In Management

Prof. Dr. Klaus Fischer,
FHDW Fachhochschule für die Wirtschaft, Hannover

 

Der Begriff Industrie 4.0 war zunächst nur einem kleinen Kreis von Insidern bekannt. Aus dem ursprünglichen werbewirksamen Namen eines Zukunftsprojekts aus der Hightech-Strategie der Bundesregierung mit Ursprung auf der Hannover Messe 2011 ist inzwischen ein innovativer Megatrend geworden, der einen zunehmend weiteren Empfängerkreis erreicht. Um die Wirtschaftskraft des Industriestandortes Deutschland zu stärken, soll mit dem Projekt Industrie 4.0 vor allem die Fertigungstechnik stärker mit der Informatik verbunden werden. Im weiteren Umfeld des begrifflichen Kerns (Informatik, Robotik, Steuerung, Logistik etc.) zeichnen sich weitreichende Auswirkungen auf Unternehmen, Wettbewerb, Mitarbeiter und Gesellschaft ab. Fachleute sehen das Phänomen der Industrie 4.0 sogar als ‚disruptive innovation’ und erwarten erhebliche ökonomische und soziale Auswirkungen. In diesem Beitrag werden die zentralen Kernpunkte und Themenfelder aus Managementsicht zusammengefasst.

  1. Entwicklung des Begriffs

Der Begriff Industrie 4.0 versteht sich als Ausdruck für eine weitere Stufe der industriellen Evolution nach den bisherigen vier Industriellen Revolutionen:

 Erste: (Industrie 1.0): Mechanisierung / Dampfmaschine
Zweite: (Industrie 2.0): Massenfertigung / elektrischer Strom
Dritte: (Industrie 3.0): Digitalisierung, Elektronik, ITK
Vierte: (Industrie 4.0): Informatisierung der Fertigung

In Analogie zu Begriffen wie Web 2.0 oder Internet 2.0 wird der Begriff Industrie 4.0 als konsequente Fortentwicklung der Industrialisierung verstanden. Demzufolge wird die (erste) Industrielle Revolution als Industrie 1.0 bezeichnet; sie steht vor allem für die Mechanisierung der Produktion bzw. Manufaktur und wurde maßgeblich durch die Erfindung der Dampfmaschine ermöglicht. Die zweite Industrielle Revolution (Industrie 2.0) ist dann durch die Elektrifizierung der Produktionsprozesse als Voraussetzung für die Massenfertigung charakterisiert. Gegenwärtig befinden wir uns mitten in der dritten Industriellen Revolution (Industrie 3.0) die durch Elektronik, Mechatronik, Digitalisierung, Informations- und Kommunikationstechnologie und natürlich das Internet geprägt ist. Industrie 4.0 weist schließlich den Weg in die Zukunft, die in einigen Feldern aber schon begonnen hat: es geht um die weitere Informatisierung der Fertigungstechnik. Hierbei sind etwa Werkstücke oder Produkte nicht nur ‚Objekte’ des Produktions- und Konsumprozesses. Sie treten vielmehr auch als agierende ‚Subjekte’ auf und kommunizieren beispielsweise mit Maschinen, anderen Produkten oder auch mit Konsumenten.

Im internationalen Bereich konnte sich der Begriff ‚Industrie 4.0’ noch nicht durchsetzen. Man spricht dort hauptsächlich vom Internet der Dinge und Dienste (internet of things and services).

  1. Ziele

Das Konzept zu Industrie 4.0 verfolgt im wesentlichen drei Ziele:

  • Stärkere Individualisierung der Fertigung
  • Erhöhte Flexibilisierung der Produktionssysteme
    • Nutzung von Möglichkeiten der Selbstdiagnose und Selbstkonfiguration

Im Wesentlichen werden drei Hauptziele verfolgt: So soll zum einen die industrielle Fertigung noch stärker individualisiert werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer Ansprache der Zielgruppen mit der Segmentgröße Eins (segment of one). Die Vorstellung ist, kundenindividuelle Produkte mit der Losgröße Eins herzustellen, dies jedoch zu den niedrigen Kosten der Massenfertigung von Großserien. Ein Beispiel ist der nougathaltige Brotaufstrich im Glas mit einem Etikett, das den Namen des Kunden trägt. Diese Sonderwünsche und kundenindividuellen Varianten – vieles ist schon aus dem Automobilbau bekannt –  können nur mit einer stärkeren Flexibilisierung der Produktionssysteme erreicht werden. Hier erhofft man sich von der Industrie 4.0 etwa eine Verkürzung von Rüstzeiten, eine Optimierung von Bestellvorgängen und Lagerhaltung, eine bessere Maschinenbelegungsplanung sowie Einsparungen im Bereich der Logistik. Auch die Rolle des Menschen bei der Steuerung und Überwachung der Fertigungsprozesse wird sich ändern. Immer mehr Anteile der Produktion sollen die Möglichkeiten von Selbstdiagnosen und Selbstkonfigurationen nutzen. So können sich etwa Werkstücke bei der Maschine mit den erforderlichen Bearbeitungsschritten ‚ankündigen’ und werden dann in einer geeigneten Abfolge automatisch abgerufen.

Man strebt damit quasi die (teil-)autonome intelligente Fabrik an. Dies ist auch wirtschaftspolitisch ein wichtiges Zwischenziel zur Beschäftigungssicherung, um am Hochlohnstandort Deutschland über Effizienzgewinne und Kosteneinsparungen weiterhin international wettbewerbsfähig bleiben zu können.

 

  1. Grundlagen, verwandte Konzepte / Ansätze

Die Fachwelt spricht in diesem Zusammenhang von einer Gestaltung cyber-physischer Systeme durch die Vernetzung eingebetteter Systeme mit Kommunikationsnetzwerken (Funknetze, RFID).

Industrie 4.0 ist in der Fertigung vornehmlich ein B2B-Thema. Es werden aber auch im Absatz- und Servicebereich beim Endkunden die Möglichkeiten des Internets der Dinge (und Dienste) – IoT Internet of Things (and Services) aus dem B2C-Bereich genutzt. Dabei verlagert sich der Zugang zum Internet vom PC / Smartphone direkt in die Gegen-stände des alltäglichen Bedarfs (Uhren, Armbänder/Jawbone, Sensoren etc.). Zur Bewältigung der entstehenden Datenmengen will man sich der Möglichkeiten von Big Data unter Einsatz entsprechender Algorithmen bedienen.

 

  1. Status

Im Rahmen wirtschafts- bzw. industriepolitischer Aktivitäten und Fördermaßnahmen mit dem Ziel der Stärkung des intellektuellen Kapitals und der Förderung industrieller Cluster werden derzeit zahlreiche regionale und lokale Vorzeigeprojekte von Bund und Ländern vorangetrieben. Neben Hochschulen und Institutionen, die schon länger auf diesem Gebiet forschen, ist die Thematik nun auch bei Wirtschaftsverbänden und Kammern angekommen. Es gibt aber – Stand Ende 2015 – derzeit nur wenig konkrete und vorzeigbare Ergebnisse in Deutschland. Bis auf einige große und auch internationale Unternehmen, etwa aus dem Maschinen- und Anlagenbau, hat die betriebliche Praxis hier teilweise noch einen erheblichen Informations- und Handlungsbedarf. Im Unterschied zu anderen Ländern ist in Deutschland zur Zeit auch noch kein konzertiertes Vorgehen der Industrie zu beobachten.

Ohne einheitliche und zukunftsfähige Standards aber lohnen sich die oft immensen Investitionen in Wissen, Patente, Technologien sowie neue Strukturen und Abläufe aus Sicht vieler Praktiker derzeit einfach noch nicht. Es gilt also, kurz- bis mittelfristig zunächst einmal vordringlich das Bewusstsein für den Themenkomplex Industrie 4.0 und die damit im Zusammenhang stehenden Inhalte zu schaffen.

 

  1. Industrie 4.0 – ausgewählte Themenfelder

Im technischen Kern des Themas Industrie 4.0 bewegen sich vor allem entsprechend spezialisierte Ingenieure, Wirtschaftsingenieure, Informatiker, Wirtschaftsinformatiker, Netzwerkspezialisten, Logistiker und auch Funktechniker. Sie beschäftigen sich auf Kongressen und Konferenzen unter anderem mit Themen wie:

  • Fortentwicklung und Digitalisierung der Automatisierungstechnik
  • Weiterentwicklung von CIM über Lean Production zu Industrie 4.0
  • Wandlungsfähigkeit von Produktionssystemen
  • Agentenbasierten dynamischen Webkonfigurationen vernetzter intelligenter Produktionsanlagen
  • Intelligenten mobilen Automatisierungsplattformen
  • Steuerung industrieller Systeme aus der Cloud
  • Kollaborationsproduktivität durch cyber-physische Systeme
  • IT-Sicherheit und Cloud Computing
  • Mensch-Maschine Kommunikation in der Smart Factory
  • Big Data, Data Mining, Algorithmen und Analyse
  • Industrie 4.0 Readiness: Migration zur Industrie 4.0 Fertigung
  • Horizontale Integration über Wertschöpfungsnetzwerke
  • Integration von realer und virtueller Welt
  • Sensordatenanalyse und Prozessgestaltung
  • Multimodalen Assistenzsystemen
  • Funkkommunikation für Industrie 4.0 Szenarien

Der Zeitplan dieser Forschungsfelder geht in Teilen sogar noch über das Jahr 2035 hinaus. Insofern klingt manches aus dem Bereich Industrie 4.0 derzeit noch eindeutig nach Zukunftsmusik. Man muss sich jedoch vor Augen halten, dass mit Industrie 4.0 ja keine fertige und komplett einsetzbare Gegenwartstechnologie gemeint ist. Vielmehr geht es im Wesen des Begriffs um eine Vision, einen konzeptionellen Megatrend – quasi um ‚work in progress’.[1]

Neben diesen Fachleuten für den technologischen Kern des Themas beschäftigen sich viele weitere Experten auch interdisziplinär mit den zu erwartenden Auswirkungen von Industrie 4.0. So fragen etwa Soziologen, Gewerkschaftler und Personalverantwortliche nach den Konsequenzen auf Ebene der Mitarbeiter und deren Qualifikationen. Marketingspezialisten wollen die neuen Möglichkeiten der Kommunikation im Internet der Dinge und Dienste sondieren. Ökonomen und Juristen prüfen etwa Möglichkeiten des Managements komplexer Fertigungsprozesse, der Versicherbarkeit oder der Zuordnung und Aufteilung von Verantwortung und Haftung. Da es sich bei Industrie 4.0 um ein langfristiges Projekt mit derzeit noch unscharfen Konturen handelt, sind die Auswirkungen vielfach ebenso ungewiss und erfordern das Umgehen mit Prognosen und Szenariotechniken.

 

  1. Industrie 4.0 als „Disruptive Technologie“?

Eine McKinsey Studie analysiert 12 mögliche disruptive Technologien, die das Potenzial haben, Branchen und deren Geschäftsmodelle sehr schnell und nachhaltig zu ändern. Industrie 4.0 gehört logischerweise nicht dazu, denn es handelt sich bei dem Begriff nicht um eine bekannte, eindeutige und verfügbare Technologie. Vielmehr basiert der doch auch stark marketingmäßig geprägte Bergriff Industrie 4.0 seinerseits auf verschiedenen Technologien.

McKinsey benennt jedoch vier Kandidaten disruptiver Technologien, die einen sehr engen Zusammenhang zum Projekt Industrie 4.0 haben: Es sind dies erstens die Automatisierung des Knowledge Managements, ermöglicht durch Big Data und entsprechende, sich selbst anpassende und somit gleichsam ‚lernende’ Algorithmen. Hinzu kommen die immensen Möglichkeiten des Internets der Dinge und Dienste im Bereich der schnellen und massenhaften Datenerfassung und -bereitstellung aber auch die daraus erwachsenden Möglichkeiten der Interaktion und Kommunikation. Drittens wird die Cloud Technologie genannt; diese entwickelt sich rasant weiter und wird die Speicherung und Verarbeitung der gewonnenen Informationen wesentlich erleichtern. Schließlich nennt McKinsey noch das Feld der ‚Advanced Robotics’. Hierdurch können Fertigungsprozesse schneller, genauer, interaktiver und auch wesentlich kostengünstiger als gegenwärtig ablaufen.

Dadurch, dass diese vier disruptiven Technologien dem Konzept der Industrie 4.0 zugrunde liegen, erhält es selbst einen disruptiven Charakter. Industrie 4.0 wird in diesem Sinne nicht zu vielen kleinen allmählichen Änderungen im Sinne eines evolutionäre Vorgehens führen, sondern in vielen Bereichen sprunghaft deutliche (revolutionäre) Auswirkungen haben. Diese werden nach Ansicht von Experten unumkehrbar sein und bisherige Verfahren und Methoden sehr schnell obsolet machen.[2]

  1. Industrial Internet

Das Durchdringen der industriellen Fertigung durch IT und Internet, die enge Integration der physischen und der digitalen Welt, soll laut einer Studie von Accenture schon in den nächsten Jahren gravierende Auswirkungen auf Branchengrenzen, Wettbewerbsformen und Geschäftsmodelle haben. Insofern ist diese Einschätzung ähnlich der oben beschriebenen von McKinsey, die dem Konzept der Industrie 4.0 einen disruptiven Charakter zuschreibt.

Es gibt jedoch auch hemmende Faktoren (aus Sicht der Befürworter von Industrie 4.0 „Bedrohungen“) welche die Durchschlagskraft des Industrial Internet – und damit verbunden auch von Industrie 4.0 – stark einschränken. Hier werden insbesondere datenschutzrechtliche Aspekte und Belange der informationellen Selbstbestimmung / Verbraucherrechte bei Big Data und im IoT erwähnt. Bei schnellen, sich selbst steuernden Produktionssystemen sind naturgemäß auch die Folgen von Computer- oder Programmierfehlern gravierend. Je komplexer die Systeme werden, umso schwieriger lassen sich die Auswirkungen solcher Fehler vorhersehen und beseitigen. Hinzu kommt, dass die ‚Verwundbarkeit’ von Unternehmen durch Industriespionage und Sabotage mit einer zunehmenden Öffnung von IT-Systemen und einer Nutzung durch viele Partner deutlich steigt. Davon sind aber einzelne Branchen unterschiedlich stark betroffen. Die Firmen haben mehrheitlich bei diesem Thema noch erheblichen Informations- und Handlungsbedarf. Das könnte dazu führen, dass das Industrial Internet und damit auch die Industrie 4.0 in Deutschland einen verzögerten Start haben werden.[3]

 

  1. Managementaspekte

Das Internet der Dinge – IoT – für Endnutzer / Konsumenten wird bei der Erzeugung der smarten Produkte auch Änderungen der Fertigung (Industrie 4.0) nach sich ziehen.

Diese Vernetzung von Produkten durch Sensoren führt zu einem höheren Funktionsumfang und sprengt damit die traditionellen Produktgrenzen. Somit wird es nach Einschätzung von Experten zu erheblichen Änderungen (Revolutionen) der Wertschöpfungsketten kommen und die Entstehung neuer Geschäftsmodelle (disruptive Innovationen) wird begünstigt.

Im Bereich der Vernetzung von Sensoren und Sendern formiert sich gegenwärtig der Wettbewerb neu. Aus Konkurrenten können Partner werden und Start-ups machen den Etablierten das Leben schwer. Die Digitaltechnologie ermöglicht die Vervielfältigung (Kopie) von Produkten bzw. Anwendungen zu Grenzkosten von nahezu Null. Dies lässt eine Skalierung von Geschäftsideen in bisher ungeahntem Ausmaß zu. Erfolgreiche Anbieter können hier sehr schnell wachsen und ökonomisch effiziente Größenordnungen erreichen. Vielleicht werden künftig statt Produkten einfach nur deren Leistungen oder Nutzen verkauft.

Zu behaupten, das Internet der Dinge ändere alles, ist aber eine gefährliche Vereinfachung. Es geht im Kern zunächst „nur“ um neue technische Möglichkeiten. Die grundlegenden Regeln von Management, Strategie, Wettbewerb und Wettbewerbsvorteilen bleiben bestehen. Um im künftigen Umfeld, bei höheren Risiken und stärkerer Volatilität weiterhin erfolgreich zu sein, müssen die Manager die geltenden Regeln nur noch besser verstehen und beherzigen als bisher.[4]

 

  1. Strategische Fragen

Einen ersten Eindruck von den vielfältigen Managementimplikationen des Themas Industrie 4.0 gibt die nachstehende, bei weitem nicht vollständige Aufzählung: [5]

  • Welche und wie viele der neuen intelligenten und vernetzten Produktfunktionen (Fertigungstechnologien) sollte ein Unternehmen anstreben?
  • Was ist in die Produkte zu integrieren, was kann in die Cloud ausgelagert werden? (Was bleibt in der Fabrik, was wird mit Partnern geteilt?)
  • Möchte man offene oder geschlossene Systeme?
  • Make or buy – Selbstentwicklung oder Outsourcing?
  • Welche internen und externen Daten werden benötigt?
  • Wie verwaltet man die Eigentums- und Zugriffsrechte diese Daten?
  • Smarte Produkte / Technologien ermöglichen eine große „Nähe“ zum Unternehmen
  • Wie viele Partner und Vertriebsmitarbeiter benötigt man dann noch?
  • Soll das Geschäftsmodell wirklich geändert werden (Risiko)?
  • Welche Potenziale, Chancen und Risiken bietet der Handel mit gewonnenen Daten?
  • Sollen Branchengrenzen erweitert bzw. überschritten werden?

Fragestellungen dieser Art werden künftig auf viele Unternehmen zukommen. Sie können aber nicht in Form allgemeiner Regeln und Rezepte beantwortet werden. Vielmehr müssen firmenspezifische Handlungsempfehlungen unternehmensindividuell erarbeitet werden. Eine wichtige wirtschaftspolitische Fragestellung ist bspw., ob der im Zuge von Industrie 4.0 erforderliche Innovations- und Finanzierungsbedarf zu Firmenübernahmen und Konzentrationsprozessen im Markt führen wird. Gerade im Bereich der kleineren und mittleren Unternehmen fürchtet man, nicht die erforderliche Größenordnung zu haben, um alle Herausforderungen von Industrie 4.0 bewältigen zu können. Angesichts des disruptiven Potentials von Industrie 4.0 sollte sich eine proaktive Unternehmensführung mindestens schon jetzt mit den beschriebenen Fragestellungen beschäftigen. Dies kann in einem ersten Schritt bspw. durch die Inanspruchnahme der entsprechenden Serviceleistungen von Ministerien, Kammern und Verbänden geschehen. In Zukunftsworkshops mit Experten oder Managementberatern können etwaige Handlungsfelder herausgearbeitet werden. Der Kontakt zu Hochschulen ermöglicht durch die Vergabe von Forschungsaufträgen sowie Bachelor- und Masterarbeiten den erforderlichen Wissenstransfer in die betriebliche Praxis.

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Literatur

 

Bauernhansl, Thomas et al. (2014): Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Springer, Vieweg.

www.plattform-i40.de (Whitepaper)

McKinsey (2013): Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy.

General Electric/Accenture (2014): Industrial Internet Insights Report for 2015.

Porter, M.E., Heppelmann, J.E. (2014): How Smart, Connected Products Are Transforming Competition. HBR 11 / 2014.

Inansiti, M., Lakhani, K.R. (2014): Digital Ubiquity: How Connection, Sensors, and Data Are Revolutionizing Business. HBR 11 / 2014

[1] vgl. Bauernhansl, Thomas et al. (2014): Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Springer, Vieweg. Vgl. auch: www.plattform-i40.de (Whitepaper)

[2] McKinsey (2013): Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy.

[3] General Electric/Accenture (2014): Industrial Internet Insights Report for 2015.

[4] Porter, M.E., Heppelmann, J.E. (2014): How Smart, Connected Products Are Transforming Competition. HBR 11 / 2014.

[5] Inansiti, M., Lakhani, K.R. (2014): Digital Ubiquity: How Connection, Sensors, and Data Are Revolutionizing Business. HBR 11 / 2014.