Engineering im Umfeld von Industrie 4.0 - Einschätzungen und Handlungsbedarf Michael Abramovici, Otthein Herzog (Hrsg.) - Acatech
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acatech STUDIE Engineering im Umfeld von Industrie 4.0 Einschätzungen und Handlungsbedarf Michael Abramovici, Otthein Herzog (Hrsg.)
acatech STUDIE Engineering im Umfeld von Industrie 4.0 Einschätzungen und Handlungsbedarf Michael Abramovici, Otthein Herzog (Hrsg.)
Die Reihe acatech STUDIE In dieser Reihe erscheinen die Ergebnisberichte von Projekten der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften. Die Studien haben das Ziel der Politik- und Gesellschaftsberatung zu technikwissen- schaftlichen und technologiepolitischen Zukunftsfragen. Alle bisher erschienenen acatech Publikationen stehen unter www.acatech.de/publikationen zur Verfügung.
Inhalt Vorwort 5 Kurzfassung 7 Projekt 9 1 Einleitung 11 2 Konzept der Studie 12 2.1 Zielsetzung 12 2.2 Vorgehensweise und Methodik 12 3 Ergebnisse 14 3.1 Professioneller Hintergrund der Befragten 14 3.2 Themenfeld Industrie 4.0 15 3.3 Themenfeld smarte Produkte und Services 17 3.4 Themenfeld Engineering 22 3.5 Themenfeld Engineering-Methoden und Engineering-IT-Werkzeuge 24 3.6 Themenfeld Migration von Organisationsstrukturen 26 4 Handlungsbedarf für das Engineering im Umfeld von Industrie 4.0 28 Literatur 30 Anhang 34 Abbildungsverzeichnis 45 Abkürzungsverzeichnis 46
4
Vorwort
traditionelle Engineering-Lösungen an die neue Generation
Vorwort smarter Produkte und Services im Kontext von Industrie 4.0 an-
zupassen beziehungsweise zu erweitern (Engineering 4.0).
Mit Einführung des Begriffs „Industrie 4.0“ vor etwa fünf Jahren Ziel der vorliegenden Studie war es, die Positionierung und den
ist diese neue Stufe der digitalen Transformation der Industrie zu Stellenwert des Engineering im Bereich Industrie 4.0 zu unter
einer zentralen Angelegenheit geworden – für acatech, die Politik, suchen sowie Problemschwerpunkte und Handlungsbedarfe in
die Industrie, die Medien und die Gesellschaft. Zahlreiche Publika- diesem Umfeld zu identifizieren. Dazu führte die acatech Arbeits-
tionen und Studien sind seither zu diesem Thema erschienen. Etli- gruppe Interviews und einen Workshop mit erfahrenen Fach
che Fachverbände gründeten eigene Industrie 4.0-Arbeitsgruppen; leuten aus Industrieunternehmen durch.
verbandsübergreifend wurde die Plattform Industrie 4.0 etabliert.
In den Jahren 2013 und 2015 erarbeitete acatech konkrete Umset- Die vorliegende Publikation fasst die Ergebnisse der Arbeits
zungsempfehlungen für die beiden Zukunftsprojekte der Bundes- gruppe zusammen und bildet eine solide Grundlage für eine de-
regierung Industrie 4.0 und Smart Service Welt. Auch mehrere For- taillierte Folgestudie, die im Rahmen der Plattform Industrie 4.0
schungsprogramme, -initiativen und -projekte wurden in den erstellt werden soll.
letzten drei Jahren im Umfeld von Industrie 4.0 angestoßen.
Für die Mitarbeit an dieser Studie sowie den intensiven Gedan-
Im Jahr 2014 gründete acatech die interdisziplinäre Arbeits kenaustausch bedanken wir uns beim Projektteam, bei den be-
gruppe Industrie 4.0 – Engineering of Smart Products and gleitenden Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern von acatech so-
Services mit dem Ziel, bestehende Aktivitäten in diesem Bereich wie bei allen Fachleuten, die an den Interviews und am
zu analysieren und relevante Lücken aufzudecken. Rasch zeigte Workshop teilgenommen haben. Unser Dank gilt auch dem
sich, dass die aktuellen Publikationen, Umsetzungsempfehlun- acatech Förderverein sowie den Firmen Siemens und UNITY für
gen und Aktivitäten mehrheitlich die intelligente Fabrik (Smart ihre finanzielle Unterstützung, ohne die diese Studie nicht rea-
Factory) fokussierten. Das höchste wirtschaftliche Potenzial von lisierbar gewesen wäre.
Industrie 4.0 sah aber die Arbeitsgruppe in neuen, „intelligen-
ten“ Produkten und Services (smarte Produkte und Services).
Da für deutsche Unternehmen Produkt/Service Engineering Prof. Dr.-Ing. Prof. Dr.
ein Alleinstellungsmerkmal und wichtiger Erfolgsfaktor im in- Michael Abramovici Otthein Herzog
ternationalen Wettbewerb ist (German Engineering), sah die Ruhr-Universität Bochum Jacobs University und
Arbeitsgruppe einen enormen Handlungsbedarf darin, Universität Bremen
5Kurzfassung
oder über das Internet mit ihm vernetzt sein. Die Grenze zwi-
Kurzfassung schen physischen Produktanteilen und Services smarter Produkte
ist fließend. Somit sind smarte Produkte nichts anderes als smar-
te Produkt-Service-Systeme (PSS), die in Verbindung mit neuen
Engineering im Zusammenhang mit Industrie 4.0 stellt disruptiven Geschäftsmodellen die größten wirtschaftlichen
eine gänzlich neue Herausforderung mit einer Vielzahl Potenziale innerhalb von Industrie 4.0 versprechen.
offener Fragen für alle Phasen des Produktlebenszyklus
Ein effektives Engineering smarter Produkte innerhalb von In-
dar. Vernetzte smarte Produkte und Services eröffnen
dustrie 4.0 (Engineering 4.0) wird zum zentralen Erfolgsfaktor
grundlegend neue Potenziale für Innovationen und für deutsche Unternehmen.
neue Geschäftsfelder. Im Rahmen intensiver Gespräche Der Rolle des Engineering in deutschen Unternehmen wird
mit Vertreterinnen und Vertretern aus der Wirtschaft eine zunehmende Bedeutung im Kontext von Industrie 4.0
wurden einige dieser Fragen und Innovationspotenzia- zugesprochen.
le adressiert und bewertet. Die wichtigsten Erkenntnis-
Bestehende Engineering-Lösungen sind für smarte Produkte
se werden im Folgenden zusammengefasst:
innerhalb von Industrie 4.0 nur begrenzt geeignet.
Aktuelle Prozesse, Methoden, IT-Werkzeuge, Organisationsstruk-
Das Thema Industrie 4.0 ist in der Industrie angekommen. turen und Kompetenzen im Engineering sind zum Teil zu kom-
Die meisten Unternehmen in Deutschland befassen sich bereits plex, zu unflexibel und nicht ausreichend für das Enginee-
mit verschiedenen Aspekten von Industrie 4.0 in Form von ring 4.0 geeignet.
Potenzialanalysen, Forschungs- oder Pilotprojekten.
Es besteht ein enormer Bedarf an Forschung und Kompetenz-
Ein zunehmend breites Verständnis von Industrie 4.0 setzt entwicklung im Bereich des Engineering 4.0.
sich in der Wirtschaft durch. Vorhandene Engineering-Lösungen müssen für smarte Produkte
Immer mehr Unternehmen in Deutschland verbinden mit Indus- und für eine Integration mit anderen Industrie 4.0-Komponenten
trie 4.0 über die intelligente Fabrik (Smart Factory) hinaus auch angepasst und erweitert werden. Eine Vielzahl neuer Enginee-
die digitale Transformation von Produkten, Services, Geschäfts- ring-Lösungen muss entwickelt werden, die von den neuesten In-
modellen sowie allen Phasen der Produkt- und Service-Lebens novationen der Informations- und Kommunikationstechnologien
zyklen. Industrie 4.0 wird heute als Ergebnis der Durchdringung Gebrauch machen (Smart Engineering). Für die im Engineering
der traditionellen Industrie mit den neuesten IKT-Innovationen benötigten Kompetenzen ergibt sich daraus ein hoher
und dem Internet der Daten, Menschen, Services und Dinge Entwicklungsbedarf.
(Internet of Everything) verstanden.
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass Enginee-
Im Mittelpunkt von Industrie 4.0 stehen neben der Smart Factory ring innerhalb von Industrie 4.0 eine zentrale und zunehmende
auch smarte Produkte und Services. Bedeutung hat – und in diesem Umfeld enorme Handlungsbe-
Die deutsche Industrie erkennt zunehmend, dass die neue Stufe darfe bestehen. Die Studie bildet somit eine solide Basis für
der Digitalisierung zunächst traditionelle Industrieprodukte zu eine detailliertere empirische Untersuchung. Die konkreten Be-
smarten Produkten machen wird. Smarte Produkte werden ver- darfe und detaillierte Handlungsempfehlungen für Forschung,
stärkt als intelligente mechatronische Systeme mit einer Kommu- Industrie und Politik sollen anhand einer Folgestudie zum Engi-
nikationsfähigkeit (Cyber-Physische Systeme) verstanden, die zu- neering smarter Produkte erarbeitet und definiert werden; die-
sätzlich digitale Services (smarte Services) beinhalten. Smarte se ist im Rahmen der nationalen Plattform Industrie 4.0 bis
Services können in das physische Produkt entweder eingebettet Mitte 2017 geplant.
7Projekt
–– Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Karlsruher Institut für
Projekt Technologie/acatech
–– Philip Gebus, Ruhr-Universität Bochum
–– Dr.-Ing. Haygazun Hayka, Fraunhofer-Institut für Produk
Projektleitung tionsanlagen und Konstruktionstechnik
–– Dr.-Ing. Jorge Posada, Vicomtech-IK4
–– Prof. Dr.-Ing. Michael Abramovici, Ruhr-Universität Bochum/ –– Prof. Dr. Martin Schottenloher, Ludwig-Maximilians-
acatech Universität München/acatech
–– Prof. Dr. Otthein Herzog, Universität Bremen und Jacobs –– Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark, Technische Universität Berlin
University Bremen/acatech –– Dr.-Ing. Daniel Steffen, UNITY AG
–– Prof. Dr. André Stork, Fraunhofer-Institut für Graphische
Datenverarbeitung IGD
Autoren –– Prof. Dr. Michael Waidner, Technische Universität
Darmstadt
–– Prof. Dr.-Ing. Michael Abramovici, Ruhr-Universität Bochum/ –– Prof. Dr.-Ing. habil. Petra Winzer, Bergische Universität
acatech Wuppertal/acatech
–– Philip Gebus, Ruhr-Universität Bochum
–– Prof. Dr. Otthein Herzog, Universität Bremen und Jacobs
University Bremen/acatech Projektkoordination
–– Dr.-Ing. Christoph Vornholt, acatech Geschäftsstelle
Projektgruppe
–– Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl, Technische Universität Projektlaufzeit
Darmstadt/acactech
–– Dr.-Ing. Roman Dumitrescu, Exzellenzcluster it’s OWL 01/2015 bis 06/2016
–– Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner, Technische Universität
Kaiserslautern
–– Prof. em. Dr.-Ing. José Luis Encarnação, Technische Finanzierung
Universität Darmstadt/acatech
–– Prof. Dr.-Ing. Klaus Feldmann, Friedrich-Alexander- acatech dankt dem acatech Förderverein und den Firmen
Universität Erlangen-Nürnberg/acatech Siemens sowie UNITY für ihre finanzielle Unterstützung.
–– Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Gerhard Fettweis, Technische
Universität Dresden/acatech
9Einleitung
deuten jedoch darauf hin, dass hier in Verbindung mit neuen, zum
1 Einleitung Teil disruptiven Geschäftsmodellen große Chancen für die Indust-
rie liegen. Für deutsche Unternehmen, zu deren Stärken das Engi-
neering innovativer Produkte und Dienstleistungen zählt (German
Die vierte industrielle Revolution – bezeichnet als Industrie 4.0 – Engineering), ist das Thema von zentraler Bedeutung, um die lang-
wird die Wirtschaft in den kommenden Jahren vor enorme He fristige Wettbewerbsfähigkeit zu sichern.
rausforderungen stellen. Die Echtzeit-Vernetzung von Produkten,
Prozessen und Infrastrukturen wird sich in erheblichem Maße auf Von acatech wurde der große Handlungsbedarf beim Engineering
Einleitung
Produktion, Geschäftsmodelle, Produkte und Services sowie die im Umfeld von Industrie 4.0 früh erkannt und bereits 2012 in ei-
Arbeitswelt auswirken. Diese Veränderungen gilt es wissen- ner Publikation4 dokumentiert. Ziel der 2014 gegründeten inter-
schaftlich und interdisziplinär vernetzt zu begleiten. disziplinären acatech Arbeitsgruppe Industrie 4.0 – Engineering of
Smart Products and Services ist es, diesen wichtigen Themenkom-
Eine Vielzahl an Studien zum Thema Industrie 4.0 wurde in den ver- plex näher zu beleuchten. Mit der vorliegenden Studie will die Ar-
gangenen Jahren bereits veröffentlicht (siehe Anhang A). Bran- beitsgruppe eine solide Grundlage für die weitere Forschung und
chenverbände wie der Verein Deutscher Ingenieure (VDI), der Ver- die Ableitung von Handlungsempfehlungen für das Engineering
band Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA), der im Bereich Industrie 4.0 schaffen. Zu diesem Zweck wurde analy-
Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI), der siert, welche Sicht Fachleute aus der Industrie auf das Engineering
Verband der Automobilindustrie (VDA) und der Bundesverband In- von smarten Produkten und Services haben.
formationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien (Bit-
kom) gründeten eigene Arbeitsgruppen; verbandsübergreifend wur- Dabei sollten folgende Fragen geklärt werden:
de die nationale Plattform Industrie 4.0 geschaffen. Im Rahmen der
Hightech-Strategie der Bundesregierung haben die Arbeitsgruppen §§ Wie interpretieren Unternehmen den Begriff „Industrie 4.0“
Industrie 4.01 und Smart Service Welt2 in den Jahren 2013 bis 2015 und welche Aktivitäten treiben sie in diesem Bereich voran?
unter Beteiligung mehrerer acatech Mitglieder Umsetzungsempfeh- §§ Werden in den Unternehmen die großen Veränderungs
lungen für die Industrie 4.0 erarbeitet. Im selben Zeitraum haben potenziale für Produkte, Services und Geschäftsmodelle im
die Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF) sowie für Industrie 4.0-Umfeld erkannt?
Wirtschaft und Energie (BMWi) mehrere Forschungsprogramme §§ Werden diese als Teil der Industrie 4.0-Transformation be-
ausgeschrieben, aus denen eine Vielzahl an laufenden und bereits trachtet?
abgeschlossenen Forschungs-Verbundprojekten resultierte. Eine §§ Sind die Begriffe „smartes Produkt“ und „smarter Service“ in
von acatech und dem BMBF realisierte internationale Indus der Industrie geläufig?
trie 4.0-Benchmarkstudie (INBENZHAB) ist kürzlich erschienen.3 §§ Welche Eigenschaften und Komponenten werden dort damit
assoziiert?
Der Fokus der aktuellen Forschungsprogramme und -initiativen §§ Wie wird das Engineering in der Industrie heute positioniert
im Kontext von Industrie 4.0 liegt zumeist auf der Produktion und interpretiert?
oder Infrastrukturthemen (IT-Plattformen, Datensicherheit, Ar- §§ Werden die Veränderungen des Engineering im Umfeld von
beitsplatzveränderungen, wirtschaftliche Potenziale etc.). Selten Industrie 4.0 erkannt?
wird hingegen thematisiert, wie sich Produkte, Services und die §§ Welche Bedeutung hat das Engineering innerhalb von Indus-
entsprechenden Geschäftsmodelle im Rahmen von Industrie 4.0 trie 4.0-Strategien im Unternehmen?
verändern; insbesondere die mit ihr verbundene Umgestaltung §§ Welche Veränderungen der Organisation sind im Enginee-
des Engineering wurde in bestehenden Studien, Arbeitskreisen ring innerhalb von Industrie 4.0 zu erwarten?
und Projekten bislang kaum adressiert. §§ Worin bestehen die wichtigsten Probleme beim Engineering
in der Industrie 4.0-Transformation?
Erfolgreiche Beispiele aus der digitalen Wirtschaft sowie erste in- §§ Sieht die Industrie grundsätzlich Handlungsbedarf für das
dustrielle Pilotprojekte dieser neuen Produkt- und Dienstleistungs- Engineering im Bereich Industrie 4.0? Falls ja, welche sind
generation (sogenannte smarte Produkte und smarte Services) die wichtigsten?
1| Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft/acatech 2013.
2| Arbeitskreis Smart Service Welt/acatech 2015.
3| HNI/WZL 2016.
4| Anderl et al. 2012.
11In einer zweiten Phase wurden telefonische Interviews mit
2 Konzept der Studie 67 Fachleuten aus der Industrie geführt. Wichtigstes Kriterium
bei der Auswahl waren mehrjährige Erfahrungen im Engineering
innerhalb der Industrie 4.0. Die Interviews wurden zwischen Au-
2.1 Zielsetzung gust und Oktober 2015 geführt. Da das Ziel der Studie darin be-
stand, das Meinungsbild ausgewiesener Industriefachleute zu
Das übergeordnete Ziel der vorliegenden Studie ist es, anhand erheben, wurde bewusst auf einen statistisch repräsentativen
eines intensiven Dialogs mit Fachleuten aktuelle Interpretatio- Anspruch verzichtet. Aufgrund der umfangreichen Erfahrung der
nen und die Wahrnehmung von Engineering-bezogenen The- Fachleute sowie des durch sie abgedeckten breiten Spektrums
men im Bereich Industrie 4.0 zu erörtern sowie Problemschwer- an Unternehmensbereichen, Branchen und Firmengrößen haben
punkte und erste Handlungsbedarfe zu identifizieren; diese die Ergebnisse jedoch eine hohe Aussagekraft. Sie zeigen wichti-
sollen in einer detaillierten, voraussichtlich 2017 abgeschlosse- ge Tendenzen und Einschätzungen von Vorreiterfirmen der In-
nen Folgestudie genauer untersucht werden. Aus den gewonne- dustrie 4.0 auf und können zur Orientierung beziehungsweise
nen Erkenntnissen sollen konkrete Handlungsempfehlungen für als Grundlage für detaillierte Studien dienen.
Wissenschaft, Industrie und Politik abgeleitet werden.
Konzept der Studie
Für die Interviews wurden ein einheitlicher Fragenkatalog sowie
ein Leitfaden erstellt. Letzterer enthielt Hinweise zur Gesprächs-
2.2 Vorgehensweise und Methodik führung sowie eine Einteilung möglicher Antworten in vorgege-
bene Antwortoptionen, die durch die befragten Fachleute er-
Die Durchführung der Studie gliederte sich in drei konsekutive gänzt werden konnten und sollten. Die Fragen (siehe Anhang B)
Phasen (siehe Abbildung 1). bezogen sich auf folgende Themenkomplexe:
In einem ersten Schritt wurden vorhandene Studien und For- §§ Persönlicher professioneller Hintergrund
schungsinitiativen im Umfeld von Industrie 4.0 erfasst und §§ Verständnis von Industrie 4.0 und aktueller Stand der
analysiert. Ein Auszug der betrachteten Studien ist dem An- firmenspezifischen Aktivitäten
hang A zu entnehmen. Es wurde festgestellt, dass sich bisheri- §§ Smarte Produkte und smarte Services
ge Studien und Forschungsinitiativen überwiegend mit Infra- §§ Verständnis von Engineering und zukünftig dafür benötigte
strukturthemen (beispielsweise Plattformen, IT-Sicherheit) Kompetenzen
befassen oder ihren Fokus auf die Bereiche Smart Factory bezie- §§ Engineering-Methoden und -IT-Werkzeuge
hungsweise Smart Logistics legen. Engineering-bezogene The- §§ Migration von Engineering-Organisationsstrukturen
men innerhalb von Industrie 4.0 wurden nicht oder lediglich
punktuell adressiert. Nur wenige Industrie 4.0-Forschungspro- Die Antworten der Befragten sowie weitere Kommentare, Hin-
jekte (zum Beispiel „mecpro²“5 oder „It’s OWL System Enginee- weise und detaillierte Ausführungen wurden während der Inter-
ring“6) haben einen Engineering-Schwerpunkt. views protokolliert und die Ergebnisse anschließend statistisch
ausgewertet (siehe Kapitel 3).
Studienvorbereitung Persönliche Interviews Workshop mit Fachleuten
Review von Industrie 4.0-Aktivitäten Fragenkatalog-Erstellung Präsentation der Interview-Ergebnisse
Identifizierung geeigneter Fachleute Identifikation von Problem-
Interview-Durchführung Schwerpunkten
Ergebnis-Auswertung Ermittlung von Handlungsbedarf
Abbildung 1: Vorgehensweise bei der Durchführung der Studie
5 | Mecpro 2016.
6 | It’s OWL 2016.
12Konzept der Studie
Abschließend wurden die Ergebnisse ausgewählten Fachleuten sieben Professorinnen und Professoren mit starkem Industrie-
im Rahmen eines Workshops vorgestellt und diskutiert. Ziel war Background sowie zwei Beschäftigte von acatech. Die Mehrheit
es, aktuelle Problemschwerpunkte sowie erste Handlungsbedar- der Workshop-Beteiligten hatte zuvor an den Interviews teilge-
fe für das Engineering im Umfeld von Industrie 4.0 zu identifizie- nommen. Bei der Auswahl wurde insbesondere auf eine mehr-
ren. An dem ganztägigen Workshop, der am 3. März 2016 bei heitliche Vertretung der Industrie geachtet (nähere Informatio-
der Firma UNITY in Paderborn stattfand, nahmen 32 Fachleute nen siehe Anhang D).
teil, darunter 23 Vertreterinnen und Vertreter von Unternehmen,
Konzept der Studie
13(Produktentwicklung und Produktion) und 10 Prozent in IT-
3 Ergebnisse Dienstleistungsunternehmen tätig (siehe Abbildung 2).
Mehr als die Hälfte (54 Prozent) der Befragten sind zudem Mit-
Im Folgenden werden die aus den persönlichen Interviews mit den glied in Industrie 4.0-bezogenen Fachgremien, wie beispielswei-
Fachleuten aus der Industrie gewonnenen Erkenntnisse sowie de- se dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI), dem Verband Deut-
ren Auswertung dargestellt. Dabei erfolgt eine Gliederung in die scher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA), dem Bundesverband
sechs übergeordneten Themenkomplexe: Hintergrund der Inter- Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien
viewten, Industrie 4.0, smarte Produkte und Services, Engineering, (Bitkom), dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektroindus
Methoden und IT-Werkzeuge sowie Organisationsstrukturen. Am trie (ZVEI) oder dem ProSTEP iViP Verein. Diese Gremienzugehö-
Ende jedes Themenkomplexes werden die wichtigsten Erkenntnis- rigkeit unterstreicht die hohe Kompetenz der Interviewten im Be-
se aus den Gesprächen kurz zusammengefasst und diskutiert. reich Industrie 4.0.
Gegliedert nach Branchen stammt mehr als ein Drittel der Be-
3.1 Professioneller Hintergrund der fragten aus dem Maschinen- und Anlagenbau (23 Prozent Ma-
schinenbau, 3 Prozent Anlagenbau und 9 Prozent Automatisie-
Befragten
rungstechnik). Die Informations- und Kommunikationstechnologie
ist mit 18 Prozent und der Wirtschaftszweig Automotive mit
Im Rahmen der persönlichen Interviews wurden insgesamt 9 Prozent vertreten. Einige weitere Branchen sind Aerospace, Me-
67 Fachleute telefonisch anhand des Fragenkatalogs und Inter- dien, Consulting, Forschung und Entwicklung beziehungsweise
viewleitfadens befragt. Eine namentliche Auflistung der Be- Entwicklungsdienstleistungen.
fragten findet sich im Anhang C.
30 Prozent der Befragten gehören Unternehmen mit maximal
Bei den ausgewählten Fachleuten handelt es sich um renom- 499 Beschäftigten, sogenannten kleinen und mittleren Unter-
Ergebnisse
mierte Führungspersönlichkeiten aus der Industrie mit mindes- nehmen (KMU), an. Davon sind 11 Prozent in Unternehmen
tens zehn bis 15 Jahren Engineering-Erfahrung. Sie sind im In- mit maximal 49 Beschäftigten, 20 Prozent in Unternehmen mit
dustrie 4.0-Bereich aktiv, in den Fachkreisen sichtbar und 50 bis 249 Beschäftigten und 1 Prozent in Unternehmen mit
gehören verschiedenen Unternehmensbereichen, Branchen und 250 bis 499 Beschäftigten tätig. 70 Prozent der Befragten ar-
Firmen unterschiedlicher Größe an. beiten in Großkonzernen, wovon 9 Prozent zwischen 500 und
999 und 59 Prozent mehr als 1.000 Arbeitskräfte beschäftigen
42 Prozent der Interviewten tragen eine unternehmensweite Ver- (siehe Abbildung 3).
antwortung, 29 Prozent sind unmittelbar im Engineering-Bereich
Produktbezogener Service Sonstiges
2% 7%
Managementberatung
3%
Forschung und Entwicklung
7%
IT-Dienstleistungen Unternehmensweit
10 % 42 %
Produktentwicklung und Produktion
29 % n = 67
Abbildung 2: Verantwortlichkeit der Befragten
14Ergebnisse
Fachleute bestätigt (siehe Abbildung 4). Allerdings setzt sich in
1–49 der Industrie allmählich eine weitergehende Interpretation
11 %
durch: Mehr als 70 Prozent der Befragten sind der Meinung, dass
sowohl intelligente Produkte (smarte Produkte) als auch intelli-
50–249 > 1.000 gente Services (smarte Services) ein integraler Bestandteil von
20 % 59 %
Industrie 4.0 sind. Außerdem vertreten etwa zwei Drittel der In-
terviewten die Ansicht, dass das Engineering dieser smarten Pro-
250–499
1% dukte und Services (Smart Engineering) ebenso wie Smart Logis-
500–999 n = 66 tics wichtige Elemente von Industrie 4.0 sind. 35 Prozent der
9% Befragten verbinden auch Aspekte der smarten Mobilität mit In-
dustrie 4.0. Nur einzelne wenige Fachleute betrachten Themen
Abbildung 3: Größe der Unternehmen, in denen die wie Smart Home, Smart Security und Smart Data als Bestand
Befragten tätig sind teile von Industrie 4.0.
Das Ergebnis der Befragung hat gezeigt, dass smarte Produkte
3.2 Themenfeld Industrie 4.0 und Services beziehungsweise Smart Engineering neben der
Smart Factory und Smart Logistics zu den wichtigsten Bestand-
Zu Beginn der Interviews wurden das Verständnis der Befrag- teilen von Industrie 4.0 zählen.
ten von Industrie 4.0 sowie eine Einschätzung zu deren Durch-
dringungsgrad in den jeweiligen Unternehmen erfasst. Im Fol- 3.2.2 Stand der Potenzialanalysen von Industrie 4.0
genden werden die detaillierten Ergebnisse zu diesem
Themenkomplex vorgestellt. Ein überraschendes Ergebnis der Befragung ist, dass bereits
84 Prozent der Fachleute die Potenziale von Industrie 4.0 zu-
3.2.1 Verständnis von Industrie 4.0 mindest teilweise für ihr Unternehmen erfasst haben. Dieser
Ergebnisse
Aussage stimmen 42 Prozent voll und 42 Prozent eher zu. Nur
Die Industrie 4.0-Interpretationen sind in der Industrie sehr hete- 16 Prozent der Befragten haben noch keine Potenzialanalyse
rogen und unscharf. Die Analyse von Forschungsprojekten und durchgeführt; davon haben sich nur 5 Prozent noch gar nicht
Studien im Umfeld von Industrie 4.0 hat ergeben, dass der Be- mit den Potenzialen von Industrie 4.0 für ihr Unternehmen be-
griff hauptsächlich mit der intelligenten Fabrik (Smart Factory) in schäftigt (siehe Abbildung 5).
Verbindung gebracht wird; dies wird auch von 94 Prozent der
Stimme gar nicht zu
5%
Smart Factory 94 % Stimme eher nicht zu
11 %
Smart Products 74 %
Stimme voll zu
Smart Logistics 74 % 42 %
Smart Services 73 %
Stimme eher zu
Smart Engineering 71 % 42 %
n = 66
Smart Mobility 35 %
Andere 26 %
Abbildung 5: Umsetzung von Potenzialanalysen zu Industrie 4.0
0 20 40 60 80 100
n = 67
Abbildung 4: Persönliches Verständnis von Industrie 4.0
15Keine 8 Prozent haben die Potenziale analysiert, und 9 Prozent befin-
3% den sich noch in der Orientierungsphase. Nur 3 Prozent der
Potenzialanalyse Unternehmen haben noch überhaupt keine Aktivitäten in die-
8% sem Bereich gestartet (siehe Abbildung 6).
Orientierungsphase
9%
Durchführung Diese sehr positiven Aussagen überraschen, zumal andere Studien
erster Projekte
Umsetzungs- 42 % wie etwa der VDE-Trendreport 20157 ermittelt haben, dass sich nur
roadmap etwa zehn Prozent der deutschen Unternehmen überhaupt opera-
13 %
tiv mit Industrie 4.0 beschäftigen. Ein Interviewpartner begründet
Erfolgreich abge- diese optimistischen Aussagen insbesondere mit der heutigen Un-
schlossene Projekte n = 64
25 % schärfe der Industrie 4.0-Definition: „Das Verständnis von Indus
trie 4.0 wird aktuell völlig unterschiedlich eingeschätzt. Das liegt
Abbildung 6: Stand der Industrie 4.0-Aktivitäten zum einen an der Unschärfe der Definition und zum anderen an
der Bedeutung von Industrie 4.0 für das Unternehmen. Letztere
unterscheidet sich maßgeblich in Abhängigkeit von der Größe des
3.2.3 Unternehmensaktivitäten im Unternehmens.“ Ein weiterer Experte ergänzt: „Es wurden zwar vie-
Industrie 4.0-Umfeld le Projekte im Umfeld abgeschlossen. Jedoch stellt sich die Frage
nach dem Umfang und dem Ziel der Projekte. Man muss hierbei
Neben einer individuellen Auseinandersetzung mit dem The- klar differenzieren zwischen kleinen Pilotprojekten oder umfang-
ma Industrie 4.0 und den damit für das eigene Unternehmen reichen Projekten mit einem konkreten Praxisbezug.“
einhergehenden Potenzialen für das eigene Unternehmen
sind auch konkrete unternehmensweite Aktivitäten in diesem 3.2.4 Zur Umsetzung von Industrie 4.0 erforderliche
Kontext relevant. Unternehmensmaßnahmen
Ergebnisse
Bei 67 Prozent der befragten Unternehmen laufen aktuell kon- Obwohl die interviewten Fachleute Industrie 4.0 primär mit der
krete Projekte zum Thema Industrie 4.0; davon haben 25 Prozent smarten Fabrik in Verbindung bringen, sehen sie die prioritären
bereits Projekte erfolgreich abgeschlossen, 42 Prozent führen ak- Maßnahmen für die Umsetzung der Industrie 4.0-Vision bis zum
tuell erste Projekte durch. 13 Prozent der Unternehmen haben Jahr 2020 in der zunehmenden Vernetzung bestehender Produk-
hierzu bereits eine Roadmap für die Umsetzung ausgearbeitet, te (66 Prozent), in der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle
Zunehmende Vernetzung bestehender Produkte 66 %
Entwicklung neuer Geschäftsmodelle 63 %
Einführung von Methoden und Werkzeugen des Systems und Smart Engineering 61 %
Erweiterung der Funktionalität bestehender Produkte 57 %
Steigender Anteil von mit Produkten gekoppelten Services 57 %
Zunehmende Automatisierung der Produktion 45 %
Andere 21 %
0 20 40 60 80 100
n = 66
Abbildung 7: Erforderliche Entwicklungen zur Realisierung von Industrie 4.0
7 | VDE 2015.
16Ergebnisse
Industrie 4.0
Smart Products
Smart Factory
IoX Smart Logistics
Smart Services
Traditionelle Industrie Smart Engineering
IoX: Internet of Everything …
Abbildung 8: Umfassendes Verständnis von Industrie 4.0 (Quelle: eigene Darstellung)
(63 Prozent) sowie in neuen Engineering-Methoden und -Werk- 3.3 Themenfeld smarte Produkte und
zeugen (61 Prozent). Außerdem sind nach Meinung der Befrag-
Services
ten eine erweiterte Funktionalität bestehender Produkte (57 Pro-
zent) und produktbezogene Services (57 Prozent) essenzielle
Entwicklungsrichtungen. Eine zunehmende Automatisierung der Im zweiten Teil des Interviews wurde zunächst ermittelt, ob die
Produktion – die Befragten verstehen darunter eine flexible Au- Befragten mit den Begriffen „smartes Produkt“ und „smarte Ser-
tomatisierung – für die Realisierung der Industrie 4.0-Vision be- vices“ vertraut sind. Da eine einheitliche Definition fehlt, wurden
trachten nur 45 Prozent der Interviewten als prioritäre Maßnah- die Fachleute nach den Merkmalen und Komponenten gefragt,
me bis 2020 (siehe Abbildung 7). die sie mit diesen Begriffen verbinden. Die Auswertung dieser
Angaben soll die Perspektive der Industrie wiedergeben und zu
3.2.5 Zusammenfassung einer einheitlichen Definition beitragen.
Wenngleich Industrie 4.0 heute primär mit der Smart Factory as- 3.3.1 Vertrautheit mit den Begriffen „smartes
soziiert wird, wird der Begriff doch zunehmend breiter verstan- Produkt“ und „smarte Services“
Ergebnisse
den, im Sinne einer Durchdringung der traditionellen Industrie
mit dem Internet of Everything (IoX). Diese umfassendere Inter- Der Mehrheit der Interviewten sind smarte Produkte bekannt (sie-
pretation von Industrie 4.0 beinhaltet zunehmend smarte Pro- he Abbildung 9). 91 Prozent geben an, sich über die Bedeutung
dukte und Services entlang ihrer gesamten Lebenszyklen. des Begriffs im Klaren zu sein, 56 Prozent kennen sich sogar sehr
gut mit smarten Produkten aus. Lediglich 9 Prozent der Befragten
Das Engineering dieser smarten Produkte und Services (Smart wissen mit dem Terminus nichts anzufangen; davon sind nach ei-
Engineering) wird ebenso wie Smart Logistics in der Industrie genen Angaben nur 6 Prozent eher nicht und lediglich 3 Prozent
neben der smarten Produktion als zentraler Bestandteil von In- gar nicht mit dem Begriff und seiner Bedeutung vertraut.
dustrie 4.0-Lösungen betrachtet (siehe Abbildung 8).
Unternehmen aller Branchen und Größen befassen sich bereits in
Stimme gar nicht zu
zunehmendem Maße mit dem Thema Industrie 4.0, führen Projek- 3%
te durch oder haben schon erste Projekte abgeschlossen. Eine aus-
Stimme eher nicht zu
sagekräftige quantitative Einschätzung hierzu erweist sich auf- 6%
grund der unscharfen Definition von Industrie 4.0 beziehungsweise
der unterschiedlichen Projektarten jedoch als sehr schwierig.
Stimme voll zu
56 %
Obwohl der Begriff Industrie 4.0 heute primär mit Smart Factory Stimme eher zu
35 %
assoziiert wird, sehen die befragten Fachleute prioritäre Hand-
lungsbedarfe für die Umsetzung von Industrie 4.0 in der Vernet-
zung bestehender Produkte sowie in der Entwicklung neuer pro- n = 66
duktbezogener Services und neuer Geschäftsmodelle für diese
smarten Produkte und Services. Abbildung 9: Kenntnis des Begriffs „smartes Produkt“ und
seiner Bedeutung
17Keine Meinung
3.3.2 Merkmale und Komponenten von smarten
8% Produkten und Services
Stimme gar nicht zu
2% Bezüglich der Merkmale smarter Produkte betrachtet ein Groß-
teil der interviewten Fachleute (88 Prozent) deren Kommunika-
Stimme eher
nicht zu Stimme voll zu tions- und Vernetzungsfähigkeit als zentrale Eigenschaft (siehe
16 % 34 % Abbildung 11). Ein zweites wesentliches Merkmal sieht etwa die
Hälfte der Befragten in der Intelligenz der Produkte. Weitere
wichtige Eigenschaften von smarten Produkten sind nach Mei-
Stimme eher zu nung von über 40 Prozent der Befragten Autonomie, Integration
40 % n = 63
von Internet Services, eingebettete Safety und Security, Persona-
lisierbarkeit und Interdisziplinarität. Weniger als ein Drittel der
Abbildung 10: Kenntnis des Begriffs „smarter Service“ und Interviewten sieht in der Benutzerfreundlichkeit, Interoperabili-
seiner Bedeutung tät, Robustheit, Rekonfigurierbarkeit, Lernfähigkeit, Benutzer-
zentriertheit und hohen Komplexität wichtige Eigenschaften.
Die Bedeutung smarter Services ist den Befragten weniger klar Smarte Produkte setzen sich nach Meinung der befragten Fach-
als die von smarten Produkten: Drei Viertel der Teilnehmenden leute aus einer Vielzahl von Komponenten zusammen (siehe Ab-
geben an, die Bedeutung des Begriffs „smarter Service“ zu ken- bildung 12). Für 89 Prozent stellen Kommunikationsschnittstel-
nen, jedoch sind 40 Prozent nur zum Teil damit vertraut, wäh- len eine Hauptkomponente dar. Dieses Ergebnis bestätigt
rend 34 Prozent eine konkrete Vorstellung davon haben. 18 Pro- Abbildung 11, in der zu erkennen ist, dass die Kommunikations-
zent der Befragten ist der Begriff nicht geläufig, 8 Prozent fähigkeit für 88 Prozent der Teilnehmenden das zentrale Merk-
wollten sich nicht dazu äußern (siehe Abbildung 10). mal von smarten Produkten ist. Eingebettete Sensoren und
Ergebnisse
Kommunikations- und Vernetzungsfähigkeit 88 %
Eigene Intelligenz 50 %
Autonomie 44 %
Integration von Internet Services 42 %
Safety und Security 42 %
Personalisierbarkeit 42 %
Interdisziplinarität 41 %
Bernutzerfreundlichkeit 31 %
Interoperabilität 30 %
Robustheit 30 %
Rekonfigurierbarkeit 28 %
Lernfähigkeit 27 %
Benutzerzentriertheit 25 %
Hohe Komplexität 22 %
Andere 9%
0 20 40 60 80 100
n = 63
Abbildung 11: Wesentliche Merkmale und Eigenschaften von smarten Produkten
18Ergebnisse
Kommunikations-Schnittstellen 89 %
Sensoren 86 %
Software 76 %
Aktoren 63 %
Intelligente Steuerungen 61 %
(Digitale) Services 56 %
Internet 48 %
Speicherkomponenten 30 %
Andere 11 %
0 20 40 60 80 100
n = 65
Abbildung 12: Hauptkomponenten von smarten Produkten
Software sind für 86 Prozent beziehungsweise 76 Prozent der Komponente, 73 Prozent sehen Big-Data-Analysen als essenziel-
Befragten Hauptkomponenten von smarten Produkten. Aktoren len Bestandteil smarter Services. Die Produkt-Instandhaltung
und intelligente Steuerungen gehören für über 60 Prozent zu wird von 59 Prozent der Befragten als wichtiges Anwendungs-
Ergebnisse
den wichtigsten Komponenten von smarten Produkten. Für mehr feld genannt. Weitere Einsatzbereiche smarter Services sind den
als die Hälfte der Befragten zählen digitale Services und das In- Interviewten zufolge Produktentwicklung, Logistik und Produk
ternet als Enabler zu den wesentlichen Bestandteilen smarter tion, aber auch nicht digitalisierte Dienstleistungen.
Produkte. 30 Prozent nennen auch Speicherkomponenten als
notwendige Komponenten smarter Produkte. Die Definition und Bedeutung des Begriffs „smarter Service“ ist
im Gegensatz zum Terminus „smartes Produkt“ weniger klar. Ein
In Bezug auf smarte Services wurde deren Konnektivität mit Teilnehmer des Workshops äußerte sich diesbezüglich zu seinen
smarten Produkten als wichtigste Eigenschaft bezeichnet Erfahrungen: „Smarte Produkte ist ein Thema, welches in der Au-
(83 Prozent). Etwa drei Viertel der Befragten nennen in diesem tomobilindustrie schon angekommen ist. Bei smarten Services
Kontext die Möglichkeit, einen Mehrwert durch Daten und Algo- sieht das im Moment jedoch noch anders aus, weil insbesondere
rithmen zu schaffen sowie eine Anbindung an IT-Plattformen die Wertschöpfungspotenziale noch unklar sind.“ Diese Aussage
und Datenbanken zu haben (siehe Abbildung 13). Ferner ist die fasst die Erkenntnisse aus den Interviews treffend zusammen. In
Nutzerintegration für mehr als die Hälfte der Befragten (56 Pro- den Gesprächen konnte die Mehrheit der Fachleute konkrete Bei-
zent) ein wesentliches Merkmal von smarten Services. spiele für smarte Produkte nennen; ein kleiner Teil war der An-
sicht, dass aktuell noch keine derartigen Produkte auf dem
Etwa ein Drittel der Interviewten erwähnt in diesem Zusammen- Markt verfügbar seien. Im Business-to-Consumer(B2C)-Segment
hang auch eine hohe Skalierbarkeit sowie die Agilität von smar- wurden als Beispiele häufig Smartphones oder Smart Tablets ge-
ten Services und Aspekte der Verlässlichkeit und Teilautomatisie- nannt. Aber auch einige Beispiele aus dem Smart-Home-Bereich
rung. Nur jede fünfte befragte Person hält die Vollautomatisierung wurden angeführt, etwa ein via Internet ansprechbarer Herd
dieser Services für eine wichtige Eigenschaft. oder intelligente Zähler (Smart Meter), die den Strom-, Wasser-
oder Gasverbrauch messen, die Verbrauchswerte automatisch an
Auch bei smarten Services heben die Fachleute die Wichtigkeit den Anbieter senden und eine Auswertung der Nutzungsstatistik
der Kommunikation hervor (siehe Abbildung 14): 83 Prozent er- über entsprechende Portale erlauben. Für smarte Services konn-
wähnen die internetbasierte Kommunikation als wesentliche ten die Fachleute weniger Beispiele nennen. Auch hier gingen
19Konnektivität zu smarten Produkten 83 %
Mehrwert durch Daten und Algorithmen 77 %
Anbindung an IT-Plattformen und Datenbanken 73 %
Nutzerintegration 56 %
Skalierbarkeit 36 %
Agilität 36 %
Teilautomatisierung 32 %
Verlässlichkeit 30 %
Vollautomatisierung 20 %
Andere 15 %
0 20 40 60 80 100
n = 66
Abbildung 13: Wesentliche Merkmale von smarten Services
Ergebnisse
Internet-basierte Kommunikation 83 %
Big-Data-Analysen 73 %
Produkt-Instandhaltung 60 %
Produktentwicklung 33 %
Logistik 27 %
Produktion 16 %
Nicht digitalisierte Dienstleistungen 14 %
Andere 22 %
0 20 40 60 80 100
n = 64
Abbildung 14: Hauptkomponenten von smarten Services
20Ergebnisse
die Meinungen zu der Frage auseinander, ob überhaupt schon Produkte sind nach Meinung der Befragten vollständig mit dem
smarte Services im Einsatz seien. Prädiktive Instandhaltung wur- physischen Produkt vernetzt beziehungsweise fester Bestandteil
de in diesem Zusammenhang häufig erwähnt und bedeutet das der physischen smarten Produkte und können im Rahmen von
Sammeln, Analysieren und Auswerten von historischen und kundenspezifischen Gesamtlösungen unter Anwendung neuer
Sensordaten, um den Ausfall von Maschinen vorauszusagen und Geschäftsmodelle angeboten werden.
entsprechende Präventivmaßnahmen treffen zu können.
Dieses Verständnis der interviewten Fachleute von smarten Pro-
3.3.3 Zusammenfassung dukten deckt sich mit dem Grundverständnis des acatech Pro-
jektteams sowie mit internationalen Definitionsvorschlägen, wie
Obwohl für Produkte im Bereich Industrie 4.0 eine Vielzahl un- zum Beispiel aus dem CIRPedia-Lexikon (siehe Abbildung 15).
scharfer Termini wie „intelligente Objekte“, „intelligente Systeme“
oder „Cyber-Physische Systeme (CPS)“ genutzt werden, setzt sich Die wichtigsten Merkmale smarter Produkte sind in Abbildung 16
der Begriff „smarte Produkte“ in der Industrie immer stärker durch. zusammengefasst. Ein smartes Produkt muss jedoch nicht all diese
Eigenschaften besitzen, sondern kann mehrere Leistungsstufen
Smarte Produkte werden als nächste Evolutionsstufe von Cyber- aufweisen. Die höchste Leistungsstufe zum Beispiel ist das auto-
Physischen Systemen betrachtet. Während es sich bei diesen um nome Verhalten. Die sinnvolle Leistungsstufe eines smarten Pro-
intelligente mechatronische Produkte mit zusätzlicher Kommuni- duktes muss immer firmen- beziehungsweise aufgabenspezifisch
kations- und Vernetzungsfähigkeit handelt, werden smarte Pro- nach wirtschaftlichen Kriterien definiert werden.
dukte von den Fachleuten als Cyber-Physische Systeme mit zu-
sätzlich eingebetteten oder verbundenen Internet Services Smarte Services, die zu einem smarten Produkt gehören, können
(smarte Services) definiert. Smarte Services im Kontext smarter entweder als Software innerhalb physischer Produkte eingebettet
Ergebnisse
Internet der Daten, Menschen, Services und Dinge
Smarte Produkte
= CPS + Internet-basierte Services
Cyber-Physische Systeme
(CPS) = IMP + „Kommunikation“
Intelligente
Mechatronische Produkte
(IMP) = MP + „Intelligenz“
Mechatronische
Produkte
(MP)
Abbildung 15: Evolutionsstufen von mechatronischen zu smarten Produkten (Quelle: Abramovici 2014)
21Internet Produktentwicklung 98 %
of
Everything Produktionsplanung 77 %
Serviceplanung 70 %
Logistikplanung 56 %
Eigene Intelligenz Autonomie
Kommunikations- und Vernetzungsfähigkeit End-of-Life-Planung 56 %
Integration von Internet Services Auftragsabwicklung 42 %
Interdisziplinarität Benutzerfreundlichkeit
Andere 9%
Personalisierbarkeit Safety und Security
0 20 40 60 80 100
n = 64
Abbildung 16: Wichtigste Merkmale von smarten Produkten
(Quelle: eigene Darstellung) Abbildung 17: Phasen des Engineering
oder in der Cloud mit dem jeweiligen smarten Produkt vernetzt
sein. Einfache, mit einem physischen Produkt verbundene smarte IT-Werkzeuge 97 %
Services können Authentifizierungs- und IT-Sicherheits services, Prozesse 95 %
Monitoring des Produktverhaltens, Ferndiagnose oder Fern-
Methoden 95 %
Services sein. Die vielversprechendsten produktbezogenen smar-
ten Services aber sind solche, die sich aus der Auswertung, Analy- Organisation 77 %
se und Prognose großer Mengen an Produkt- beziehungsweise
Andere 6%
Produktionsnutzungsdaten zusammensetzen.
Ergebnisse
0 20 40 60 80 100
n = 65
3.4 Themenfeld Engineering
Abbildung 18: Bestandteile und Komponenten des Engineering
In diesem Teil des Interviews wurden das Verständnis der Fach-
leute von Engineering erfasst, dessen zukünftige Rolle bei der
Umsetzung der Industrie 4.0 thematisiert und in der Zukunft zu- Engineering sind (siehe Abbildung 18). Die Engineering-
sätzlich erforderliche Engineering-Kompetenzen erfragt. Organisation stellt für knapp 77 Prozent der Interviewten eine
wichtige Komponente dar.
3.4.1 Verständnis von Engineering
3.4.2 Rolle des Engineering im Bereich Industrie 4.0
Engineering assoziieren fast alle Fachleute mit der Produkt
entwicklung (siehe Abbildung 17). Zunehmend wird der Begriff Die Rolle des Engineering bei der Einführung und Umsetzung
jedoch breiter ausgelegt und umfasst dann alle Phasen des von Industrie 4.0 ist nach Meinung von 70 Prozent der Befrag-
Lebenszyklus. 77 Prozent der Befragten betrachten die Produk ten essenziell (siehe Abbildung 19). Nur 23 Prozent teilen die-
tionsplanung als eine Phase des Engineering, 70 Prozent auch die se Auffassung nicht, knapp 7 Prozent haben dazu keine
Serviceplanung. Die Logistik- sowie die End-of-Life-Planung zählen Meinung.
für jeweils 56 Prozent der Befragten zum Engineering. Mit über
50 Prozent der Nennungen gelten diese fünf Phasen als wichtigs- Für die Implementierung von Industrie 4.0 ist Engineering es-
te Schritte im Engineering. 42 Prozent der Interviewten betrach- senziell; 90 Prozent der Fachleute erwarten, dass es im Jahr
ten auch die Auftragsabwicklung als Teil des Engineering. 2020 eine zentrale Rolle spielen wird (siehe Abbildung 20).
Lediglich 6 Prozent der Befragten sehen im Engineering keine
Einig sind sich die befragten Fachleute darin, dass neben den Bedeutung, 4 Prozent haben sich zu dieser Frage nicht
Prozessen auch die Methoden und IT-Werkzeuge Teil des geäußert.
22Ergebnisse
Keine Meinung Systems Engineering 71 %
7%
Service Engineering 56 %
Stimme gar nicht zu
5% Smarte Produkte 42 %
Produkt-Service-Systeme 39 %
Stimme eher Stimme voll zu
nicht zu 43 % Agile Methoden 38 %
18 %
Embedded Systems 29 %
Andere 11 %
Stimme eher zu
27 % n = 64 0 20 40 60 80 100
n = 66
Abbildung 19: Aktive Rolle des Engineering bei der Umsetzung
von Industrie 4.0 Abbildung 21: Wichtigste Engineering-Kompetenzen im Jahr
2020
Keine Meinung
4%
3.4.4 Zusammenfassung
Stimme gar nicht zu
2%
Das Engineering im Bereich Industrie 4.0 (Engineering 4.0)
Stimme eher nicht zu
4% umfasst mehr als nur die Produktentwicklung. Obwohl Engi-
neering heute noch überwiegend damit assoziiert wird, wird es
Stimme voll zu zunehmend als Teil ganzer Produkt- und Service-Lebenszyklen
57 % verstanden. Diese schließen auch die Phasen Produktions-, Ser-
Stimme eher zu
Ergebnisse
33 % vice-, Logistik- und End-of-Life-Planung sowie sogar Teile der
Auftragsabwicklung mit ein (siehe Abbildung 22). Demnach
n = 65 lassen sich Engineering-Prozesse als die technisch-orientierten
Planungs-, Definitions-, Konzeptions-, Dokumentations- und Si-
mulationsprozesse von Produkten und Services im gesamten
Abbildung 20: Engineering als künftig zentraler Bestandteil bei Produkt- sowie Service-Lebenszyklus definieren. Engineering ist
der Umsetzung von Industrie 4.0 heute primär ein Informationsprozess, der vor allem im Umfeld
von Industrie 4.0 immer enger in Materialprozesse eingebun-
den wird (siehe Abbildung 22).
3.4.3 Zukünftig zusätzlich erforderliche
Engineering-Kompetenzen Neben den Prozessen beinhaltet das Engineering auch die ent-
sprechenden Methoden, IT-Werkzeuge und Organisationsstruk-
Für die Umsetzung des Engineering im Bereich Industrie 4.0 sind turen sowie die hierzu erforderlichen Kompetenzen (siehe
erweiterte Kompetenzen erforderlich. Nach Meinung der Fach- Abbildung 23).
leute müssen sie vor allem hinsichtlich Systems Engineering und
Service Engineering sowie smarter Produkte ausgebaut werden. Die aktuelle Bedeutung des Engineering bei der Realisierung
Zusätzlich geben die Befragten an, dass zukünftig Kompetenzen von Industrie 4.0 wird als essenziell erachtet; es ist zum jetzigen
bei Produkt-Service-Systemen (39 Prozent), agilen Methoden Zeitpunkt aktiv in die Einführung und Umsetzung von Indus
(38 Prozent) und Embedded Systems (29 Prozent) für die Reali- trie 4.0 involviert. Die befragten Fachleute sind sich einig: Engi-
sierung der Industrie 4.0 von entscheidender Bedeutung sein neering wird auch in Zukunft eine zentrale Rolle im Umfeld von
werden (siehe Abbildung 21). Industrie 4.0 spielen.
23Virtueller Produktlebenszyklus (Informationsprozesse)
Engineering-Prozesse (Kaufmännisch orientiert)
Engineering-Prozesse (Technisch orientiert)
Produkt- Produktions- Vertriebs- Wartungs- End-of-Life-
entwicklung planung planung planung Planung
Physischer Produktlebenszyklus (Materialflussprozesse)
Produkt-
Produktion/ Produkt-
Prototyping inbetrieb- End of Life
Beschaffung nutzung
nahme
Abbildung 22: Engineering als Teil gesamter Produkt-/Service-Lebenszyklen (Quelle: eigene Darstellung)
Ergebnisse
Um der Komplexität des vielschichtigen und interdisziplinären 3.5 Themenfeld Engineering-
Engineering 4.0 zu begegnen, benötigen die Ingenieure von
Methoden und Engineering-
morgen insbesondere zusätzliche Kompetenzen in den Berei-
chen Systems Engineering, Service Engineering und smarte Pro- IT-Werkzeuge
dukte. Für das Engineering smarter Produkte und Services sind
neben methodischen Fertigkeiten auch Prozess-, Organisations- Dieser Themenkomplex drehte sich in den Interviews hauptsäch-
und IT-Werkzeug-Kompetenzen relevant. lich um die Frage, inwieweit aktuelle Methoden und IT-Werk
zeuge für ein Engineering im Bereich Industrie 4.0 (Enginee-
ring 4.0) geeignet sind.
Kompetenzen 3.5.1 Eignung von Systems Engineering und
Prozesse Product Service Systems Engineering für
Industrie 4.0
Methoden
IT-Werkzeuge
80 Prozent der Fachleute halten Systems Engineering für das Engi-
neering smarter Produkte und Services im Bereich Industrie 4.0
Organisation grundsätzlich für geeignet. Nur 20 Prozent bewerten Systems En-
gineering als ungeeignet: Zum einen seien dessen Methoden eini-
gen Unternehmen noch unbekannt, zum anderen gebe es zu we-
Abbildung 23: Die Bestandteile des Engineering im Kontext nig Unterstützung durch bestehende IT-Werkzeuge. Einige der
von Industrie 4.0 (Quelle: eigene Darstellung) Befragten erachten Systems Engineering auch für heutige Produk-
te und Unternehmensstrukturen in der Praxis als ungeeignet.
24Ergebnisse
Product Service Systems (PSS) Engineering ist nach Meinung Für die Zukunft erwarten die Befragten eine verstärkte Anwen-
der interviewten Fachleute in seiner aktuellen Form für smarte dung intuitiver Visualisierungstechniken, generischer Entwick-
Produkte und Services nur bedingt geeignet. 63 Prozent sehen lungs-Prozessmodelle sowie die Einfachheit und Autonomie der
eine grundsätzliche Eignung, 37 Prozent halten es für ungeeig- Methoden (siehe Abbildung 24).
net. Die Gründe hierfür sind die gleichen wie bei Systems Engi-
neering. Als Schwachstellen von PSS-Engineering gelten die ge- 3.5.3 IT-Werkzeuge
ringe Unterstützung durch IT-Werkzeuge sowie seine
Komplexität und Theorielastigkeit. Trotz seiner Komplexität er- 73 Prozent der Fachleute geben an, dass in ihren Unternehmen be-
füllt PSS nicht die Anforderungen industrieller Unternehmen. reits IT-Werkzeuge zur Entwicklung von smarten Produkten und Ser-
Vielen ist es gänzlich unbekannt. vices im Einsatz sind. Bestehende IT-Werkzeuge sind nach Meinung
der Befragten nur bedingt für smarte Produkte und Services geeig-
3.5.2 Engineering-Methoden net. 57 Prozent halten die heutigen IT-Werkzeuge für ungeeignet.
Gefragt nach den wichtigsten Anforderungen an Engineering- In Zukunft gilt dies umso mehr: 61 Prozent der Befragten halten
Methoden für smarte Produkte und Services gaben die Fachleute die aktuell verfügbaren IT-Werkzeuge nicht für geeignet, um die
sehr unterschiedliche Antworten. 51 Prozent fordern eine stärke- zukünftige Dynamik ihrer Produkte, Unternehmensprozesse und
re Interdisziplinarität der Methoden. Als wesentlich bewerten sie Organisation abzubilden. 35 Prozent erachten sie hingegen als
auch neue Methoden zur Echtzeit-Entscheidungsunterstützung ausreichend (siehe Abbildung 25).
(43 Prozent). Weiterhin genannt wurden Methoden zur Hierar-
chisierung und Vernetzung von Teilsystemen (38 Prozent) sowie 3.5.4 Zusammenfassung
die Konfigurierbarkeit der Methoden-Bausteine (38 Prozent). Zu-
sätzliche Anforderungen an künftige Engineering-Methoden Aus Sicht der interviewten Fachleute bedarf es für das Enginee-
sind deren Agilität (33 Prozent) und die Steigerung der ring von smarten Produkten und Services keiner gänzlich neuen
Methoden-Flexibilität (27 Prozent). Methoden. Vorhandene Methoden – insbesondere Systems
Ergebnisse
Interdisziplinarität 51 %
Echtzeit-Entscheidungsunterstützung 43 %
Hierarchisierung und Vernetzung der Teilsysteme 38 %
Kon gurierbarkeit 38 %
Agilität 33 %
Flexibilität 27 %
Anwendung intuitiver Visualisierungstechniken 24 %
Generische Prozessmodelle 19 %
Einfachheit 17 %
Autonomie 17 %
Andere 17 %
0 20 40 60 80 100
n = 64
Abbildung 24: Anforderungen an Engineering-Methoden für smarte Produkte und Services
25Keine Meinung Stimme voll zu Prozessen und Organisationen könne damit nicht ganzheitlich ab-
5% 3% gebildet werden. Die begrenzte Eignung lässt sich mitunter durch
Stimme gar nicht zu die Uneinigkeit über die Ansprüche an die IT-Werkzeuge begrün-
10 % den: Die Fachleute sehen unterschiedlichste Anforderungen, wes-
halb eine klare Priorisierung nicht möglich ist. Ein weiterer Grund
Stimme eher zu
31 % für die begrenzte Eignung heutiger IT-Werkzeuge ist die heteroge-
ne IT-Landschaft zur Realisierung der Prozesse im Rahmen des
Engineering und die daraus resultierende hohe Datenvielfalt.
Stimme eher nicht zu
51 %
n = 65
3.6 Themenfeld Migration von
Abbildung 25: Eignung heutiger IT-Werkzeuge für die Anforde-
Organisationsstrukturen
rungen von Engineering 4.0
Abschließend wurde die Migration von Organisationsstrukturen
Engineering und Product Service Systems Engineering – schei- besprochen und abgefragt. Dabei standen die Veränderungen in
nen prinzipiell geeignet, müssten aber umfassend erweitert be- der Organisation im Vordergrund, die für ein erfolgreiches Engi-
ziehungsweise angepasst werden. Beide Methoden gelten neering von smarten Produkten und Services (Engineering 4.0)
noch als zu theoretisch, zu komplex und werden in den Unter- notwendig sind.
nehmen aktuell noch wenig eingesetzt; teilweise sind sie noch
nicht einmal bekannt. Ein weiteres Problem sehen die Befrag- 3.6.1 Veränderungsbedarf
ten in der geringen Unterstützung für diese Methoden durch
geeignete IT-Werkzeuge. Als Voraussetzung, um smarte Produkte und Services erfolgreich
anbieten zu können, sehen die Fachleute Veränderungsbedarf in
Ergebnisse
Heutige IT-Werkzeuge eignen sich nach Meinung der Befragten den Bereichen Produkt- und Service-Entwicklung (85 Prozent),
nur bedingt für das Engineering von smarten Produkten und Servi- Geschäftsmodellplanung (65 Prozent) und Service-Erbringung
ces; die zukünftig zu erwartende Dynamik von Produkten, (53 Prozent) (siehe Abbildung 26). Grundsätzlich werden in
Produkt-/Service-Entwicklung 85 %
Geschäftsmodellplanung 65 %
Service-Erbringung 53 %
Vertrieb 38 %
Produktion 31 %
Auftragsabwicklung 23 %
Logistik 21 %
Andere 9%
0 20 40 60 80 100
n = 66
Abbildung 26: Organisatorischer Veränderungsbedarf für die Entwicklung von smarten Produkten und Services
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