Am Standort Deutschland spielt die Industrie nach wie vor eine wichtige Rolle: Industrieunternehmen erwirtschaften 22,5 Prozent der Bruttowertschöpfung in Deutschland; die Exportquote liegt bei 50 Prozent. Die Industrie trägt gut ein Fünftel zu den gesamten Treibhausgasemissionen Deutschlands bei. In diesem zentralen Sektor der deutschen Volkswirtschaft entfalten Ressourceneinsparungen demnach eine große Wirkung. Potenziale bestehen hier vor allem durch die Optimierung des Rohstoff- und Materialeinsatzes in der Produktion. Außerdem bestehen angesichts des hohen Energieverbrauchs der Industrie viele Chancen zur Steigerung der Energieeffizienz. Als international führender Industrieausrüster stellt Deutschland zudem Maschinen und Anlagen für die industrielle Fertigung in aller Welt her und ist damit besonders stark von den technologischen Trends in der Industrie betroffen.

Mit dem starken Automobilsektor ist ein treibender Faktor der deutschen Wirtschaft im industriellen Sektor angesiedelt. Viele mittelständische Unternehmen sind global aufgestellt. Etwa 1.500 Mittelständler nehmen als „Hidden Champions" mit spezialisierten Nischenlösungen Spitzenpositionen auf dem Weltmarkt ein. Im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Automatisierungstechnik sind deutsche Anbieter international führend.

Vor diesem Hintergrund wird deutschen Unternehmen eine hohe Kompetenz bei Systemlösungen attestiert. Gerade in der Industrie fördert die Digitalisierung einen immer stärker ausgeprägten systemischen Ansatz, der von zahlreichen Akteuren vorangetrieben wird. Diese entwickeln neue innovative Geschäftsmodelle, die positive ökonomische und ökologische Implikationen auf die Leitmärkte der Umwelttechnik und Ressourceneffizienz haben.

In der folgenden Abbildung sind eine industrielle Produktionsanlage und ihre Verknüpfung mit der Außenwelt schematisch dargestellt. Viele Komponenten sorgen schon heute für eine hohe Produktivität und verbesserte Ressourceneffizienz in der industriellen Fertigung. Lieferanten wie Rohstoffproduzenten oder klassische Zulieferer von Vorprodukten versorgen die Produktionsanlage mit Material, um die weitere Verarbeitung sicherzustellen. In der industriellen Produktionsanlage selbst werden die Güter hergestellt. Die klassischen Verbraucher der industriellen Produktion sind Händler, Dienstleister, Privatpersonen oder wiederum industrielle Abnehmer, die die Produkte weiterverarbeiten oder verwenden. In der konventionellen industriellen Produktion werden die Prozesse Anlieferung, Weiterverarbeitung und logistische Distribution von verschiedenen Maschinen, Sensoren, Robotern, Fahrzeugen unterstützt und laufen in einem hohen Grad standardisiert und automatisiert ab.

Industrie 4.0 bedeutet die zunehmende Verknüpfung von Menschen, Maschinen, Anlagen, Logistik und Produkten zu einem intelligenten, digital vernetzten System, in dem eine weitestgehend selbstorganisierte und damit energie- und ressourceneffiziente Produktion möglich wird. Die Vernetzung in der Industrie 4.0 erhöht die Effizienz in der Fertigung und erschließt damit neue Potenziale, Energie, Rohstoffe und Material einzusparen.

Digitale Daten sind die Grundlage für die voraus schauende Instandhaltung (Predictive Maintenance). Bei der kontinuierlichen Erfassung des Zustandes der Produktionsanlage durch den Einsatz moderner Sensortechnik fallen große Mengen digitaler Daten an. Deren Auswertung ermöglicht es, mithilfe von Datenanalysen mögliche Problemherde zu erkennen und zu beheben, ehe sie Störungen verursachen. So können lange Ausfälle oder Störungen in der Produktionsanlage verhindert werden.

 

Komponenten und Aufbau des digitalen Systems Industrie 4.0

Unternehmen innerhalb des digitalen Systems

Die Umsetzung der Digitalisierung im digitalen System Industrie 4.0 betrifft eine Vielzahl von Komponenten und Kompetenzen. Völlig unterschiedliche Akteure stellen daher Produkte und Services für die Industrie 4.0 zur Verfügung. Traditionelle Technologieunternehmen und Maschinenbauer bieten Anlagen und Einzelkomponenten für die Fertigung an. Robotertechnologie kommt von etablierten Akteuren wie beispielsweise Kuka oder Fanuc. Unternehmen wie SAP oder Cisco helfen bei der Auswertung von Daten, die in der Produktionsanlage durch moderne Sensortechnik gewonnen wurden, die von Akteuren wie Elobau oder Bernstein entwickelt wird. Unternehmen wie Voxeljet oder Keyence bieten 3D-Drucker für die industrielle Fertigung an. Um die Vernetzung der Maschinen und Produkte kümmern sich Unternehmen wie Com2m. Um den digitalen Kundenzugang zu vereinfachen, bieten Unternehmen wie Syngenio oder Salesforce Cloud- und Softwarelösungen für Unterneh men an. Zusätzlich spezialisieren sich viele Unternehmen auf Einzelbereiche und setzen auf Wettbewerbsvorteile in ihren Nischen.

Dabei bringen die unterschiedlichen, zum Teil branchenfremden Firmen ihre spezifischen Kompetenzen ein, die sie auf ihren Kernmärkten gewonnen haben und erweitern ihr Angebot an Produkten und Dienstleistungen in den Bereich Industrie 4.0 hinein. Neben der großen Zahl an relevanten Unternehmen zeichnet sich das digitale System Industrie 4.0 auch durch eine zunehmende Heterogenität aus: Software-Anbieter wie SAP oder SAS konkurrieren beispielsweise mit Unter nehmen wie Siemens und Bosch, die nun nicht mehr nur Maschinen, sondern auch IT-Lösungen für die Industrie 4.0 anbieten.

Startups attackieren mit innovativen Angeboten die Wertschöpfungskette im Bereich Industrie 4.0 und nehmen Schlüsselpositionen ein. Das Münchner Startup Magazino entwickelt zum Beispiel intelligente Roboter für die stückgenaue Logistik der Industrie 4.0. Startups sind mit ihren Geräten und Dienstleistungen wesentlicher Treiber für die weitere Verbreitung digitaler Geschäftsmodelle auf dem Industrie 4.0-Markt. Häufig werden dabei Positionen der Vernetzung und Datenverwaltung besetzt. Mit innovativen Softwarelösungen ermöglichen Firmen wie Axoom, PSI und Q-loud die Vernetzung der gesamten industriellen Fertigung durch M2M-Kommunikation. Indem sie die se wichtigen Kommunikationsschnittstellen besetzen, werden Startups zum wesentlichen Treiber der Vernetzung durch Digitalisierung im Bereich Industrie 4.0.

Digitales System Industrie 4.0 – Segmentierung und Unternehmensbeispiele