Industrie 4.0. Chancen und Herausforderungen der vierten industriellen Revolution

Inhaltsverzeichnis

1. Gegenstand der Arbeit
1.1 Fragestellung
1.2 Vorgehensweise

2. Grundlagen
2.1 Innovation
2.2 Industrie 4.0
2.2.1 Historische Einordnung
2.2.2 Definition
2.2.3 Treiber
2.2.4 Wesentliche Konzepte

3. Chancen und Herausforderungen
3.1 Kernaussagen der Marktstudien
3.2 Essenzielle Chancen
3.3 Potenzielle Herausforderungen

4. Handlungsempfehlung

5. Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Gegenstand der Arbeit

1.1 Fragestellung

Das ausgerufene Ziel der Arbeit ist, dem Leser ein Grundverständnis von Industrie 4.0 zu vermitteln. Von nun an soll es ihm möglich sein, die vierte industrielle Revolution definieren und sie historisch einordnen zu können. Des Weiteren soll er die wesentlichen Konzepte und treibenden Kräfte kennenlernen. Der Leser möge in Zukunft dazu in der Lage sein, Chancen und Risiken der vierten industriellen Revolution zu identifizieren und Handlungsempfehlungen für die deutsche Industrie abgeben zu können.

1.2 Vorgehensweise

Um die oben aufgeführte Zielsetzung zu erreichen, ist diese Hausarbeit in fünf Kapitel gegliedert. Zuerst wird die Bezeichnung Innovation aufgefasst und näher erläutert. Anschließend befasst sich diese Arbeit mit dem Begriff Industrie 4.0, ordnet diesen historisch ein, definiert ihn und stellt die wichtigsten Treiber und Konzepte vor. Im Anschluss werden anhand verschiedener Studien sowohl fundamentale Erkenntnisse als auch Chancen und Herausforderungen für die Marktteilnehmer abgeleitet und diese genauer erörtert. Das 5. Kapitel gibt eine Handlungsempfehlung für deutsche Unternehmen ab, um die Herausforderungen der Industrie 4.0 erfolgreich zu bestreiten. Zuletzt werden die elementaren Vor- und Nachteile noch einmal aufgefasst, bevor die Arbeit mit einem ausblickenden Fazit abschließt.

2. Grundlagen

2.1 Innovation

Zu Beginn ist festzustellen, dass keine allgemeingültige Definition des Begriffs Innovation besteht, was an dem Fehlen einer weltweit etablierten Innovationstheorie liegt.¹ In der Literatur findet man eine Vielzahl von Innovations-Definitionen. Der betriebswirtschaftliche Begriff ist von dem österreichischen Ökonom Joseph A. Schumpeter geprägt, der ihn wie folgt definiert: „Durchsetzung neuer Kombinationen, die diskontinuierlich auftreten… oder tatsächlich auftreten…“ mit denen Unternehmen aus dem Streben nach Gewinn die „ausgefahrenen Bahnen der statischen Wirtschaft“ verlassen.² Eine weitere Ausführung von Franz Pleschak und Helmut Sabisch lautet: „Innovation ist die Durchsetzung neuer technischer, wirtschaftlicher, organisatorischer und sozialer Problemlösungen im Unternehmen. Sie ist darauf gerichtet, Unternehmensziele auf neuartige Weise zu erfüllen“.³ Man erkennt, dass der Begriff Innovation auf unterschiedliche Weise interpretiert werden kann. Im Eigentlichen versteht man unter Innovation den Prozess der Produkt- und Prozessentstehung (Invention), das Starten der Produktion und die anschließende Markteinführung des Produktes.⁴ Als grundlegende Kriterien lassen sich somit die Neuartigkeit, der Zielbezug beziehungsweise wirtschaftliche Erfolg, die Einführung und Nutzung sowie der Prozessaspekt identifizieren.⁵ Demnach wird Aufgeschlossenheit für Neues sowie eine gewisse Unternehmenskultur für die Entwicklung und Durchsetzung neuer Produkte vorausgesetzt.⁶ Aufgrund der Vielfältigkeit werden Innovationen anhand der Kriterien: Gegenstandsbereich, Auslöser, Neuheitsgrad und Veränderungsumfang in einzelne Innovationsarten eingeteilt.⁷ Die Differenzierung nach dem Gegenstandsbereich zeigt, auf welchen Bereich sich eine Innovation bezieht. Man unterscheidet zwischen: Produkt-, Prozess, soziale sowie organisatorische Innovation. Essenziell für die Industrie 4.0 sind vor allem die Produkt- und Prozessinnovation. Als Produktinnovation bezeichnet man die Entwicklung und Einführung eines neuen Produktes oder einer Produktverbesserung, die neue Möglichkeiten bietet sowie vorhandene auf eine neue Art und Weise erfüllt.⁸ Der Fokus liegt dabei auf der Entwicklung neuer Lösungen für Kundenprobleme, welche die Marktposition sowie die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens sichern soll.⁹ Eine Prozessinnovation behandelt primär die Neugestaltung oder Verbesserung der betrieblichen Prozesse.¹⁰ Das Ziel ist dabei eine optimale Nutzung der eingesetzten Mittel zu erzielen, um so eine Verbesserung des Ergebnisses zu erhalten. Dies bedeutet, dass Prozesse effizienter werden, die Kosten sich aber trotz gleichbleibender Qualität verringern.¹¹

2.2 Industrie 4.0

2.2.1 Historische Einordnung

Die Begrifflichkeit Industrie 4.0 impliziert, dass ihr mindestens drei industrielle Revolutionen vorangegangen sind. Das folgende Schaubild soll dazu eine grobe historische Einordnung liefern.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Industrie 1.0 - 3.0 (Quelle: PwC 2015, S.16)

Als den Ursprung der Industrialisierung bezeichnet man die erste industrielle Revolution. Sie ist gekennzeichnet durch die Einführung des Fabrikwesens und der zunehmenden Mechanisierung, was durch die Erfindung der Dampfmaschine 1796, durch den Schotten James Watt, ermöglicht wurde.¹²

Die zweite industrielle Revolution nahm ihren Anfang Ende des 19. Jahrhunderts und ist geprägt von der ersten Massenproduktion. Die Basis dafür legte Thomas Alva Edison mit der Erfindung des ersten Stromgenerators, was eine variable Verortung der Industrieanlagen in einer Fabrik ermöglichte.¹³

Kernthema der Industrie 3.0 war der Fortschritt im Bereich der Elektronik und IT wie auch die Leistungsstärke dieser. So wurde es 1970 erstmals möglich, komplexe Automatisierungslösungen zu koordinieren und sowohl Produktions- als auch Kooperationsnetzwerke miteinander zu verbinden.¹⁴

2.2.2 Definition

Die Welt befindet sich gegenwärtig in der vierten industriellen Revolution, die im Jahre 2014 begann. Einer Studie des Fraunhofer Instituts zur Folge, wird Industrie 4.0 im engeren Sinne wie folgt definiert: „Unter Industrie 4.0 wird die beginnende vierte Revolution nach Mechanisierung, Industrialisierung und Automatisierung verstanden.

Zentrales Element sind vernetzte Cyber-Physische Systeme (CPS).“.¹⁵ Industrie-Experten der Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft Price-waterhouse-Cooper (PwC) zur Folge umfasst der Begriff Industrie 4.0 etwas mehr. Sie verstehen darunter eine neue Organisationsstruktur, durch die eine intelligente Wertschöpfungskette, welche alle Phasen des Produktlebenszyklus beinhaltet, entsteht.¹⁶ Dabei zieht sich der Zyklus von Idee über Auftrag, Entwicklung, Fertigung sowie Auslieferung des Produkts an den Kunden bis hin zum Recycling und orientiert sich verstärkt an individuellen Kundenanforderungen.¹⁷ Auf diese Weise ist es möglich, maßgeschneiderte Produkte nach Kundenwünschen zu produzieren, sodass die individuelle Fertigung als auch die Wartung der Produkte, der neue Standard werden könnte. Man spricht in diesem Fall von der sogenannten „Losgröße 1“, die mittelfristig als Konsequenz der zunehmenden Individualisierung in den Fabriken resultieren wird. Grundlage zur Erreichung dieses Ziels ist die Vernetzung der gesamten Wertschöpfungskette und die Ausstattung mit Sensoren und Aktoren, sodass durchgehend sämtliche relevanten Daten erhoben werden können. Zum einen ist es mithilfe solch einer Vernetzung möglich, die optimale Produktionsweise und -menge abzuleiten, zum anderen entstehen durch die Verknüpfung von Menschen, Anlagen und Systemen dynamische, echtzeitoptimierte und unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke, die auf eigene Verantwortung agieren. Diese ermöglichen es nach unterschiedlichen Faktoren, wie z.B. Kosten, Verfügbarkeit und Ressourcenverbrauch, die Wertschöpfungskette zu optimieren.¹⁸ Für die deutsche Bundesregierung stellt Industrie 4.0 eine zentrale, gesellschaftliche und politische Gestaltungsaufgabe dar. Durch ihr hohes volkswirtschaftliches Potenzial ist sie Bestandteil der verfolgten Hightech-Strategie, die die produzierende Wirtschaft für die Zukunft rüsten soll und von der mehr als 15 Millionen Arbeitsplätze abhängen.¹⁹

2.2.3 Treiber

Die treibende Kraft einer solchen industriellen Revolution ist jedoch nicht nur der technische Fortschritt, durch Forschung oder die verstärkte individualisierte Kundenorientierung, sondern viel mehr der Technologiedruck und Bedarfssog. Ausschlaggebend sind demzufolge vor allem bedeutsame Innovationen, die solch eine Entwicklung, wie die durch Industrie 4.0 hervorgerufene, erschaffen oder ausnutzen. Dabei unterscheidet man zwischen zwei Innovationsrichtungen: Einerseits dem Technology-Push Ansatz (Technologiedruck) und andererseits dem Ansatz des Demand-Pull (Bedarfssog).²⁰

Der Technologiedruck ist in der industriellen Praxis allgegenwärtig und beinhaltet die Identifikation und Selektion von Technologiefeldern, die durch hohe Entwicklungs- und Anwendungspotenziale gekennzeichnet sind.²¹ Demnach handelt es sich hierbei um einen hochgradig anbieterautonomen Innovationsansatz, bei dem meist noch ein Markt beziehungsweise entsprechende Anwendungsbereiche geschaffen werden müssen. Während er im privaten Bereich die tägliche Routine durch Dinge wie Apps, Smartphones, Web 2.0 und 3D-Druck maßgeblich gestaltet, besteht besonders im industriellen Bereich Nachholbedarf von solchen innovativen Technologien. Daraus lassen sich weitreichende Ansätze des Technologiedrucks ableiten:

- Zunehmende Mechanisierung und Automatisierung: Es werden deutlich mehr technische Hilfsmittel und Maschinen im Arbeitsprozess genutzt, um die menschliche Arbeitskraft zu unterstützen. Zudem ermöglicht künstliche Intelligenz immer mehr Automatisationslösungen, die den Vollzug vielfältiger Arbeitsschritte übernehmen.
- Digitalisierung und Vernetzung: Fertigungsanlagen sowie -hilfsmittel werden zunehmend digitalisiert und erheben eigenständig Daten, die für Analyse- und Steuerungszwecke genutzt werden. Darüber hinaus entstehen durch die Vernetzung der digitalen Prozesse, Produkte und Services vollkommen digitalisierte Umgebungen, welche erneut Treiber für neue Technologien sind.
- Miniaturisierung: Trotz gleichbleibender oder steigender Leistungsfähigkeit findet eine Verringerung der Masse und des Energieverbrauchs statt. Ein gutes Beispiel dafür ist die Entwicklung vom ersten Computer hin zum Smartphone.²²

Beim Bedarfssog stehen hingegen die Bedürfnisse und Nutzenerwartungen der Nachfrager im Mittelpunkt.²³ Dabei fokussieren sich die Innovationsbemühungen auf die Ermittlung der nicht oder nur unvollständig erfüllten Bedürfnisse, sodass die inhaltliche Ausgestaltung des Innovationsmanagements vornehmlich von Seiten des Nachfragers bestimmt wird. Die Anforderungen des Bedarfssogs sind demnach größtenteils induziert durch veränderte betriebliche Rahmenbedingungen, deren Ursprung gesellschaftliche, politische und ökonomische Anpassungen sind:

- K ü rzere Entwicklungszyklen: Die schnelllebige Gesellschaft erfordert kürzere Entwicklungs- und Innovationszeiten, sodass der Wettbewerbsfaktor „Time-to-Market“ immer substanzieller, für den Bedarf einer hohen Innovationsfähigkeit wird.
- Individualisierung der Nachfrage: Zukünftig wird ein mechanisch einwandfreies Produkt nicht mehr ausreichen, um auf dem internationalen Markt zu bestehen. Die Wandlung vom Verkäufer- zum Käufermarkt führt dazu, dass sowohl Produkte als auch Services dem Nachfrager entsprechend individualisiert werden müssen. Man spricht bei dieser Entwicklung auch von der „Losgröße 1“.
- Hohe Flexibilit ä t: Die Veränderung der Rahmenbedingungen erfordern ein höheres Maß an Flexibilität sowie die dafür benötigten Strukturen. Es muss ermöglicht werden, dass bestellte Waren oder Services auch während des Fertigungsprozesses noch von dem Auftraggeber angepasst werden können.
- Ressourceneffizienz: Faktoren wie Nachhaltigkeit und zunehmende Güterknappheit drängen Unternehmen dazu, nicht nur ökonomisch, sondern auch ökologisch effizient zu arbeiten, um weiterhin wettbewerbsfähig zu sein.²⁴

[...]

¹ Vgl. Burmester, R., Vahs, D.,(2005), S. 43.

² Andersen, E. (2009), S. 100.

³ Pleschak, F., Sabiesch, H. (1996), S. 1.

⁴ Vgl. Specht, G., Beckmann, C., Amelingmeyer, J. (2002 ), S.12.

⁵ Vgl. Burmester, R., Vahs, D., (2005), S. 44.

⁶ Vgl. Trommsdorff, V., Steinhoff, F. (2007), S. 26f...

⁷ Vgl. Burmester, R., Vahs, D., (2005), S. 72ff..

⁸ Vgl.: Steinhoff, F., (2006), S.16..

⁹ Vgl. Trommsdorff, V., Steinhoff, F. (2007), S.27.

¹⁰ Vgl. Domsch, E., Ladwig, D., Siemers, S. (1995), S. 15 und Burmester, R., Vahs, D. (2005); S. 76.

¹¹ Vgl. Burmester, R., Vahs, D. (2005), S. 76.

¹² Vgl. Kersten, W., Koller, H., & Lödding, H. (2014), S. 130.

¹³ Vgl. ebd..

¹⁴ Vgl. ebd..

¹⁵ Vgl. Spath, D., Ganschar, O., Gerlach, S., Hämmerle, M., Krause, T., & Schlund, S. (2013), S. 22.

¹⁶ Vgl. PwC (2014), S. 16.

¹⁷ Vgl. ebd..

¹⁸ Vgl. ebd..

¹⁹ Vgl. BMWi (2015), S.18.

²⁰ Vgl. Andersen, E. (2009), S. 149 f..

²¹ Vgl. Bruhn, M., Homburg, C. (1999), S. 212 ff..

²² Vgl. Lasi, H., Fettke, P., Feld, T., Hoffmann, M., Kemper, H. (2014), S. 262.

²³ Vgl. Bruhn, M., Homburg, C. (1999), S. 214 ff..

²⁴ Vgl. Lasi, H., Fettke, P., Feld, T., Hoffmann, M., Kemper, H. (2014), S. 261 f..