Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 präsentiert mit dem Impulspapier „Industrie 4.0: Forschungs- und Entwicklungsperspektiven“ gezielte Empfehlungen für die Zukunftsfähigkeit der vernetzten Wertschöpfung in Deutschland. Gerade für die Draht-, Kabel- und Rohrindustrie werden dabei zentrale Handlungsfelder und Prioritäten herausgestellt, um mithilfe innovativer Technologien und Prozesse die Wettbewerbsfähigkeit des Standorts nachhaltig zu stärken. Der Artikel fasst die wichtigsten Impulse und Perspektiven aus dem Impulspapier kompakt zusammen.
Wettbewerbsfähigkeit im Zeitalter nachhaltiger Wertschöpfung
Der Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit bleibt der zentrale Faktor zur Sicherung des Wirtschaftsstandorts Deutschland. Um international wettbewerbsfähig zu bleiben und die Abwanderung von Wertschöpfung aus Deutschland zu verhindern, ist es entscheidend, die Souveränität im Bereich von Leittechnologien auszubauen. Industrie 4.0 liefert die Grundbausteine für die tiefgreifenden Veränderungen in der Wertschöpfung.
Produktivitätsgewinne in Form von Effizienzsteigerungen senken Kosten und tragen zum ökonomischen Erfolg, zu positiven wirtschaftlichen Gesamteffekten und damit zur Sicherung von Arbeitsplätzen bei. Industrie 4.0 leistet dazu einen wesentlichen Beitrag. Hohe Produktivität muss in rentablen, unternehmensübergreifenden Geschäftsmodellen mittels Industrie-4.0-Technologien erreicht werden. Sowohl das Engineering in Produktions- und Wertschöpfungsprozessen als auch die Arbeitswelt verändern sich dadurch erheblich. Der Transformationsprozess macht es zudem erforderlich, dass Produkt- und Produktionssysteme domänenübergreifend und zusammen gestaltet werden. Eine reine Digitalisierung der Arbeitsprozesse reicht dabei nicht aus. Es muss eine ganzheitliche, optimale Modellierung der Arbeitswelt angestrebt werden.
Nachhaltigkeitsaspekte sind dabei eng mit dem Ziel der Wettbewerbsfähigkeit verknüpft. Alle drei Formen der Nachhaltigkeit, nämlich ökologische, ökonomische und soziale, bieten weitreichende Potenziale. So können etwa über die Kreislaufwirtschaft eine höhere Ressourcenproduktivität, eine Reduzierung des Energieverbrauchs und eine Einsparung von Primärrohstoffen erreicht werden. Die Forschungsförderung muss somit stärker die Wechselwirkung von neuen wissenschaftlichen Grundlagen und direkt darauf aufbauenden Marktinnovationen erzeugen und hierbei die Innovationsinvestitionen der Industrie vorwettbewerblich motivieren.
Ökosysteme für die Wertschöpfung von morgen
Industrie 4.0 erfordert eine tiefgreifende Neuausrichtung von Geschäftsmodellen, Prozessen und Technologien. Dabei müssen Ökosysteme bereitgestellt werden, welche wirtschaftlich erfolgreich sind, aber allem voran auch Unternehmen die Flexibilität bieten, sich an dynamisch verändernde Zielgrößen wie Produktivität oder Kundennutzen anpassen zu können. Um Industrie 4.0 also erfolgreich zu implementieren, gilt es, wirtschaftliche, technische und regulatorische Herausforderungen zu überwinden. Mechanismen zur automatisierten Bepreisung hochindividualisierter, servicezentrierter Leistungen, der unternehmensübergreifende Zugriff auf Daten(räume) sowie damit verbundene Finanzierungs- und Versicherungsaspekte, rechtssichere Vorgehensmodelle, Datenportabilität und -interoperabilität sowie vertikale und horizontale Interoperabilität spielen dabei eine zunehmend entscheidende Rolle.
Radikales Umdenken im Engineering
Das Engineering von Produktions- und Wertschöpfungssystemen steht vor großen Herausforderungen: Um wettbewerbsfähig zu bleiben, muss schnell auf Veränderungen reagiert werden können. Die Zukunft des Engineerings erfordert daher ein radikales Umdenken. Es gilt, Entwicklungsfähigkeiten neu zu gestalten, um den Herausforderungen der digitalen und nachhaltigen Transformation gerecht zu werden. Anstatt einzelne Systeme zu entwickeln, geht es zunehmend darum, „vernetzte Systeme von Systemen“ zu gestalten.
Die Engineering-Fähigkeiten sind der Schlüssel für kostengünstige, flexible und nachhaltige System-, Produkt- und Produktionslösungen. So können sie zu mehr Souveränität im Bereich von digitalen und physischen Leittechnologien beitragen. Durch intensive Forschung muss „German Engineering“ an die geänderten Herausforderungen der vierten industriellen Revolution angepasst werden, um aus Deutschland heraus wieder die klare Vorreiterrolle bei der Entwicklung technischer Systeme einnehmen und sich dadurch der chinesischen und amerikanischen Hegemonie weitestgehend entziehen zu können.
Zukunft der Industriearbeit
Die Arbeitswelt durchläuft tiefgreifende Veränderungen, die durch Digitalisierung und Automatisierung getrieben werden. Die klassische Industriearbeit nimmt tendenziell ab, während die digital geprägten Wissensarbeiten zunehmen. Digitalisierung darf dabei nicht als Selbstzweck verstanden werden – das Ziel ist die Schaffung optimal gestalteter Arbeitswelten.
Produktivität und Wertschöpfung entstehen durch das Zusammenspiel verschiedenster Unternehmensbereiche. Die zukünftige Industriearbeit muss daher breit gedacht werden. Ingenieurwesen, kaufmännische Prozesse, Maschinenführung und weitere Disziplinen sind integriert zu betrachten. Ein umfassender Transformationsprozess und das Zusammenwirken aller Arbeitsbereiche sind entscheidend, um die Potenziale von höherer Produktivität und wirtschaftlichem Erfolg durch Industrie 4.0 voll auszuschöpfen. Die Kriterien dieses Wandels gilt es vor dem Hintergrund einer Humanorientierung, einer veränderten, synergetischen Beziehung zwischen Mensch und Technik und der dynamischen Struktur- und Technologieentwicklung zu erforschen bzw. weiterzutreiben.
Gezielte Forschungsförderung für Industrie 4.0 mit Fokus auf die Praxis
Ein entscheidendes Potenzial von Industrie 4.0 ist die Steigerung der Produktivität und somit die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Trotz bedeutender Fortschritte in vielen Bereichen wird dieses Potenzial von Industrie 4.0 noch nicht vollständig genutzt. Die Forschung zu Industrie 4.0 erzeugt einen hohen volkswirtschaftlichen Nutzen. Die Forschungsaktivitäten müssen den direkten Transfer in die Praxis fördern. Die zentrale Rolle des Menschen, Nachhaltigkeit, Resilienz, Interoperabilität sowie technologische bzw. strategische Souveränität müssen zusammen gedacht werden. Dabei sind Unternehmen und Forschungseinrichtungen gefordert. Die Forschung muss auf wirtschaftliche, technologische und arbeitsorientierte Ziele ausgerichtet sein. Besonders kleine und mittlere Unternehmen (KMU) benötigen mehr Orientierung. Hier muss das Vertrauen in Industrie-4.0-Lösungen gestärkt werden, damit KMU und Startups verstärkt in die Umsetzung gehen.
Die technologische und infrastrukturelle Erneuerung Deutschlands im Umfeld eines immer härter werdenden internationalen Wettbewerbs erfordert kontinuierliche Industrie-4.0-Forschungsförderung sowie neue Formate, die neben den Möglichkeiten der Nutzung neuer Technologien wie KI beispielsweise auch der Frage nachgehen, welche Faktoren die Industrie-4.0-Nutzung hemmen und wie diese überwunden werden können.
Das Impulspapier basiert auf Diskussionen, die im Kontext der Forschungsklausur Industrie 4.0 am 24. und 25. Februar 2025 des BMFTR (ehemals BMBF) geführt wurden. Hier diskutierten der Forschungsbeirat Industrie 4.0 und weitere geladene Gäste auf Einladung des BMFTR zu den Zukunftsperspektiven der Forschungsförderung im Bereich der vernetzten Wertschöpfung.
Das vollständige Impulspapier steht auf der Website der acatech.
