist nichts anderes als ein gigantischer virtueller Raum, in dem alle Zugangsberechtigten auf alle benötigten Anwendungen und Services zugreifen können. Ohne die Cloud läuft heute gar nichts mehr – ein Riesenmarkt. IBM, Microsoft und auch SAP sind wichtige Player. Die Walldorfer haben sich durch mehrere Zukäufe in dem Wachstumssegment fit gemacht und ­damit ihre Ambitionen unterstrichen. Bereits 2020 soll das Geschäft mit Cloud-Software nach Unternehmensangaben wichtiger sein als das traditionelle Geschäft. Die Cloud eröffnet auch für Mittelständler neue Perspektiven. „Unternehmen müssen Maschinen nicht mehr besitzen, sondern können Aufträge über eine Cloud-Fabrik an regionale Hersteller vergeben“, so Rappold. Dank flexibler ­Produktion wird neben der Massenproduktion auch die Produktion von Kleinstserien möglich. „Im Prinzip kann dann jeder Produkte am PC entwickeln und über die Cloud-Fabrik produzieren.“

Risiken unterschätzt?

Unternehmen, die davon ausgehen, dass branchenfremde Konkurrenz – zum Beispiel aus dem IT-Sektor – ihr Kerngeschäft angreifen wird

Die Deutschland AG rüstet sich, Industrie 4.0 steht weit oben auf der politischen Agenda. Um den Industriestandort Deutschland zu sichern, hat die Bundesregierung das „­Zukunftsprojekt Industrie 4.0“ aus der Taufe gehoben. 40 Milliarden Euro pro Jahr will die Wirtschaft bis 2020 in Zukunftstech­nologien investieren, Verbände und Bundesregierung halten eine zusätzliche Wertschöpfung von über 250 Milliarden Euro bis 2025 für möglich.

Roboter kommen aus dem Käfig

Ein Wachstumsfeld ist Robotik. Aus den Produktionshallen sind sie schon längst nicht mehr wegzudenken. Zwischen 2010 und 2014 wuchs die Zahl der weltweit verkauften Einheiten nach Angaben des internationalen Roboterverbandes IFR um 17 % pro Jahr. Bis 2019 soll die Zahl der weltweit installierten Industrieroboter laut IFR auf nahezu 2,6 Millionen steigen. Im Vergleich zu 2015 wäre das ein Zuwachs um 60 %. Auf dem Vormarsch ist nun eine neue Generation von „lernenden“ Robotern, die miteinander vernetzt sind und Daten austauschen, sodass Störungen frühzeitig gemeldet und Ausfallzeiten reduziert werden können. Auch die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine wird optimiert. „Die Roboter kommen aus ihren Käfigen heraus und werden dank künstlicher Intelligenz und ausgefeilter Sensortechnik in der Produktion immer stärker zum flexiblen Assistenten“, sagt Rappold. Marktführer in diesem Segment: Kuka und die japanische Fanuc.

Demografie im Blick: Yoshiyuki Sankai, Professor an der Universität Tsukuba sowie Gründer und Vorstand von Cyberdyne, entwickelt Roboter, die alten und kranken Menschen die Beweglichkeit erhalten.

Aber auch außerhalb der Produktionshallen sind Roboter zunehmend gefragt. Sie mähen Rasen und saugen Staub; sie räumen Minen und steuern Operationen im Krankenhaus. Künftig können intelligente Roboter wie der IBM Watson genauere Diagnosen stellen als ein Arzt, glaubt Wissenschaftler Piller. ­Humanoide ­Roboter dürften bald in der Lage sein, ihren Eigentümern komplett den Haushalt zu führen, statt wie bisher nur kleine Assistenzdienste zu verrichten. Auch sollen sie in den alternden Gesellschaften zunehmend Alte und Kranke pflegen und ihnen die Beweglichkeit erhalten. Zu den wichtigen Anbietern zählen auch Honda und Toyota. „Für uns sind das vor allem Autobauer, doch die Robotik könnte bald zu einem weiteren Kerngeschäft werden“, sagt Gerd Häcker, Geschäftsführer der Steinbeis & Häcker Vermögensverwaltung GmbH.