Industrie 4.0

Die Wirtschaft steht an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution. Durch das Internet getrieben, wachsen reale und virtuelle Welt zu einem Internet der Dinge zusammen. Mit dem Projekt Industrie 4.0 wollen wir diesen Prozess unterstützen.

Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 zielt darauf ab, die deutsche Industrie in die Lage zu versetzen, für die Zukunft der Produktion gerüstet zu sein. Sie ist gekennzeichnet durch eine starke Individualisierung der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten (Großserien-) Produktion. Kunden und Geschäftspartner sind direkt in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse eingebunden. Die Produktion wird mit hochwertigen Dienstleistungen verbunden. Mit intelligenteren Monitoring- und Entscheidungsprozessen sollen Unternehmen und ganze Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit gesteuert und optimiert werden können.

Chance für die Industrie

Die deutsche Industrie hat jetzt die Chance, die vierte industrielle Revolution aktiv mitzugestalten. Dabei lassen sich neuartige Geschäftsmodelle und erhebliche Optimierungspotenziale in Produktion und Logistik erschließen. Mit dem Zukunftsprojekt Industrie 4.0 wollen wir diesen Prozess unterstützen.

Forschungsagenda Industrie 4.0

International steht Industrie 4.0 heute für die Digitalisierung der Industrie. Dabei entstand Industrie 4.0 erst 2011 als Zukunftsprojekt im Rahmen der Hightech-Strategie. Acatech - die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften - hat 2013 eine Forschungsagenda und Umsetzungsempfehlungen vorgestellt, die auf Betreiben des Bundesforschungsministeriums (BMBF) ausgearbeitet wurde. Dies baute auf der "Nationale Roadmap Embedded Systems" auf.

Nach kurzer Zeit sind heute erste Maschinen und Anlagen für Industrie 4.0 verfügbar: Industrie 4.0 hält in die Fabrikhallen Einzug. Nun geht es um Planungssicherheit, klare Strategien und die Begrenzung wirtschaftlicher Risiken - hier müssen gute Lösungen gefunden werden, um auch den Mittelstand zu erreichen. Das BMBF hilft hier mit Einführungsstrategien und Umsetzungsempfehlungen aus der „Hallenboden“-Fördermaßnahme.

Die nächste Stufe der Forschung für Industrie 4.0 folgt aus dem grundlegenden Wandel von Produktionsabläufen und Arbeitsprozessen. Das Management ist gefordert, um die für Industrie 4.0 geforderte Flexibilität in der Praxis zu entwickeln und mit mehr Eigenverantwortung und Autonomie für die Mitarbeiter die Produktivität zu steigern. Dafür sind neue Kompetenzen zu entwickeln, zu denen Acatech neue empirische Ergebnisse in der Studie „Kompetenzen für Industrie 4.0 – Qualifizierungsbedarfe und Lösungsansätze“ vorgelegt hat. Zur Ausgestaltung des Wandels hat das BMBF Anfang 2016 die Förderprogrammlinie „Zukunft der Arbeit“ aufgelegt. Denn nur durch gezielte Forschung haben wir die Chance, Arbeitsprozesse sowohl im Sinne der Beschäftigten als auch der Unternehmen flexibel und passfähig zu gestalten.

Förderung des Bundesforschungsministeriums

Die Bundesregierung hat Vorschläge aus diesem Expertenkreis schon vorab aufgegriffen und setzt seither die Forschungsagenda Industrie 4.0 um. Das BMBF hat für diese Forschungsarbeiten bisher Fördermittel in Höhe von über 470 Millionen Euro bewilligt und eingeplant. Die Forschungsarbeiten werden in Themenfeldern verfolgt, zu denen bisher sieben Förderbekanntmachungen veröffentlicht wurden. Das Bundeswirtschaftsministerium engagiert sich zudem ebenfalls in der Forschungsförderung mit Fördermitteln bis zu 80 Millionen Euro. Parallel dazu hat sich das Bundeswirtschaftsministerium insbesondere auf den Schwerpunkt Standardisierung und Regulierung konzentriert.

Die aktuelle Debatte zu Industrie 4.0 in der Praxis zeigt eine recht genaue Auseinandersetzung mit den bei Industrie 4.0 verfolgten Zielen. Das Bundesforschungsministerium setzt in seiner Aktionsstrategie vier zentrale Schwerpunkte:

Mittelstand

Industrie 4.0 ist derzeit immer noch eine Forschungsagenda.  Es gibt heute nur sehr wenige Produkte oder Umsetzungsleitfäden, die Investitionsentscheidungen erleichtern. Noch nicht definierte Standards erlauben derzeit keine belastbaren Aussagen, welche Technik sich für Industrie 4.0 als zukunftsfähig erweist. Um nicht auf die Etablierung von Standards warten zu müssen, hat das BMBF eine besonders auf den Mittelstand ausgerichtete Fördermaßnahme aufgelegt, um Industrie 4.0 auch "auf den Hallenboden" zu bringen.

Dabei werden gezielt

  • Werkzeuge zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung entwickelt, die eine Investitionsabsicherung und Aussagen über die Zukunftsfähigkeit von Technologien für Industrie 4.0 erlauben;
  • Spezifische Lösungsansätze (best practice) für den Mittelstand gefördert, um anhand übertragbarer Lösungen Adaptionsprozesse zu erleichtern;
  • Einführungsstrategien und Umsetzungsempfehlungen für den Umbau gefördert, die als Handreichungen, Checklisten und Musterverfahren möglichst konkrete Umsetzungshilfen liefern.

Standards und IT-Architekturen

Ein wichtiger Ansatz ist die in der Plattform Industrie 4.0 von ZVEI, VDMA und BITKOM vorangetriebenen Arbeit an einer "Referenzarchitektur Industrie 4.0" – RAMI 4.0. Sie wird nicht nur zur Grundlage für die Standardisierung, sondern konkretisiert durch weiter ausgearbeitete Referenzmodelle.

Technische Standards allein reichen jedoch nicht aus. Der größte Teil der Wertschöpfung im Maschinen- und Anlagenbau, aber auch in der Automatisierung besteht heute schon aus der Softwareentwicklung. Deren Komplexität nimmt weiter stark zu. Softwaresysteme für Industrie 4.0 müssen ökonomisch tragfähig produziert werden, leistungsfähig und zuverlässig sein und trotz wachsender Komplexität beherrschbar bleiben. Zu den vom BMBF geförderten Werkzeuge werden im Projekt SPEDIT Einführungshilfen entwickelt.  Darüber fördert das BMBF weiter gehende Lösungsansätze, mit denen ein Software-„Basissystem Industrie 4.0“ auf dem RAMI 4.0-Modell aufgebaut wird.

IT-Sicherheit

Die am häufigsten insbesondere im Mittelstand geäußerte Befürchtung ist, dass bei Industrie 4.0 die Daten nicht sicher seien, Geschäftsgeheimnisse verloren gehen und sorgfältig gehütetes Wissen der Unternehmen der Konkurrenz offenbart würde. Diese Befürchtungen nimmt das BMBF sehr ernst und fördert daher das Referenzprojekt für IT-Sicherheit in der Industrie 4.0 „IUNO“. Im Projekt soll insbesondere gezeigt werden, wie in konkreten Anwendungsfällen Angriffspunkte für Hacker minimiert werden können. Mit den ersten praktischen Ergebnisse für den Mittelstand führt das Projekt ab 2017 verstärkt Transfermaßnahmen durch. IT-Sicherheit für Industrie 4.0 ist zudem ein Schwerpunkt im neuen IT-Sicherheitsforschungsprogramm der Bundesregierung.

Qualifikation

Die mit Industrie 4.0 einher gehende Integration von IT in den Produktionsprozess bedeutet massive Änderungen bei den Arbeitsinhalten und eine Erweiterung von Qualifikationsprofilen der Facharbeiter in den Betrieben, der praxiserfahrenen Ingenieure und vor allem der Auszubildenden. Die Anpassung der Aus- und Fortbildungsqualifikation wird derzeit mit den Sozialpartnern vorbereitet. Dazu werden die neuen Bedarfe erhoben und analysiert.

Damit die Beschäftigten die neuen Chancen nutzen können, sind neue Ideen für Arbeitsgestaltung, Kompetenzentwicklung und Präventionskonzepte zu entwickeln. Diese Forschung ist Teil des Programms "Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen", welches die erste Umsetzungsmaßnahme der neuen Hightech-Strategie ist.

Vernetzte Produktion: In der Industrie 4.0 trifft klassischer Maschinenbau auf innovative Software. © Thinkstock/ozgursengelli