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09.09.19 - 10.09.19
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11.09.19 - 11.09.19
In Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin, Berlin

MCC CyberRisks - for Critical Infrastructures
12.09.19 - 13.09.19
In Hotel Maritim, Bonn

Rethink! IT 2019
16.09.19 - 17.09.19
In Berlin

DSAG-Jahreskongress
17.09.19 - 19.09.19
In Nürnberg, Messezentrum

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Menschen vor futuristischem User Interface

Industrie 4.0 ist keinesfalls allein eine Frage der Informatik oder Ingenieurswissenschaft, sondern muss in seinen vielfältigen Dimensionen begriffen werden – insbesondere auch hinsichtlich des Faktors Mensch sowie des gesellschaftspolitischen bzw. internationalen Umfelds.

Enorm große Erwartungen geschürt

Industrie 4.0 ist ein in Deutschland geprägter Begriff, der die sich gerade abzeichnende vierte industrielle Entwicklungsstufe bezeichnet (auch vierte industrielle „Revolution“, „integrated industry“, „industrial internet“, „internet of things and services“, „Second Machine Age“). Entsprechend des großen weltweiten Interesses erscheint Industrie 4.0 bei den wichtigen Technologie-Konferenzen (wie dem Nationalen Digital-Gipfel) und auch den politischen Programmen zur Standortsicherung (wie beim aktuellen Eckpunktepapier der Bundesregierung „KI Made in Germany“ und auch der Berufung des Digitalrats zu sehen) derzeit zumeist ganz oben auf den Tagesordnungen.

Disruptive Innovation in vielen Feldern

Was meint nun aber Industrie 4.0 konkret? Industrie 4.0 steht für die vollständige Automatisierung der gesamten Wertschöpfungskette. Dies umfasst den medienbruchfreien Informationsaustausch in Echtzeit zwischen Mensch, Maschine und Werkstück, vom Rohmaterial bis hin zum Endverbraucher und der Entsorgung. Alle notwendigen Informationen fließen also über die gesamte Wertschöpfungskette vom Rohstoffhersteller bis zum Endanwender über die gesamte Produktlebenszeit, d.h. von der Wiege bis zur Bahre, ohne Stau oder Schnittstellenprobleme und schließen dabei alle im Gesamtprozess beteiligten Akteure, Maschinen und Werkstücke ein. Diese Veränderung betrifft alle Betriebsteile, von Produktion und Logistik, über Marketing und Finanzierung, bis hin zu Weiterbildung und Arbeitsorganisation.

Dabei geht Industrie 4.0 bei diesen Realisierungen weit über die zunächst hervorstechende Idee des Kostensenkens allein im Produktionsprozess hinaus. Denn tatsächlich eröffnen sich wesentlich größere Potenziale hinsichtlich der Weiterentwicklung der Wertschöpfung und auch der Kundenzentrierung des Angebots.

Weiterentwicklung der Wertschöpfung mit kundenzentrierten Angeboten

Diese Weiterentwicklung der Wertschöpfung und auch der Kundenzentrierung des Angebots geschieht vor allem über die sechs Felder: hohe Flexibilität, kurze Vorlaufzeiten, kleine Losgrößen, größerer Dienstleistungsanteil bei Produkten sowie attraktive Arbeitsbedingungen. So sind die neuen Geschäftsprozesse dadurch hoch-flexibel, dass alle Elemente des Herstellungsprozesses (also von den Maschinen bis zu den Einzelteilen) dann selbstorganisiert flexibel auf kurzfristige Änderungen der Nachfrage oder Ausfälle innerhalb der Wertschöpfungskette reagieren. Daneben verkürzen sich die Vorlaufzeiten dadurch wesentlich, dass alle relevanten Teile und Daten medienbruchfrei, fehlerfrei und in Echtzeit an dem Ort vorliegen, wo sie gerade gebraucht werden. Die Idee des Just-In-Time der 1990er Jahre wird durch Industrie 4.0 also vervollkommnet.

Dazu steigt mit Industrie 4.0 der Dienstleistungsanteil auch beim Verkauf haptischer Produkte, d.h. neben der eigentlichen Hardware erwartet der Kunde vom Hersteller auch immer mehr Dienstleistung über die gesamte Lebenszeit hinweg. In letzter Konsequenz wird dies von der Wiege bis zur Bahre geschehen, also von der Beratung vor dem Kauf, der Anpassung auf die individuellen Kundenbedürfnisse (und dies möglichst zu Massenpreisen), der vorausschauenden Wartung (predictive maintenance), die teure Ausfallzeiten vermeiden will, bis hin zur Entsorgung. Daneben ermöglicht Industrie 4.0 ebenfalls, individuelle Kundenwünsche als Einzelanfertigung (Losgröße 1) so umzusetzen, dass dieses speziell angepasste Teil nicht wesentlich mehr als bei einem in Masse produzierten Teil kosten würde.

Attraktive Arbeitsbedingungen wichtig im „War for Talents“

Schließlich ist die mit Industrie 4.0 verbundene hohe Flexibilität der Produktion aber nur mit flexiblen Mitarbeitern überhaupt möglich. Damit rücken die Arbeitsbedingungen in den Blick, die ein immer wichtigeres Argument bei der Arbeitsplatzentscheidung der Generation Z, also der nach 1997 Geborenen, werden. Das Unternehmen der nahen Zukunft muss nämlich nicht nur attraktive Fort- und Weiterbildungsmöglichkeiten, sondern vor allem auch zu den Lebensphasen des Arbeitnehmers passende Arbeitsbedingen bieten. Dabei geht es insbesondere auch um selbstbestimmte räumliche und zeitliche Flexibilität. Die Arbeitsbedingungen entscheiden darüber, ob das im „War for talents“ befindliche Unternehmen bei immer virulenterem Fachkräftemangel überhaupt noch die high-performenden Talente gewinnen kann, die es eigentlich braucht. Unternehmen müssen ihren Leistungsträgern absehbar also weit mehr bieten, als einen hohen Arbeitslohn.

Fundamentale Innovation mit vielfältigen Herausforderungen

Jedoch werden sich all diese positiven Entwicklungen im Umfeld von Industrie 4.0 keineswegs immer im ruhigen Fahrwasser, wohlgeordnet und linear-stetig vollziehen. Stattdessen werden die Innovationen zunächst eher in stotternden Schüben, dann aber immer schneller voranschreiten. Eine solch nicht-lineare Entwicklung ist durchaus typisch für solch disruptive

So müssen zunächst etliche Herausforderungen auf technischer Ebene bewältigt werden, um die in Aussicht stehenden enormen Vorteile tatsächlich zu realisieren – aber insbesondere auch auf rechtlicher, wirtschaftlicher und organisatorischer Ebene, was bislang leider allzu oft noch zu stark ausgeblendet wird. Diese Herausforderungen betreffen insbesondere den Datenschutz und die Datensicherheit, den Ausbau der öffentlichen Infrastruktur, den Einigungsprozess beim IT-Ökosystem, die Einbindung in der Wertschöpfungskette, den Kontrollverlust hinsichtlich internem Wissen, die Hierarchie zwischen Mensch und Maschine und die interne Kommunikationskultur der Anwenderunternehmen.

Service-Level bei Datenschutz und Datensicherheit muss klar vereinbart sein

Der mit Industrie 4.0 verbundene intensive Datenaustausch macht die Anwender auch zum attraktiven Ziel für vielseitige und umfangreiche Hacker-Attacken. Dabei kann es sich um Diebstahl relevanter Daten, aber auch um Spionage und Sabotage bei der physischen Produktion handeln. Immanent birgt Industrie 4.0 also überaus schwerwiegende Risiken mit gesamtwirtschaftlicher Dimension. Einen kleinen Vorgeschmack gibt hier beispielsweise die Trojaner-Attacke am 10.2.2016 auf das Krankenhausinformationssystem des Lukaskrankenhauses in Neuss. Diese Attacke legte das Krankenhaus bis hin zur Notaufnahme auf Tage hinaus lahm und verursachte dort unmittelbare Kosten von rund einer halben Million Euro.

Jedes einzelne Unternehmen ist also eigentlich gezwungen, enorme technische Abwehrsysteme aufbauen und auf dem neuesten Stand halten – was durchaus aufwändig und in „friedlichen“ Zeiten, d.h. ohne konkrete Angriffe, den Shareholdern aber allzu oft nur schwer vermittelbar ist.
Bei der Vertragsgestaltung ist dann auch zu prüfen, inwiefern kritische Daten den heimischen Rechtsraum verlassen – beispielsweise über Sub-Kontraktoren oder die Filialen multinationaler Unternehmen – und welche Konsequenzen sich daraus ergeben. Dies gilt insbesondere, falls Systeme in all ihren Verzweigungen in solchen Rechtsräumen angesiedelt sind, in denen der staatliche Zugriff auf sensible private Daten über das individuelle Schutzrecht von Personen, Institutionen und Unternehmen gestellt werden. Solch wesentliche Eingriffe sehen beispielsweise das chinesische Nachrichtendienstgesetz aber auch das US-amerikanische Heimatschutzgesetz durchaus vor.

Staat bei kritischen Infrastrukturen in der Verantwortung

Der Staat ist unmittelbar gefragt, wenn Resilienzen und Redundanzen solch kritischer Infrastrukturen tangiert sind. Diese kritischen Infrastrukturen, wie das Kommunikations- und das damit verknüpfte (intelligente) Stromnetz der Zukunft, dürfen keinesfalls über längere Zeiten ausfallen. Andernfalls drohen Wirtschaft und auch gesellschaftliches Zusammenleben zu kollabieren. So rechnet der Ausschuss für Technikfolgen-Abschätzung damit, dass ein solcher Kollaps des Zivillebens bereits nach drei Ausfalltagen eintreten könnte.

Um die Versorgungssicherheit also garantieren zu können, braucht es Überkapazitäten, auf die dann im Katastrophenfall zugegriffen werden kann. Solche typischerweise ungenutzten Überkapazitäten sind unwirtschaftlich und wiedersprechen unmittelbar dem Effizienzkalkül eines jeglichen privatwirtschaftliche Betreiberunternehmens. Somit ist bei kritischen Infrastrukturen der Staat immer auch in der Verantwortung.

China bereit zum Sprung an die Weltspitze

Industrie 4.0 ist aber keinesfalls nur ein Thema westlicher Industrienationen. Vielmehr ist festzustellen, dass das Xi Jinping Regime chinesische Unternehmen massiv bei deren Innovationsbestrebungen unterstützt (finanziell, bildungspolitisch, regulatorisch). Die Unterstützung durch das Regine erfolgt im Rahmen des Fünf-Jahres-Plans, explizit aber auch im Rahmen des Programms China 2025. Diese Pläne sollen China in die Spitze der innovativen Länder katapultieren. Dies geschieht auch, um in der strategischen Frage der weltweiten Setzung von Standards eine zentrale Rolle spielen zu können.

Welche Erfolge China hier bereits erzielt hat, zeigt beispielsweise die beachtliche Zahl der Patente im Umfeld von Industrie 4.0, die chinesische Institutionen angemeldet haben, aber auch die Entwicklung der Hochschulabschlüsse im MINT-Bereich. Mittlerweile kommen auf jeden deutschen MINT-Hochschulabsolventen bereits 25 chinesische.

Gelingt China der Sprung an die Spitze der Industrie 4.0-Entwicklung wäre absehbar, dass amerikanische und europäische Unternehmen enorme Kosten auf sich nehmen müssten, um auf die dann gültigen chinesischen Standards für Industrie 4.0 umzurüsten.
 

China schlägt bei Patentierung Pflöcke ein

Abb. 1: Patentanmeldungen im Bereich Industrie 4.0, 2014 (gemäß Fraunhofer IAO)
Bild 1: Patentanmeldungen im Bereich Industrie 4.0, 2014 (gemäß Fraunhofer IAO)
 

 

China setzt auf MINT

Abb. 2: Hochschulabschlüsse, MINT-Fächer, Mio., 2013 (gemäß National Science Foundation)

Bild 2: Hochschulabschlüsse, MINT-Fächer, Mio., 2013 (gemäß National Science Foundation)

 

Hierarchie Mensch–Maschine im Wandel

Die neuen, hoch-dynamischen Geschäftsprozesse bauen darauf, dass alle Elemente des Herstellungsprozesses (also von den diversen Maschinen und Transportern bis zu den verbauten Einzelteilen) selbstorganisiert flexibel auf die sich kurzfristig ändernde Nachfrage oder Überlastungen und Ausfälle der Elemente innerhalb der Wertschöpfungskette reagieren. Die damit verbundene Optimierung, die von vielen Einflussfaktoren und Zielen abhängt, ist für die praktische Umsetzung äußerst komplex und wird absehbar auch mit den besten lernenden Maschinen zunächst immer wieder zu suboptimalen technischen und wirtschaftlichen Ergebnissen führen – dies umso mehr falls zusätzlich der Mensch fehlerbehaftet ad-hoc in das System eingreift. Die Idee von Industrie 4.0 gründet somit auf einer neuen Hierarchie, bei der intelligente Maschinen den Produktionsprozess selbstständig steuern. Dabei erscheint der Mensch in der dystopischen Interpretation vermeintlich eher am Rande, als Handlanger oder gar Störfaktor. HAL900 aus Stanley Kubricks Space Odyssey 2001 auch dem Jahr 1968 lässt grüßen mit „Dave, this mission is too important for me to allow you to jeopardize it“!

Prozess im Unternehmen kommunikativ und interaktiv angehen

Der Erfolg von Industrie 4.0 wird sich beim Menschen entscheiden. Dies zeigt sich auch daran, dass Unternehmen, die in Ihre Zukunftsfähigkeit investieren, intern immer auch sehr intensive Aufklärungs- und Überzeugungsarbeit leisten – und dies deutlich vor Umsetzung der neuen Struktur. Dabei geht es darum, die Mitarbeiter mitzunehmen, zum einen indem aufkeimende Befürchtungen vom Arbeitsplatzverlust bis zur Kompetenzbeschneidung angesprochen werden. Zum anderen muss diese kommunikativ interaktive Prozessbegleitung auch durch neue Perspektiven mittels Fort- und Weiterbildungsangeboten flankiert werden. Dabei ist sicherlich vorwiegend an erfahrenere Mitarbeiter der Generation Digital Immigrant zu denken. Allerdings müssen wohl selbst etliche Digital Natives an die produktiven Anwendungen der Digitalisierung grundsätzlich herangeführt werden – bis hin zur Verwendung von Textverarbeitungssoftware und einer Computer-Mouse.

Geht das Management den kommunikativ interaktiven Prozess falsch an, kann es gar dazu kommen, dass die Belegschaft auf den unterschiedlichen Hierarchieebenen die digitale Transformation unbewusst oder gar bewusst sabotiert. Das Management darf Industrie 4.0 also keinesfalls nur als technische Aufgabe verstehen, sondern muss vor allem auch die Belegschaft mit kommunikativer Interaktion zu den neuen Ufern mitnehmen und die Faszination an den neuen Möglichkeiten schüren – utopische Visionen vom bedingungslosen Grundeinkommen bis hin zum Roboter-Kommunismus, in dem die Maschinen uns Menschen dann mehr Freiraum zur Selbstverwirklichung erarbeiten, kommen hier ins Spiel.

Fazit: Erfolg hängt nicht nur von Informatikern und Ingenieuren ab

Abschließend bleibt festzuhalten, dass Industrie 4.0 enorme Vorteile verspricht; vor allem hinsichtlich reduzierter Kosten, hoher Flexibilität, kurzen Vorlaufzeiten, kleinen Losgrößen, erweitertem Dienstleistungsanteil der Produktion und attraktiven Arbeitsbedingungen. Um diese Vorteile auch zu realisieren, müssen Staat, Wirtschaft und Forschung gemeinsam einen die drängenden Aufgaben schnell angehen; im technischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Bereich – vom Datenschutz und dem Ausbau der öffentlichen Infrastruktur (also moderne Strom- und Kommunikationsnetze), über den Einigungsprozess beim IT-Ökosystem, die Einbindung in der Wertschöpfungskette und den Kontrollverlust, bis hin zur Hierarchie Mensch-Maschine und unternehmensinternen Kommunikation.

Dabei hat das Thema auch eine starke außenpolitische Dimension. So muss Deutschland, wie Europa insgesamt, auch bei Industrie 4.0 eine Strategie bezüglich der massiven chinesischen Bestrebungen zur globalen Ausweitung des technischen, wirtschaftlichen und politischen Einflusses entwickeln.

Insgesamt ist Industrie 4. ist also keinesfalls allein eine Frage der Informatik oder Ingenieurswissenschaft, sondern muss in seinen vielfältigen Dimensionen begriffen werden. Zentral für den Erfolg sind dabei insbesondere der Faktor Mensch sowie das gesellschaftspolitische bzw. internationale Umfeld.


Wissen zum Mitnehmen

  • Industrie 4.0 ist keinesfalls allein eine Frage der Informatik oder Ingenieurswissenschaft, sondern muss in seinen vielfältigen Dimensionen begriffen werden – insbesondere auch hinsichtlich der Faktor Mensch sowie das gesellschaftspolitische bzw. internationale Umfeld.
  • Industrie 4.0 hat eine starke außenpolitische Dimension. So muss Deutschland, wie Europa insgesamt, auch bei Industrie 4.0 eine Strategie bezüglich der massiven chinesischen Bestrebungen zur globalen Ausweitung des technischen, wirtschaftlichen und politischen Einflusses entwickeln.
  • Die vordringlichen Aufgaben im Umfeld von Industrie 4.0 reichen vom Datenschutz und dem Ausbau der öffentlichen Infrastruktur (also moderne Strom- und Kommunikationsnetze), über den Einigungsprozess beim IT-Ökosystem, die Einbindung in der Wertschöpfungskette und den Kontrollverlust, bis hin zur Hierarchie Mensch-Maschine.
  • Industrie 4.0 verspricht enorme Vorteile hinsichtlich reduzierter Kosten, hoher Flexibilität, kurzen Vorlaufzeiten, kleinen Losgrößen, erweitertem Dienstleistungsanteil der Produktion und attraktiven Arbeitsbedingungen.
  • Um die Vorteile von Industrie 4.0 zu realisieren, müssen viele drängende Aufgaben alsbald angegangen werden; im technischen, rechtlichen, wirtschaftlichen und politischen Bereich.

 

Prof. Dr. Stefan Heng, Professor für Digitale Medien
Prof. Dr. Stefan Heng
Professor für Digitale Medien, Duale Hochschule Baden-Württemberg in Mannheim, Fakultät Wirtschaft
Prof. Dr. Stefan Heng, Dipl. Volkswirt, ist Autor, Vortragsredner und Professor für Digitale Medien an der Wirtschaftsfakultät der Dualen Hochschule Mannheim. Neben der Lehre forscht er zu den wirtschaftlichen Aspekten der digitalen Transformation. Von besonderer Relevanz sind dabei die Branchen digitale Medien, Elektrotechnik und Telekommunikation; aktuell speziell die Themen Industrie 4.0, Augmented Reality und Sharing Economy. Seine Forschungsergebnisse hat er mittlerweile in über 200 Publikationen dargelegt und in Expertenkreisen diskutiert.
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