Die beiden aktuellen Referenzarchitekturmodelle für Industrie 4.0, nämlich RAMI und IIRA, werden eingeführt. Außerdem werden die grundlegenden Standards und Normen für Software-Komponenten in vernetzten Industrieanlagen benannt. Softwarearchitekten und Systementwicklern gibt der Leitfaden damit eine Orientierung für den Umgang mit den heterogenen IT-Technologien in Industrie 4.0 und für die Gestaltung von sicheren Softwarearchitekturen in diesem anspruchsvollen Umfeld.
Beide Referenzarchitekturen verfolgen ein gemeinsames Ziel: die Schaffung eines einheitlichen Ordnungsschemas mit einer wohldefinierten Terminologie, das eine Grundlage für ein gemeinsames Verständnis zwischen verschiedenen Stakeholdern bei der Entwicklung von komplexen Technologien bietet. Generell könnte die Weiterentwicklung der Referenzarchitekturen durch eine interaktive, web-basierte Umgebung gefördert werden. Eine solche interaktive Umgebung, z. B. im Rahmen der Plattform Industrie 4.0, würde eine Möglichkeit bieten, sich mit ähnlich aufgestellten Projekten zu vernetzen, eine gemeinsame Strukturierung der technologischen Lösungen durch die Einordnung in RAMI 4.0 (bzw. IIRA 1.7) vorzunehmen und voneinander in der Entwicklung und Wiederverwendung von Technologien und bereits bestehenden Konzepten oder auch Geschäftsmodellen zu profitieren.
Der Leitfaden bietet eine Checkliste für Anwender mit Hinweisen zu vertiefenden Informationen. Danach werden die bekanntesten und in der Praxis weit verbreiteten allgemeinen Methoden beleuchtet. Im Anschluss daran werden die spezifischen auf Industrie 4.0 fokussierten Methoden und die Instrumente, die im Rahmen des Projekts GEMINI entwickelt wurden, beschrieben. Des Weiteren werden grundlegende Fragestellungen, wie sich ändernde Wertschöpfungsketten, unterschiedliche Geschäftsmodelldefinitionen sowie Herausforderungen und Potenziale für neue Geschäftsmodelle, erörtert.
Trotz der Dominanz US-amerikanischer Unternehmen, sollte nicht der Schluss gezogen werden, Unternehmen aus Deutschland seien nicht in der Lage, sich auf datenbasierte Geschäftsmodelle im industriellen Bereich zu spezialisieren und neu entstehende Geschäftsfelder zu besetzen. Voraussetzung dafür ist jedoch zunächst die gemeinsame Schaffung einheitlicher Standards (De-jure oder De-facto) für künftige Systemschnittstellen und Informationsarchitekturen, mit denen eine schnelle Marktdurchdringung erreicht werden kann. Gerade innovative mittelständische Unternehmen können zu den Gewinnern der Digitalisierung werden, wenn es ihnen gelingt, ihre Geschäftsmodelle anzupassen und Chancen der digitalen Transformation für sich zu nutzen.
Hierfür bieten insbesondere Kooperationen von etablierten Unternehmen mit innovativen Start-ups ein großes Potenzial. Bewährte Marktpositionen auf der einen und neue Ideen sowie unkonventionelle Methoden auf der anderen Seite ergeben eine gute Verbindung, um die Herausforderungen von Industrie 4.0 durch die gemeinsame Entwicklung von neuen Geschäftsmodellen und Wertschöpfungsstrategien zu bewältigen.
Die Produktionstechnik ist ein bedeutender Wirtschaftsfaktor in Deutschland. Die Digitalisierung der Produktion, oftmals zusammengefasst unter dem Schlagwort Industrie 4.0, stellt die Produktionstechnik vor ganz neue Herausforderungen.Industrie 4.0 induziert umfangreiche qualitative Veränderungen im produzierenden Gewerbe mit signifikanten Auswirkungen auf bestehende und zukünftige Wertschöpfungsketten. Gleichzeitig sind aber gerade kleine und mittlere Unternehmen (KMU) in sich dynamisch entwickelnden und verändernden Wertschöpfungsketten ein Hauptbetroffener dieses neuen Paradigmas. Es ist daher nicht verwunderlich, dass KMU dem Thema Industrie 4.0 verunsichert gegenüberstehen, da für diese oftmals nicht klar ist, was diese Form des industriellen Transformationsprozesses bedeutet bzw. wann und wie sie diesem am besten begegnen.
Cluster-Initiativen bzw. regionale Netzwerke repräsentieren in der Regel eine signifikante Anzahl von Akteuren einer gesamten Wertschöpfungskette, und haben sich in der Vergangenheit als gutes Instrument erwiesen, Unternehmen in Hinblick auf deren Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit wirkungsvoll zu unterstützen. Viele von diesen haben wirkungsvolle Dienstleistungen und Services im Sinne ihrer Mitglieder, vorwiegend KMU, implementiert, die helfen, zukünftige Entwicklungen richtig einzuschätzen bzw. sich gegenüber Trends angemessen zu positionieren. Können daher Cluster-Initiativen auch im Kontext Industrie 4.0 eine nachhaltige Rolle als Coach und Mittler zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Politik einnehmen?
An einer ersten Sachstandsanalyse nahmen sieben der leistungsfähigsten Clustermanagements aus Baden-Württemberg teil, welche alle mit dem Baden-Württemberg Exzellenz-Label ausgezeichnet sind. Die Region Baden-Württemberg wurde vor allem deswegen ausgewählt, weil sie im Bereich der Produktionstechnik eine führende Rolle in Deutschland einnimmt.
Technische Systeme, wie Fahrerlose Transportsysteme, RFID-basierte Logistiksysteme oder kooperierende, assistierende Roboter sind durch eigene Handlungen geprägt, die neue Anforderungen an Sicherheit und die Strukturierung von Arbeitsprozessen in der Wirtschaft nach sich ziehen. Technik im autonomen Einsatz erfordert neue Schnittstellen für die Kooperation von Mensch und System.
Im Rahmen der Begleitforschung zum BMWi-Förderprogramm AUTONOMIK werden Untersuchungen durchgeführt, welche Technologieentwicklungen nötig sind, um diese Herausforderungen zu meistern. Es werden Risikoanalysen thematisiert, die einen möglichst problemlosen und effektiven Einsatz autonomer Systeme durch optimale Mensch-Technik-Interaktion möglich machen.
Der Siegeszug der Robotik in Produktionsumgebungen ist nicht mehr aufzuhalten. Nicht zuletzt die rasante Entwicklung der Robotik hat einen großen Anteil an der internationalen Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft. Glaubt man den Experten, steht uns nun nach einem halben Jahrhundert der dominanten Industrierobotik ein halbes Jahrhundert der Servicerobotik bevor. Die Zahlen belegen diesen Trend.
Im Vordergrund stehen hier die Zahlen für Servicerobotikprodukte im Bereich Militär, Sicherheit, Überwachung,Reinigung und mobile Plattformen. Hieraus kann zumindest für Serviceroboter zur Überwachung und Intervention sowie autonom agierende Serviceroboter ein spürbares Marktwachstum in den nächsten zehn Jahren abgeleitet werden.
Aber nicht nur die Zahlen belegen das wirtschaftliche Potenzial der Servicerobotik. In einer durch den demographischen Wandel beständig älter werdenden Gesellschaft gewinnt die Rolle assistierender Serviceroboter sowohl im privaten als auch betrieblichen Kontext zunehmend an Bedeutung. Im Jahr 2035 wird in Deutschland mehr als die Hälfte der Bevölkerung 50 Jahre oder älter und jeder Dritte älter als 60 Jahre sein. Qualifizierte Mitarbeiter werden ein knappes Gut. Daher ist zu erwarten, dass der Servicerobotik eine wesentliche Rolle in der industriellen Produktion zufallen wird, um die wachsende demographische Lücke zu füllen.
Diese Publikation wurde im Rahmen der Begleitforschung zum BMWi-Förderprogramm AUTONOMIK erstellt.
Die achte Ausgabe mit dem Titel „Digitale Geschäftsmodelle: Erfolgsfaktoren und Praxisbeispiele“ vereint wissenschaftliche Expertenbeiträge, die eine systematische Definition digitaler Geschäftsmodelle liefern sowie Methodenwissen und Vorgehensweisen zur Digitalisierung eigener Geschäftsprozesse übermitteln, mit Praxisfälle kleiner und mittlerer Unternehmen. Diese lösungsorientierten Beispiele zeigen auf, wie Betriebe bislang mit den Herausforderungen rund im digitale Geschäftsmodelle umgegangen sind.
Smart Services können unseren Alltag vereinfachen. Im Gesundheitswesen kann beispielsweise eine App dazu beitragen, die Behandlungsqualität zu verbessern, indem Patientendaten sicher an die betreuenden Ärzte übertragen werden und so eine passgenaue Behandlung chronisch Kranker auch zwischen den Visiten ermöglicht wird. Ein weiteres Beispiel findet sich in der Landwirtschaft: Schon heute sind landwirtschaftliche Maschinen mit einer umfangreichen Sensorik ausgestattet, die Daten sammelt. Alle gesammelten Informationen sollen künftig mit Topologiedaten und Wetterprognosen kombiniert werden, wodurch optimale Dünge- und Erntestrategien möglich sind. So können Ressourcen geschont und gleichzeitig bessere Erträge erzeugt werden. Auch in vielen weiteren Bereichen bietet sich sowohl etablierten als auch jungen Unternehmen die Chance, durch intelligente Dienste neue Geschäftsmodelle und Produktionsprozesse zu entwickeln.
Die Entwicklung von Smart Services eröffnet zahlreicheneue Möglichkeiten für Unternehmer und Bürger: SmartServices werden nicht nur in produzierenden Betriebenerwartet, sondern in allen digital vernetzten Wirtschaftsbereichen wie z.B. der Logistik, der Energiewirtschaft, im Gesundheitswesen, im Finanzsektor und in der Medienwirtschaft. In unserem alltäglichen Leben werden bereits digitale Dienstangebote genutzt, wie zum Beispiel beim Trackingvon Paketen oder in Apps auf unseren Smartphones, um einnahegelegenes Auto über eine Car-Sharing-App zu buchenoder die aktuell günstigste Verbindung im öffentlichen Nahverkehr zu finden. Diese Dienstangebote werden umsoattraktiver und nutzerfreundlicher, je stärker eine übergreifende Vernetzung zwischen ihnen stattfindet. Dabei istbesonders wichtig, dass die Transparenz und Sicherheit im Umgang mit sensiblen, personenbezogenen Daten immer an erster Stelle steht.
Diese Publikation entstand im Rahmen der Begleitforschung zum Programm "Smart Service Welten I" des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.