Zulieferer vor der Zerreißprobe - Wie Zulieferer im Automobil- und Maschinenbau den Wandel durch Industrie 4.0 meistern können - IHK Stuttgart
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Zulieferer vor der Zerreißprobe Wie Zulieferer im Automobil- und Maschinenbau den Wandel durch Industrie 4.0 meistern können
Zulieferer vor der Zerreißprobe Wie Zulieferer im Automobil- und Maschinenbau den Wandel durch Industrie 4.0 meistern können
Herausgeber Industrie- und Handelskammer
Region Stuttgart
Jägerstraße 30, 70174 Stuttgart
Postfach 10 24 44, 70020 Stuttgart
Telefon 0711 2005-0
Telefax 0711 2005-1354
www.stuttgart.ihk.de
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Konzeption Abteilung Industrie und Verkehr
Autoren Michael Luckert
Martina Schiffer
Dr. Hans-Hermann Wiendahl
Oliver Schöllhammer
Johannes Köpler
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnik und
Automatisierung IPA
Abteilung Fabrikplanung und
Produktionsmanagement
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
Telefon +49 711 970 – 1800
Redaktion Mitglieder des IHK-Erfahrungs
austauschkreises Industrie 4.0
Holger Triebsch, Dr. Hans-Jürgen R
eichardt,
IHK Region Stuttgart
Satz und Druck Druckerei W. Kohlhammer GmbH + Co. KG
Projektmanagement Print Sybille Wolff, IHK Region Stuttgart
Titelbild Zapp2Photo – Thinkstock
Stand Februar 2018
© 2017 Industrie- und Handelskammer
Region Stuttgart
Alle Rechte vorbehalten.
Nachdruck oder Vervielfältigung auf
Papier und elektronischen Datenträgern
sowie Einspeisungen in Datennetze nur
mit Genehmigung des Herausgebers.
Alle Angaben wurden mit größter Sorgfalt
erarbeitet und zusammengestellt. Für die
Richtigkeit und Vollständigkeit des Inhalts
sowie für zwischenzeitliche Änderungen
übernimmt die Industrie- und Handels-
kammer Region Stuttgart keine Gewähr.Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 1. Management Summary 6 2. Einleitung 9 2.1 Problemstellung und Zielsetzung 9 2.2 Betrachtungsgegenstand und methodisches Design 10 2.3 Befragte 12 3. Rahmenbedingungen Region Stuttgart 13 3.1 Sachstand Industrie 4.0 13 3.2 Analyse der Wirtschafts- und Wissenschaftsstruktur 16 3.2.1 Darstellung der Wirtschaftsstruktur Region Stuttgart 16 3.2.2 Stärken und Schwächen der Region hinsichtlich Industrie 4.0 16 3.2.3 Darstellung der regionalen Forschungslandschaft 19 4. Ergebnisse 20 4.1 Allgemeiner Teil 20 4.1.1 Übergreifende Trends 20 4.1.2 Strategien 22 4.1.3 Digitalisierungsaktivitäten 24 4.2 Detaillierter Teil 27 4.2.1 Veränderungen der Supply Chain Komplexität 27 4.2.2 Veränderungen der Supply-Chain-Informationstiefe 31 4.2.3 Veränderungen der Supply-Chain-Kommunikationstechnologien 35 5. Handlungsempfehlungen 38 5.1 Strategische Entwicklungsrichtungen 38 5.2 Handlungsfelder und Vorgehensleitfaden für Tier 2/n-Zulieferer 41 5.2.1 Strategische Handlungsfelder 41 5.2.2 Taktische Handlungsfelder 43 5.2.3 Operative Handlungsfelder 46 5.2.4 Umsetzungsleitfaden für Tier 2/n-Zulieferer 46 5.3 Handlungsempfehlungen für Politik und Wirtschaftsakteure 49 6. Anhang50 1. Allgemeiner Teil / Übergreifende Trends 50 1.1 Grundlegende Thesen 50 1.2 Einordnung des Unternehmens 50 1.3 Digitalisierungsstrategien 51
Inhaltsverzeichnis 2. Detaillierter Teil 51 2.1 Veränderungen der Produktstruktur 51 2.2 Veränderungen der Produktion 52 2.3 Veränderungen der Supply Chain 53 2.4 Veränderungen beim Informationsaustausch 53 2.5 Spezifische Herausforderungen der Automotive Branche 54 7. Literatur 55 4
Vorwort
Der Automobil- und Maschinenbau mit seinen Herstellern, Zulieferern, Fabrikausrüstern
und industrienahen Dienstleistern ist für die Region Stuttgart von größter Bedeutung und
international viel beachtet. Milliardeninvestitionen, zahlreiche Arbeitsplätze, ein einzigarti-
ges Wertschöpfungsnetzwerk aber auch ein ausgeprägtes ehrenamtliches Engagement vieler
ansässiger Unternehmen sind seit Jahrzehnten die Grundlage für den Wohlstand der Region.
Insbesondere die kleinen und mittleren Zulieferer sind fast schon traditionell enormen
Herausforderungen wie einer starken Internationalisierung, Einführung von Just-in-Time-
Management, steigender Konkurrenz- und Kostendruck, Auditierungen durch die Original
Equipment Manufacturer (OEM) und mehr unterworfen. Bislang konnten die anstehenden
Anforderungen häufig aus eigenen Anstrengungen heraus und nicht zuletzt aufgrund einer
hohen Anpassungsfähigkeit gestemmt werden.
Die aktuellen Entwicklungen - wie etwa die Suche nach alternative Antriebskonzepten
oder die Digitalisierung und Vernetzung von Fahrzeugen - erscheinen allerdings funda-
mentaler, besitzen größere Dynamik und gesteigerte Komplexität. Vor allem aber müssen
unternehmerische Entscheidungen auf Grundlage erhöhter Unsicherheit getroffen werden.
Es ist erkennbar, dass die anstehenden Herausforderungen, wie Produkte für verschiedene
Antriebskonzepte liefern zu können oder auch den Anforderungen der Hersteller bezüglich
Datengewinnung und -weitergabe gerecht zu werden, nicht mehr von einem Unternehmen
alleine zu meistern sind. Doch volle Auftragsbücher wiegen so manchen Zulieferer in einer
trügerischen Sicherheit. Dabei sollten diese die Gunst der Stunde nutzen und aus einer Posi-
tion der Stärke heraus die nötigen Weichen für die Zukunft stellen.
Die vorliegende Studie wurde vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Auto-
matisierung IPA erstellt. Ermittelt wurden hierbei aktueller Stand und Entwicklungstrends
im Wertschöpfungsnetzwerk des Automobil- und Maschinenbaus entlang der Supply Chain
(Lieferkette). Hervorzuheben ist, dass im ersten Schritt direkt bei den Taktgebern der Supply
Chain, den Herstellern und großen Zulieferern mit strukturierten Einzelinterviews angesetzt
wurde. In einem zweiten Schritt wurden mittels einer Online-Umfrage die Sichtweisen
und Einschätzungen der weiteren Supply-Chain-Akteure eingeholt. Aus den gewonnenen
Erkenntnissen konnten Handlungsempfehlungen abgeleitet werden. Diese sollen kleine und
mittelgroße Zulieferer im Automobil- und Maschinenbau unterstützen, die Herausforde-
rungen bei Strategie und Umsetzung im operativen Geschäft systematisch anzugehen und
erfolgreich zu meistern. Neben den Unternehmen sind dabei auch Politik, Verbände und
Kammern gefordert wie nie zuvor, flankierend zu unterstützen und gemeinsam den digitalen
Wandel aktiv zu gestalten.
Stuttgart, im Februar 2018
Marjoke Breuning Johannes Schmalzl
Präsidentin Hauptgeschäftsführer
51. Management Summary
Die Automobilbranche ist tiefgreifenden Veränderungen IT-Kompetenz der Führungskräfte und die fehlende Strategie-
unterworfen. Ein „digitales“ Auto, hergestellt in einer digi- definition genannt. Die aktuell zumeist gute wirtschaftliche
talisierten Produktion, erscheint plötzlich in greifbarer Nähe. Situation fördert zudem Unverständnis für die Notwendigkeit
Konzepte wie autonomes Fahren, alternative Antriebe oder der Digitalisierung.
serviceorientierte Geschäftsmodelle rufen neue Wettbewer-
ber, amerikanische wie Tesla, Google aber vor allem asiatische Die Ergebnisse zu den Digitalisierungsstrategien zeigen:
wie NIO ES8 (China), Hyundai Ioniq (Südkorea) auf den Markt
und bedrohen die etablierten Automobilhersteller und ihre • Über eine Digitalisierung ermöglichen die OEMs im Auto-
Zulieferketten nachhaltig. Dieser Wandel betrifft die Region mobilbau ihren Kunden die Produkte zunehmend zu indivi-
Stuttgart mit seiner weltweit führenden Kompetenz im Auto- dualisieren, außerdem entwickeln sie neue Mobilitätskon-
mobil- und Maschinenbau in besonderem Maße. zepte. Bei zunehmender Variantenanzahl reduzieren sie
im Leistungserzeugungsprozess ihre Wertschöpfungstiefe.
Ziel der vorliegenden Studie ist es daher, den aktuellen Stand Höhere Variantenvielfalt, kürzere Lieferzeiten und engere
und absehbare Entwicklungen dieses Wandels mit Fokus auf Lieferfenster steigern die Komplexität der Supply Chains
die Digitalisierung der Supply Chain im Automobil- und Ma- insgesamt. Um diese wirkungsvoll zu beherrschen, fordern
schinenbau zu erheben, um daraus Handlungsempfehlungen sie von ihren direkten Lieferanten die Entwicklung und
für kleine und mittelständische Tier 2/n-Zulieferer abzulei- Herstellung kompletter Module. Außerdem setzen sie auf
ten. Die hierzu erarbeiteten Ergebnisse sind dreigeteilt: umfangreich digitalisierte Herstellprozesse, was sie eben-
falls von ihren Lieferanten erwarten. Das verlagert einen
• Ausgangspunkt bilden die Rahmenbedingungen der Regi- Teil der Komplexität zu den Lieferanten.
on Stuttgart (Abs. 3.2),
• Die großen Tier 1-Zulieferer zeigen ein zweigeteiltes Bild:
• Die Befragungsergebnisse sind in einen übergreifenden Zum einen folgen sie der Anforderung zum Modullieferan-
Teil (Entwicklungstrends, Strategien und Digitalisierungs- ten, auch weil sie damit ihre eigene Wettbewerbsposition
aktivitäten, Abs. 4.1) und einen detaillierten Teil zur Supply gegenüber dem OEM stärken möchten. Elektromobilität
Chain (Abs. 4.2) unterteilt. und Assistenzsysteme bieten hier anschauliche Beispiele
für die Bereitstellung solcher Komplettlösungen. Zum an-
• Die Handlungsempfehlungen kristallisieren aus den Be- deren diversifizieren sie ihr Angebot und senken so die Ab-
fragungsergebnissen Strategien der drei Supply Chain Ak- hängigkeit von der Automobilindustrie, insbesondere von
teursgruppen (OEM/Tier 1-Zulieferer, Tier 2/n-Zulieferer, Komponenten des Verbrennungsmotors.
Fabrikausrüster) heraus (Abs. 5.1), und leiten daraus in-
haltliche und vorgehensbezogene Empfehlungen als Ori- • Die stärkste Veränderung zeigt sich bei den Fabrikausrüs-
entierungshilfe für KMU-Zulieferer (Abs. 5.2) sowie für tern. Diese digitalisieren ihre Produkte konsequent und
weitere Akteure (Abs. 5.3) ab. entwickeln gleichzeitig in hohem Tempo neue, serviceba-
sierte Angebote. So werden sie zum Digitalisierungsena-
Die Ergebnisse basieren auf 17 Experteninterviews mit Füh- bler ihrer Kunden. Auch sie setzen auf digitalisierte Her-
rungskräften und Fachexperten im Automobil- und Maschi- stellprozesse, im Vergleich zum Automobilbau aber mit
nenbau sowie einer Online-Befragung mit 167 Teilnehmern langsamerer Umsetzungsgeschwindigkeit.
und geben einen guten Eindruck des aktuellen Stimmungsbil-
des dieser beiden Branchen.
Eine zentrale Herausforderung für die Automobilbranche bildet
die erwartete politische Einflussnahme auf den Automobilmarkt:
So erwarten über 75 Prozent der Befragten eine Förderung der
Elektromobilität und Fahrverbote für Verbrennungsmotoren.
Klare und verlässliche Rahmenbedingungen fehlen allerdings,
was die Unsicherheit bei allen Beteiligten erhöht.
Die größten Herausforderungen der Digitalisierung für die
Unternehmen sind fehlende Standards zum Datenaustausch,
das Gewinnen geeigneter Mitarbeiter, und deren Verfügbar-
keit und vor allem Themen des Veränderungsmanagements.
Besonders häufig wird hierbei eine geringe Veränderungsbe-
reitschaft von Führungskräften und Mitarbeitern, mangelnde
61. Management Summary
Für Tier 2/n-Zulieferer des Automobil- und Maschinenbaus Vor dem Hintergrund dieser strategischen Grundüberle-
eröffnen sich somit unterschiedliche strategische Handlungs- gungen sind nun im nächsten Schritt geeignete inhaltliche
optionen. Abbildung 1 zeigt ihre vier Aspekte. Handlungsfelder mit besonderem Blick auf die kleinen und
mittelständischen Tier 2/n-Zulieferer inklusive eines Vorge-
I. Fokus der Digitalisierung: Die Unterscheidung identifizier- hensleitfadens abgeleitet:
te zwei Gruppen von Tier 2/n-Zulieferern mit unterschied-
lichem digitalem Entwicklungspfad: Gruppe 1 digitalisiert Einerseits sind die Handlungsfelder nach Betrachtungsebene
ihre Leistungserzeugung und vernachlässigt hierbei die in strategisch, taktisch und operativ sowie zeitlich in Kon-
Digitalisierung ihrer Produkte. Gruppe 2 digitalisiert die zept- und Umsetzungsphase unterteilt.
Leistungsangebotsseite, setzt aber auch auf eine Digitali-
sierung des Leistungserzeugungsprozesses. Andererseits sind neben diesen allgemeinen Aspekten die aus
der Befragung erkannten Entwicklungstendenzen der Supply
Marktbezogener Entwicklungspfad: In Abhängigkeit der Zu- Chain des Automobil- und Maschinenbaus zu berücksich-
kunftsfähigkeit der eigenen Produkte und der Unternehmens- tigen. Für die wesentlichen Entwicklungstrends sind Hand-
größe sind darüber hinaus drei weitere Aspekte relevant: lungsfelder abgeleitet, die Tabelle 1 zusammenfasst.
II. Re-Positionierung innerhalb der Lieferkette: Ermöglicht
ein verändertes eigenes Leistungsangebot eine Neupositio-
nierung in der Lieferkette in Richtung OEM?
III. Kooperation: Welche Kooperationsmöglichkeiten verbes-
sern die eigene Marktposition?
IV. Diversifikation des Produkt- und Kundenportfolios:
Lässt sich das eigene Know-how in anderen Branchen ein-
setzen?
Abbildung 1: Strategische Handlungsoptionen für Tier2/n-Zulieferer
Abbildung 1: Strategische Handlungsoptionen für Tier 2/n-Zulieferer
I II
Tn T2 T1 OEM
Fokus der Digitalisierung Re-Positionierung innerhalb der Lieferkette
III IV
Erhöhte Marktabdeckung Diversifikation des Produkt-
über Kooperation/Fusion und Kundenportfolios
MUL, HHW
Fraunhofer IPA Stand 06.01.2018
:
71. Management Summary
Tabelle 1: Entwicklungstrends und Handlungsfelder
Entwicklungstrends Handlungsfelder
Steigende Anzahl • Produktmodularisierung und -konfiguration
Produktvarianten • Konfiguration über Software
• Montage „ohne Band und Takt”
Komplexere Supply Chains • Durchgängiger Anforderungsdialog OEM – Tier 1 – Tier 2/n
Engere Lieferfenster • Fairer Austausch von Planungs- und Auftragfortschrittsdaten entlang der gesamten
Supply Chain
• Einsatz neuer und verbesserter Planungs- und Steuerungsmethoden
Digitalisierte technische • Identifikation von
Herstellprozesse schützenswerten Daten (da Know-how bestimmend)
endproduktqualitätbestimmenden Prozessdaten
• MDE: Datenerfassung technischer Prozessparameter
• (Echtzeit-) Datenbasierte Prozessoptimierung
Digitalisierte logistische • Identifikation von kooperationsrelevantem Wissen
Herstellprozesse • BDE: Datenerfassung Auftragsfortschritt (feinerer Detaillierungsgrad, geringerer
Rückmeldeverzug)
Digitalisierte Beschaffung • Automatische Bedarfs- / Bestellgenerierung
• Ankopplung an Bestellplattform
Abschluss der Handlungsempfehlungen bildet ein Vorgehens-
leitfaden. Dieser verbindet die allgemeinen Anforderungen
der Digitalisierung mit den beschriebenen Automotive-rele-
vanten Aspekten und fasst sie nachvollziehbar für die Digita-
lisierungsverantwortlichen der Unternehmen zusammen.
82. Einleitung
Die Gesellschaft ist einer großen Veränderungsdynamik mit 2.1 Problemstellung und Zielsetzung
vielfachen Auswirkungen auf die Wirtschaft und deren ver-
netzten Strukturen ausgesetzt: Durch Globalisierung und Viele der kleineren, meist mittelständischen Zulieferer (KMUs)
Digitalisierung entstehen eng gekoppelte und hoch speziali- des Automobil- und Maschinenbaus reagieren auf die oben
sierte Wertschöpfungsnetzwerke, in denen Anzahl der Bezie- geschriebenen Veränderungen abwartend und überlassen den
hungen und gegenseitige Abhängigkeit der Partner steigen. großen Zulieferern und OEMs die Führung. Doch dies birgt
Veränderliche Kundenanforderungen und ein schneller tech- das Risiko, hinter dem Wettbewerb zurückzubleiben.
nologischer Fortschritt erhöhen die Dynamik zusätzlich und
verkürzen Produktlebenszyklen; die Variantenvielfalt steigt Um diesen Risiken wirkungsvoll zu begegnen und die führen-
und kurzfristige Produktionsprogrammänderungen werden de Wettbewerbsposition der KMU-Zulieferer des Automobil-
Normalität. und Maschinenbaus aufrechtzuerhalten, sind aus künftigen
Anforderungen der OEMs und Tier 1 (Zulieferer der ersten
Diese Veränderungen erzeugen vielfältige Herausforderun- Lieferstufe) und den erweiterten Angeboten der Fabrikausrüs-
gen, welche insbesondere der Automobil- und Maschinenbau ter notwendige Handlungsfelder abzuleiten. Hieraus ergeben
spürt. Das physische Produkt eines Automobils ist zunehmend sich folgende Zielsetzungen dieser Studie:
mit digitalen Inhalten verwoben. Nur ein enges Partnernetz-
werk kann die dafür nötigen Kompetenzen (Mechanik, Elek- • Identifikation von Industrie 4.0-Themen und -Projekten,
tronik, IT, Produktions- und Geschäftsprozesse), in interdis- welche die OEMs und Tier 1-Zulieferer im Automobil- und
ziplinärer Zusammenarbeit entlang des Produktlebenszyklus, Maschinenbau absehbar umsetzen.
bereitstellen. Richtungsweisende Akteure dieser Branche ha-
ben ihre unternehmerischen Wurzeln in der Region Stuttgart. • Ermitteln des Einflusses dieser Aktivitäten auf die Tier 2/n-
Zulieferer sowie sich daraus ergebene Anforderungen.
Antworten auf die oben genannten Herausforderungen ver-
sprechen neue Digitalisierungs- und Automatisierungsmög- • Abgleich dieser Anforderungen mit dem aktuellen Umset-
lichkeiten, oft unter dem Begriff „Industrie 4.0“ zusammen- zungsstand und der zukünftigen Perspektive der Tier 2/n-
gefasst: Sie verheißen sowohl ein Beherrschen der steigenden Zulieferer.
Komplexität als auch neue Geschäftschancen, vor allem
durch Vernetzung bestehender Systeme oder Partner und die • Ableitung von Handlungsempfehlungen für die Tier 2/n-
Nutzung kontextbezogener Daten. Dies führt jedoch zu tief- Zulieferer, um sich zielgerichtet auf die Erfüllung der zu-
greifenden Veränderungen bestehender Arbeitsweisen und künftigen Anforderungen der OEMs und Tier 1-Zulieferer
bedarf hoher Investitionen, was ein strategiegeleitetes und vorbereiten zu können.
planvolles Umsetzungsvorgehen erfordert. Dies gilt insbeson-
dere für die Zulieferer des Automobil- und Maschinenbaus, • Ableitung von Handlungsempfehlungen für weitere Wirt-
die sich auf diese Herausforderungen einstellen müssen. schaftsakteure, um die Tier 2/n-Zulieferer entsprechend
wirksam bei der Vorbereitung auf die zukünftigen Anfor-
Ausgehend von dieser Ausgangssituation erarbeitet Abs. 2.1 derungen unterstützen zu können.
der Studie, welche Grundlage für die Studienziele ist. Dem-
entsprechend leitet Abs. 2.2 das Studiendesign und den Be-
trachtungsrahmen ab. Abs. 2.3, gibt einen Überblick über das
Teilnehmerfeld der Studie. Es beschreibt die über Interviews
und Online-Fragebögen befragten Fachexperten und die zu-
gehörigen Unternehmen.
92. Einleitung
Abbildung 2: Strategische Handlungsoptionen für Tier 2/n-Zulieferer
Ausgangssituation Problematik Studienziele
• Gesellschaftliche Megatrends führen zu • Unsicherheit bzgl. • Identifikation Industrie 4.0 Themen
großer Veränderungsdynamik Industrie 4.0 führt bei OEMs und Tier 1 im Automobil-
• Höhere Supply Chain-Komplexität durch zu abwartender und Maschinenbau
dynamische Kundenanforderungen, zu- haltung (ins. • Ableitung entsprechender Anforde-
nehmende Vernetzung und Spezialisierung KMUs) rungen für die Tier 2/n-Zulieferer und
der Partner sowie technischen Fortschritt • Abwarten birgt Abgleich mit deren Umsetzungsstand
• Unklares Themenfeld Industrie 4.0 erzeugt das Risiko des • Ableitung von Handlungsempfehlun-
Unsicherheit Zurückbleibens gen für die Tier 2/n Zulieferer und
• Industrie 4.0 als Chance zur Bearbeitung Wirtschaftakteure
steigender Komplexität und Volatilität
Die Abbildung 2 fasst die Ausgangssituation, Problematik und Studienziele zusammen.
2.2. Betrachtungsgegenstand und beeinflussen aufgrund ihrer Position in der Supply Chain ei-
methodisches Design nen Großteil der Anforderungen für die Tier 2/n, so dass für
letztere eine starke Abhängigkeit bezüglich der Umsetzung
von Industrie-4.0-Themen entsteht. Logischer Ausgangspunkt
Im Fokus der Betrachtungen stehen Tier 2/n-Zulieferer des der Untersuchung bilden daher Experteninterviews entlang
Automobil- und Maschinenbaus sowie die ihnen vorgelager- der Supply Chain. Basierend auf den daraus gewonnenen
ten OEMs und Tier 1-Zulieferer. Tier 2/n nehmen in der aktu- Erkenntnissen wird eine breitere Online-Befragung durchge-
ellen Entwicklung eine besondere Rolle ein. OEMs und Tier 1 führt, um daraus Handlungsempfehlungen abzuleiten.
Abbildung 3: Betrachtungsgegenstand und Befragungsstruktur
Tier 2 - Tier 1 OEM Kunde
Tier n
Ausrüster Ausrüster Ausrüster
Veränderungen der Supply Chain
Komplexität – Informationstiefe –IT-Technologien
Automotive Branche
Trends – Strategien – Digitalisierungsaktivitäten
Materialfluss Informationsfluss
Abbildung 3 gibt einen Überblick über den Betrachtungsgegenstand und die inhaltliche Befragungsstruktur.
102. Einleitung
Das Vorgehen der Studie teilt sich in die folgenden fünf Beteiligten zu erfahren, um daraus zukünftige Anforde-
Schritte: rungen an Zulieferer im Bereich Automobil- und Maschi-
nenbau zu ermitteln.
1.
Rahmenbedingungen der Region Stuttgart: Diese Be-
schreibung umfasst einerseits einen Überblick des Sach- 3. Online-Befragung: Auf diesen Erkenntnissen baut die
standes Industrie 4.0 als Basis für die Interpretation von Online-Befragung auf. Diese erfragt Industrie 4.0-Trends,
Handlungsempfehlungen. Durch die neuen Ansätze und -Umsetzungsstand und Entwicklungsziele bei OEMs, Aus-
die daraus resultierenden Anforderungen entstehen auch rüstern und Zulieferern des Automobil- und Maschinen-
für die hiesigen Wirtschafts- und Wissenschaftsstruktu- baus.
ren neue Möglichkeiten zur Stärkung der Region Stutt-
gart. Hierfür sind Stärken und Schwächen der Region 4. Die Auswertung erfolgt in zwei Stufen:
Stuttgart im Allgemeinen sowie im Besonderen für die 1. Die Ergebnisse werden einzeln auf Kernaussagen hin
OEMs und Tier 1-Zulieferer im Automobil- und Maschi- untersucht.
nenbau hinsichtlich der Industrie 4.0-Aspekte beleuchtet. 2. Die Antworten werden qualitativ und sofern möglich
Als weiterer Aspekt wurden die für den Automobil- und quantitativ über alle Antworten hinweg ausgewertet.
Maschinenbau relevanten führenden Forschungsinstitute
und Technologienetzwerke der Region Stuttgart im Be- 5. Handlungsempfehlungen: Aufbauend darauf ergeben
reich Industrie 4.0 zusammenfassend dargestellt. sich strategische, taktische und operative Handlungsemp-
fehlungen für die Industrieunternehmen des Automobil-
2. Telefonische Experteninterviews über die gesamte Sup- und Maschinenbaus, in einem weiteren Schritt Hand-
ply Chain (OEMs, Ausrüstern und Zulieferern im Bereich lungsempfehlungen in Bezug auf die Politik und regionale
Automobil- und Maschinenbau sowie Fachexperten): Be- Wirtschaftsakteure der Region Stuttgart.
Abbildung
fragungsziel ist4:
denStudiendesign
aktuellen Industrie 4.0-Umsetzungs-
stand (inklusive Themen und absehbaren Projekten) der
Abbildung 4: 1. Studiendesign
Tier-2/n
Tier-2/n
OEM Tier 1 Tier 2/n Ausrüster
2 3
Experteninterviews Online-Befragung
5
• Umsetzungsstand • Umsetzungsstand
Industrie 4.0 Industrie 4.0 Handlungs-
Grundlage 4
• Anforderungen an • Hürden der Weiterentwicklung bei empfehlungen
Tier 2/n Tier 2/n
Auswer-
tung • Tier 2/n
• Regionale
Wirtschaftsakteure
1
Rahmenbedingungen Region Stuttgart
Sachstand Industrie 4.0 Wissenschafts- und
Wirtschaftsstruktur
Anforderungen,
Chancen, Risiken Stärken & Schwächen
6 SGH, HHW
© Fraunhofer IPA Stand 16.01.2018
:
112. Einleitung
Abbildung 5: E inordnung der Teilnehmer der Befragungen
Befragte Experteninterviews
%
30
25
20
15
10 4 4 2 4 3 Gesamtsumme 17
5
0
OEM Tier 1 Tier 2/-n Ausrüster Fachexperten
Zulieferer Zulieferer (z.B. Maschinen-
bauer)
Befragte Online-Befragung
%
45
40
35
30
25
20
15
10
Gesamtsumme 167
5 34 44 20 66 3
0
OEM Tier 1 Tier 2/-n Ausrüster Sonstige
Zulieferer Zulieferer (z.B. Maschinen-
bauer)
2.3 Befragte ternehmen war eine Mehrfachzuordnung möglich: Demnach
zählen sich 49 Prozent der Befragten zu „Treibern“ (vor al-
Insgesamt wurden 17 Experteninterviews mit der obersten lem Führungskräfte) und weitere 41 Prozent zu „Anwendern“
Führungsebene und Fachexperten führender Unternehmen (Führungskräfte oder Fachexperten, die Teile des Fabrikbe-
des Automobil- und Maschinenbaus sowie weiteren Exper- triebs verantworten). Die Perspektive der „Umsetzer“ mit 29
ten durchgeführt, (Abbildung 5, oben). Ihre Zuordnung zu Prozent (oft Umsetzungsverantwortliche der Unternehmens-
den Akteuren zeigt die breite Abdeckung der gesamten Sup- führung) sowie die Perspektive der „Ausrüster“ mit 22 Prozent
ply Chain. Viele Befragte antworteten in der Doppelrolle als sind etwas geringer vertreten.
Anwender und Fabrikausrüster, die in der Auswertung nicht
gekennzeichnet ist. Die Befragten betrachten das Thema aus unterschiedlichen
Perspektiven. Sie decken die relevanten Akteure in der Supply
Die Online-Befragung wurde als elektronische Blindversen- Chain sowie die hinreichenden Rollen im Unternehmen ab.
dung durchgeführt (Rücklaufquote 1,8 Prozent). Insgesamt Gut zwei Drittel der Befragten sehen sich selbst als Leitanbie-
waren 167 Fragebögen auswertbar, die breite Verteilung über ter oder Impulsgeber. Die Ergebnisse bieten somit die Grund-
alle Akteure in der Supply Chain, (Abbildung 5, unten). Bei lage für ein aktuelles Stimmungsbild.
der Abfrage der eingenommenen Rollen der Befragten im Un-
123. Rahmenbedingungen Region Stuttgart
Der Begriff Industrie 4.0 beschreibt ein neues Zeitalter der 3.1 Sachstand Industrie 4.0
Industrialisierung: Intelligente Objekte, Maschinen und Gerä-
te vernetzen sich und kommunizieren mit den Menschen auf Die Umsetzung einer intelligent vernetzten Wertschöpfungs-
natürliche Weise. So entsteht zum einen ein neuer Grad in kette erfordert eine digitalisierte Produktion. Die hierfür er-
Organisation und Steuerung der Wertschöpfungsketten. Zum forderliche technologische Basis lässt sich zu drei Technolo-
anderen eröffnet dies die Chance auf neue Geschäftsmodelle giefeldern ordnen.
mit disruptivem Charakter. Folglich wird die Digitalisierung
zum Innovationstreiber der Produktion. Eine zentrale Heraus- Cyberphysische Systeme
forderung besteht darin, echtzeitnahe Informationen bereit-
zustellen und dynamische Reaktionen und Optimierungen zu Nach klassischem Verständnis sind physisches System und di-
ermöglichen (Kagermann, 2013; Reinhart, 2017; Fraunhofer gitales Abbild streng getrennt. Cyberphysische Systeme lösen
IPA, 2017). diese Trennung auf: Systeme wie beispielsweise Transport-
behälter oder Maschinenkomponenten beinhalten Sensoren
Doch inwieweit ist die Region Stuttgart auf diese Heraus- und Aktoren sowie eingebettete Software mit der Fähigkeit
forderungen eingestellt? Hierzu sind zunächst die durch die zur Datenverarbeitung und selbständigen Kommunikation.
neuen Ansätze entstehenden Anforderungen kompakt zu be- Dies ermöglicht die intelligente Vernetzung bisher passiver
schreiben (Abs. 3.1). Diesen stehen die Möglichkeiten gegen- Objekte. Ihre eindeutige Kennung erlaubt eine entsprechend
über, die die lokalen Wirtschafts- und Wissenschaftsstruktu- individuelle Kommunikation. Die unmittelbare physikalische
ren bereitstellen (Abs. 3.2). Erfassung, Auswertung und Speicherung der Daten über Sen-
soren vereinfacht bisher manuell erforderliche Tätigkeiten
dramatisch.
Abbildung 6: Technologiefelder Industrie 4.0
Cyberphysische Systeme Cloud Computing Smart Factory
• Sensoren und Aktoren • Big Data • Plug and Produce
• Automatisierter Informations- • Echtzeitdaten • Intelligente Vernetzung
austausch zwischen Objekten • Apps Mensch – Maschinen
der Wertschöpfungskette • Digitaler Schatten
• Smarte Produkte • Preiswerte Automatisierung
Quelle: Fraunhofer IPA
133. Rahmenbedingungen Region Stuttgart
Abbildung 7: Klassen von IT-Diensten
• Infrastructure as a Service stellt Hardware physikalisch oder virtuell bereit.
• Plattform as a Service stellt Betriebssysteme b eziehungsweise Middleware bereit.
• Software as a Service stellt Software, also modularisierte Funktionsbausteine, bereit.
• Business Process as a Service wickelt komplette G eschäftsprozesse als Service ab.
Business Process
Prozesse
as a Service
Software
Software
as a Service
Middleware
Plattform
as a Service
Betriebssystem
Virtuelle Hardware
Infrastructure
as a Service
Physikalische Hardware
Quelle: Gabler Wirtschaftslexikon, 2017
Cloud Computing Smart Factory
Cloud Computing stellt Daten, Technologien und IT-Ressour- Stark sinkende Automatisierungskosten begünstigen die Di-
cen über das Internet dezentral und dynamisch bereit. Der gitalisierung in der Produktion: Plug-and-Produce-Module,
Wechsel von vormals stark lokal geprägten, individuellen Lö- eine intelligente Vernetzung von Mensch und Maschine mit
sungen hin zu global verfügbaren, standardisierten Lösungen entsprechenden Schnittstellen sowie ein digitaler Schatten
erhöht Transparenz und Vergleichbarkeit. Das führt wieder- eröffnen neue Flexibilität, auf unerwartete Kunden- und Pro-
um zur Industrialisierung der IT-Ressourcen und ermöglicht duktionsänderungen zu reagieren und dennoch die Effizienz
neue Geschäftsmodelle. Deren Kernidee besteht häufig darin, der Produktion zu steigern.
entsprechende Dienste als Service mit nutzungsabhängiger
Vergütung anzubieten. Entsprechend der Anwendungsschich- Neben den Technologiefeldern sind weitere Faktoren zu be-
ten werden vier Klassen unterschieden, wie in Abbildung 7 trachten. Abbildung 8 zeigt die heute anerkannten Rahmen-
dargestellt. bedingungen für die Entwicklung von Industrie-4.0-Lösungen
(W&P, Fraunhofer IPA 2015):
Cloud-Lösungen ermöglichen eine unternehmensweite und
-übergreifende Datenspeicherung und Informationsweiterga- Technologie-Reifegrad: Basis für eine wirkungsvolle Vernet-
be. Plattformen verknüpfen einzelne Anwendungen nutzer- zung und Kommunikation bildet die Verfügbarkeit entspre-
spezifisch. Solche Anwendungen dominieren den Consumer- chender Technologien (Technology Push). Diese bestimmen
Bereich bereits heute: Endverbraucher können Millionen von Möglichkeiten und Grenzen heutiger Konzepte und Lösungen.
Apps über Plattformen, beispielsweise Google Play oder den
Apple AppStore, beziehen. Politische Unterstützung: Politik wirkt als Impulsgeber – ein-
drucksvoll an der Begriffssetzung Industrie 4.0 im Rahmen der
Hightech-Strategie erkennbar. Durch Gesetze und Fördermaß-
nahmen wurden und werden entsprechende Impulse gesetzt.
143. Rahmenbedingungen Region Stuttgart
Abbildung 8: Klassen von IT-Diensten
Rechtssicherheit Marktakzeptanz
IT-Sicherheit Wettbewerb
Politische
(IKT) Standards
Unterstützung
Technologie-
Reifegrad
Quelle: W&P, Frauenhofer IPA 2015
Wettbewerb: Generell gilt: Wettbewerb fördert Innovationen Bezogen auf den Betrachtungsgegenstand sind zwei Aspekte
und begünstigt die Verbreitung neuer Ideen und Lösungen. der Digitalisierung zu unterscheiden (Bauernhansl, 2017):
Hier sind vor allem durch disruptive Technologien und Ge-
schäftsmodelle Veränderungen zu erwarten. What – Digitalisierung der Produkte: In welchem Umfang sind
die Produkte selbst digitalisiert, entwickeln sich in Richtung
Marktakzeptanz: Darüber hinaus ist auch die Akzeptanz bei smarter Produkte und ermöglichen so neue Leistungsangebo-
Gesellschaft und Verbraucher bei der Etablierung neuer Tech- te, beispielsweise in Form der oben genannten Dienste?
nologien im Markt entscheidend. Hierbei bestimmt das Ver-
trauen in die neuen Technologien und das Erkennen von de- How – Digitalisierung der Leistungserzeugung: In welchem
ren Mehrwert die Umsetzungsgeschwindigkeit. Im Vergleich Umfang ist der Herstellprozess selbst stärker digitalisiert und
zum privaten Nutzer zeigt sich der industrielle Anwender vor ermöglicht so den Weg zur bereits oben erläuterten, hoch fle-
allem beim Thema Datensicherheit skeptisch. xiblen und effizienten Smart Factory?
Rechtssicherheit: Industrie 4.0 erzeugt in massivem Umfang Steigende Datenumfänge und Datengenauigkeit bergen also
Daten, was den Wert solcher abstrakten Güter steigert. Deshalb die Chance beziehungsweise Perspektive, umfassender und
sind vor allem die Aspekte der Erzeugung, Anwendung und Ei- vor allem genauer auf veränderte Situationen der Wert-
gentumsrechte dieser Daten sowie Haftung zu berücksichtigen. schöpfungskette zu reagieren. Somit werden Fabrikausrüster
zum Enabler für Verbesserungen der in einer Lieferkette an-
IT-Sicherheit: Mit stärkerer IT-Durchdringung steigt die Be- geordneten Herstellprozesse. Wie erwähnt birgt dies sowohl
deutung der IT-Sicherheit. Hier sind zwei Bereiche zu unter- Potenziale zur Leistungsdifferenzierung als auch zur Kosten-
scheiden: Die Betriebssicherheit (Safety) fokussiert auf den senkung.
sicheren Betrieb aller Objekte einer Fabrik und betrachtet Si-
cherheit und Gesundheitsschutz der Menschen. Der Betriebs- Risiken oder Probleme ergeben sich zum einen aus den in-
schutz (Security) betrachtet die Sicherheit und die Vertrau- haltlichen Realisierungshürden bei der Umsetzung. Diese
lichkeit (Privacy) aufgenommener Daten. lassen sich aus den oben beschriebenen Technologiefeldern
sowie den Rahmenbedingungen ableiten. Zum anderen erge-
(IKT-)Standards: Standards der Informations- und Kommu- ben sich diese aus entgangenen Markchancen beziehungs-
nikationstechnologien begünstigen eine IT-technische Ver- weise einer Verschlechterung der Wettbewerbsposition. Hier
netzung. Wie oben erwähnt basieren klassische Konzepte auf ist eine unternehmensindividuelle Betrachtung erforderlich.
lokalen und statisch konfigurierten Punkt-zu-Punkt-Verbin- Im Grundsatz ist hierfür ein Vergleich erwarteter (Markt-)
dungen. Eine wesentliche Herausforderung besteht also in der Entwicklungen und eigener geplanter Aktivitäten notwendig.
dynamischen Anbindung von lediglich zeitweise in die Pro-
duktion eingebundenen cyberphysischen Modulen.
153. Rahmenbedingungen Region Stuttgart
3.2 Analyse der Wirtschafts- und Clustern eng verstrickt. Dieser starke Fokus zeigt sich auch
Wissenschaftsstruktur anhand der Ingenieursdichte von fünf Prozent, die höher ist
als in jeder anderen Region Deutschlands (Strukturbericht
Region Stuttgart, 2017; IHK Region Stuttgart, 2011).
Die Region Stuttgart umfasst neben der Landeshauptstadt
Stuttgart die Landkreise Böblingen, Esslingen, Göppingen, Die Wissenschaftslandschaft der Region Stuttgart führt den
Ludwigsburg und Rems-Murr. Auf der Fläche von 3.654 km² Bereich der Forschung und Entwicklung deutschlandweit an.
wohnen rund 2,74 Millionen Menschen (Statistisches Landes- Keine andere deutsche Region meldet mehr Patente an. Die
amt BW, Stand 2015). Grundlegende Kennzahlen zeigen die Investitionsquote liegt mit 4,0 Prozent vom Umsatz sowohl
wirtschaftliche Bedeutung: Auf zehn Prozent der Landesfläche über dem Bundes- als auch über dem Landesdurchschnitt
werden 30 Prozent des Bruttoinlandprodukts erwirtschaftet (Region Stuttgart, 2017). Im innerdeutschen Vergleich besitzt
(Statistisches Landesamt BW, Stand 2013). Damit liegt die die Region den höchsten Anteil an Wissenschaftlern gemes-
Wirtschaftsleistung pro Einwohner deutlich über dem Bundes- sen an der Anzahl an Erwerbstätigen, siehe Abbildung 9.
und Landesdurchschnitt. Auch im europäischen Vergleich ist
die Region in dieser Hinsicht auf einem Spitzenplatz. 3.2.2 Stärken und Schwächen der Region
hinsichtlich Industrie 4.0
3.2.1 Darstellung der Wirtschaftsstruktur Region
Stuttgart In Baden-Württemberg investiert der Maschinen- und Auto-
mobilbau am stärksten: Insgesamt tätigten beide Branchen
Das produzierende Gewerbe bildet mit etwa 40 Prozent der im Jahr 2016 ungefähr 56 Prozent der gesamten Investitio-
regionalen Wertschöpfung den industriellen Anker der Re- nen von etwa 12,9 Milliarden Euro des verarbeitenden Ge-
gion. Aus wirtschaftlicher Sicht bilden der Automobil- und werbes (Statistisches Landesamt Baden-Württemberg). Ziel
Maschinenbau mit Abstand die wichtigsten Bereiche des ver- der Landesregierung ist es, das Land zur digitalen Leitregion
arbeitenden Gewerbes. Unternehmen anderer Branchen wie zu machen. Deshalb werden bis ins Jahr 2021 rund eine Mil-
Elektrotechnik, Metallgewerbe oder Unternehmen aus dem liarde Euro in die Digitalisierung investiert. Dabei fließen 265
Dienstleistungssektor sind mit den beiden dominierenden Millionen Euro in Digitalisierungsprojekte und 100 Millionen
Abbildung 9: Wissenschaftleranteil in ausgewählten Regionen Deutschlands
Schleswig-Holstein 0,31 %
Sachsen-Anhalt 0,34 %
Oberfranken 0,43 %
Thüringen 0,56 %
Leipzig 0,64 %
Hannover 0,69 %
Tübingen 1,08 %
Oberbayern 1,63 %
Stuttgart 1,68 %
0% 2%
Quelle: Verband Region Stuttgart, 2015
163. Rahmenbedingungen Region Stuttgart
Abbildung 10: Landkarte CPS-Befähiger und CPS-Integratoren
a) CPS-Befähiger b) CPS-Integratoren
(Beispiele) (Beispiele)
Wittenstein
ABB ABB
Mannheim Mannheim
Heidelberg Heidelberg Würth
SEW-Eurodrive Heilbronn
Karlsruher Institut für Heilbronn
Karlsruher Institut für KOMET Technologie
Technologie CSL
Karlsruhe Fraunhofer IOSB
Karlsruher Institut für
Technologie IMT
Karlsruhe
Bosch
Trumpf Viastore
Fraunhofer IPA Stuttgart Bosch Rexroth
Bosch
IMS CHIPS Festo
Hochschule der Medien Universität Stuttgart Stuttgart
Pilz
Universität Stuttgart IAS Balluff Fraunhofer IAO
Universität Ulm Fraunhofer IPA
Universität Stuttgart IFM Synapticon
IFM
HSG -IMAT Reutlingen
Fraunhofer IAO Universität Homag
Universität Stuttgart IAT Tübingen NMI Ulm Reutlingen
Ulm
Sick
Universität HSG-IMIT
Freiburg IMTEK
Freiburg
Fraunhofer IPM
Fraunhofer IAF
Freiburg
Konstanz
Konstanz
Unternehmen: Smarte Sensorik Unternehmen: Smarte Aktorik
Forschungseinrichtungen Forschungseinrichtungen
Unternehmen: Hardware/Benutzerschnittstellen Universitäten Unternehmen Universitäten
Hochschulen Hochschulen
Quelle: Ministerium für Finanzen und Wirtschaft BW, 2014
Euro in den Ausbau des Breitband-Internets (Land Baden- men zu einem Gesamtsystem verbinden, wie Werkzeugma-
Württemberg, 2017). schinen-, Förder- oder Lagertechnikhersteller).
Baden-Württemberg ist in einer guten Ausgangslage hin- Darüber hinaus ist die Entwicklung digitaler Geschäftsmodel-
sichtlich der digitalen Transformation. Historisch begründet le entscheidend: Hier führt die Metropolregion Stuttgart ver-
sich dieser Vorteil gegenüber anderen Regionen in der star- glichen mit anderen deutschen Metropolregionen wie Mün-
ken Stellung der Fahrzeugtechnik sowie des Maschinen- und chen, Rhein-Ruhr oder Nord. Es beschäftigen sich die meisten
Anlagenbaus mit seiner Innovationskraft. Das Land beher- KMUs mit der für die Digitalisierung essentiellen Entwicklung
bergt eine Vielzahl an Unternehmen und Forschungsstätten digitaler Geschäftsmodelle (IHK Region Stuttgart, 2017).
mit nennenswerten Aktivitäten im Bereich Industrie 4.0. Der
beispielhafte Blick auf Hersteller und Forschungsstätten im Doch die Region Stuttgart tut sich (noch) schwer mit der
Bereich CPS konkretisiert die Vorteile der Region Stuttgart, Bereitstellung der technischen Infrastruktur: Beispielsweise
vergleiche Abbildung 10. Folgende Kategorien lassen sich un- beklagen zwei Drittel der Unternehmen eine unzureichende
terscheiden: Breitbandversorgung mit entsprechenden Abwanderungsrisi-
ken. Fehlende Glasfaseranschlüsse in neuen Gewerbegebieten
CPS-Befähiger (Hersteller und Dienstleistungsanbieter von verhindern Unternehmensansiedlungen in diesen Kommunen.
Komponenten und Teilsystemen cyberphysischer Systeme wie Die Umsetzung scheint langwierig und beschäftigt die Politik
smarte Sensorik oder Aktorik, Software, Benutzerschnittstel- bis heute (Stuttgarter Zeitung, 21. Juli 2015, 22. November
len, Software-Architektur oder IT-Sicherheit). 2017).
CPS-Integratoren (Hersteller und Dienstleistungsanbieter, die Zukunftsweisend sind aber vor allem die verschiedenen Akti-
Komponenten und Teilsysteme von cyberphysischen Syste- vitäten größerer und kleinerer Unternehmen – teilweise auch
173. Rahmenbedingungen Region Stuttgart
in Kooperation mit Forschungsinstituten. Viele Betriebe sind ry. Im September 2017 wurde eine Demonstrationsfabrik in
aktiv in der Forschung und Umsetzung der Produktion der Chicago eröffnet. Die Tochterfirma Axoom ist Lieferant einer
Zukunft beteiligt und es entstehen Leuchttürme mit Vorbild- digitalen Plattform, die eine Umsetzung der Prinzipien von
funktion für andere Unternehmen. Hier einige Beispiele: Industrie 4.0 ermöglicht (Trumpf, 2017).
Die PKW-Sparte der Daimler AG strebt eine Digitalisierung Festo setzte in seiner 2015 eröffneten Technologiefabrik
der gesamten Wertschöpfungskette mit den Zielen der Fle- Scharnhausen einige Kernelemente von Industrie 4.0 bereits
xibilitätserhöhung und Lieferzeitverkürzung individueller um: Mitarbeiter kooperieren mit Robotern, die für Menschen
Produkte an. Bereits umgesetzt sind die vernetzte Produkti- nicht-ergonomische Montagetätigkeiten ausführen. In einem
onsorganisation und die Technologiefabrik in Sindelfingen. evolutionären Prozess wird auf die komplett vernetzte Fabrik
So können neue Produktionskonzepte eingehend getestet hingearbeitet. Festo bietet mit Festo Didactic eine Hilfestel-
und anschließend in der Massenproduktion angewendet lung für andere Unternehmen für den Einstieg in den The-
werden. Der Einsatz von Methoden der digitalen Fabrik er- menkomplex Industrie 4.0 und dessen Umsetzung an (Festo,
möglicht Prozesssimulationen entlang der gesamten Ferti- 2017).
gung. Geplant ist die Zusammenführung der Smart Factory
aus den einzelnen Konzepten (zum Beispiel 3D-Drucken und Wittenstein betreibt eine Innovationsfabrik und eine Produk-
Maschinelles Lernen) noch in diesem Jahrzehnt. Dies findet tion im urbanen Bereich. Im Vordergrund stehen vernetzte
in Kooperation mit dem Fraunhofer IPA im kooperativen For- physikalische und virtuelle Produktionselemente mit entspre-
schungscampus ARENA2036 statt. chender Steuerung (Wittenstein, 2017).
Mit dem Ziel einer vernetzten Fabrik bietet Bosch eine um- Ein genauerer Blick auf die Einführungshemmnisse zeigt eine
fassende Produkt- und Servicepalette zum Einstieg und zur positive Veränderung gegenüber vorangegangenen Studien.
Vertiefung in die Digitalisierung: Software (Wertstrom- oder Den meisten Befragten sind Nutzen und Verständlichkeit klar.
Shop-Floor-Management), Dienstleistungen (Logistik, Ser- Sie schätzen allerdings Einführungsaufwand und Kosten als
vice, Consulting) sowie Produkte (Beispiel Track-and-Trace- hoch ein (Bauernhansl, 2016) siehe Abbildung 11.
Systeme, kollaborative Roboter, Sensor Cloud, …) sowie neue
Geschäftsmodelle (Software as a Service) sind ebenfalls mög- Doch trotz regionaler Leitanbieter mit großer Strahlkraft zei-
lich (Robert Bosch GmbH, 2017). gen viele kleinere und mittlere Unternehmen (KMU) teilweise
Umsetzungsdefizite:
Der Service TruConnect von Trumpf unterstützt bei der Um-
wandlung der Produktion in eine individuelle Smart Facto-
Abbildung 11: Hemmnisse beim Einsatz von Produktions-IT
Aufwändige
25,8 %
Einführungsphase
Kostenintensiv 22,1 %
Sicherheitsbedenken 15,9 %
Unflexibel 12,6 %
Intransparente
11,8 %
Rahmenbedingungen
Unverständlich 8%
Geringer Nutzen 3,9 %
0% 30 %
Quelle: Bauernhansl, 2016
183. Rahmenbedingungen Region Stuttgart
Nutzenhebel Produktions-IT: Die Software-Architektur in ei- • Smarte Sensorik und Aktorik: IMTEK (Freiburg), IFM (Stutt-
ner Produktion bildet die Basis für den effektiven Einsatz von gart), IMT (Karlsruhe), wbk (Karlsruhe), IFM (Ulm), Hahn-
Sensoren und Aktoren. Doch solange diese Basis für eine digi- Schickard-Gesellschaft: HSG-IMIT (Villingen-Schwenningen),
talisierte Produktion nicht erkannt ist beziehungsweise fehlt, HSG-IMAT (Stuttgart). IMS CHIPS (Stuttgart), NMI (Reutlin-
können die Unternehmen keine wirksamen Projekte starten gen), Fraunhofer Institute: IPM (Freiburg), IAF (Freiburg), IPA
und Verbesserungen erzielen. (Stuttgart), IOSB (Karlsruhe), ICT (Pfinztal), EMI (Freiburg),
und den Hochschulen Furtwangen, Esslingen und Aalen.
Handlungsbereitschaft der KMU im Maschinen- und Anla-
genbau: Im Jahr 2016 nannten knapp sechs Prozent der be- • Das Spitzencluster MicroTEC Südwest vereinigt zahlreiche
fragten Unternehmen konkrete Industrie 4.0-Aktivitäten. Zir- Forschungsinstitute und Industriepartner.
ka 18 Prozent stehen mit ersten Konzepten und Maßnahmen
noch am Anfang. Die überwiegende Mehrheit (76 Prozent) • Benutzerschnittstellen: Universitätsinstitute: CSL (Karls-
unternahm gar keine Aktivitäten (Bauernhansl, 2016). ruhe), IIF (Freiburg), WSI (Tübingen), IAS (Stuttgart), IAT
(Stuttgart), IKT (Ulm); Hochschule der Medien (Stuttgart);
Selbstverständnis: Detailstudien zeigen bei vielen KMU eine Fraunhofer Institute IAO und IPA (beide Stuttgart).
sehr selbstkritische Einschätzung ihrer eigenen Aktivitäten:
Obwohl sie Teilthemen sogar konsequent aufgreifen, inter- • Software: Universität Stuttgart: IAT, IAAS, IPVS, IKTD und
pretieren sie diese eher als typische (Weiter-) Entwicklungs- der Exzellenzcluster SimTec; Universitätsinstitute: wbk
themen, obwohl sie bei näherer Betrachtung durchaus zum (Karlsruhe), IMI (Karlsruhe); die Fraunhofer Institute IPA
Thema Industrie 4.0 gehören. Hier fehlt es dann eher an einer (Stuttgart), IAO (Stuttgart) und IOSB (Karlsruhe).
übergeordneten Klammer – also einer Industrie 4.0-Strategie
und strukturierten Vorgehensweise (Bauernhansl, 2017). • Software-Architektur und IT-Sicherheit: Fraunhofer IPA
(Stuttgart), Fraunhofer IOSB (Karlsruhe), FZI (Karlsruhe)
Insgesamt verdichtet sich folgender Eindruck:
• CPS-Integration: Fraunhofer-Institute, Universität Stutt-
Viele Leitanbieter zeigen Aktivitäten mit großer Strahlkraft, gart, Karlsruher Institut für Technologie. Im Forschungs-
je nach Umsetzungsfortschritt zeigen sich auch bereits erste projekt ARENA2036 der Universität Stuttgart sind 22
messbare Ergebnisse. Hierbei ist die Unternehmensgröße kein Mitglieder aus Industrie und Forschung beteiligt. Neben
Kriterium für Innovationskraft oder Umsetzungsgeschwin- großen Konzernen wie Daimler und Bosch beteiligen sich
digkeit. Kleineren Unternehmen gelingt es immer wieder, mit auch KMUs. Auf wissenschaftlicher Seite sind neben dem
innovativen Ansätzen für Aufsehen zu sorgen. Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmo-
toren Stuttgart (FKFS) und der Universität Stuttgart die
Viele KMU erscheinen zurückhaltender – zumindest nach au- Fraunhofer-Institute IPA und IAO beteiligt.
ßen. Sie kommunizieren ihre Aktivitäten kaum, sodass aus
einer Außensicht der Eindruck einer beobachtenden Grund- Diese Aufzählung zeigt das breite Forschungsengagement in
haltung entsteht. Notwendig wären hier die zunächst erfor- Baden-Württemberg hinsichtlich aller Bereiche zum Thema In-
derlichen unternehmensspezifischen Grundüberlegungen: dustrie 4.0. Darüber hinaus stehen auf Bundes-, Landes- und
Diese beginnen ganz klassisch mit der Marktanalyse eigener Regionalebene Technologienetzwerke bereit, innerhalb derer
Stärken und Schwächen sowie eines gemeinsamen Verständ- Erfahrungen und Anregungen diskutiert werden können:
nisses zum Thema Industrie 4.0. Erst auf dieser Basis können
neue Angebote bis hin zu entsprechenden Geschäftsmodellen • Plattform Industrie 4.0 – deutschlandweit
entwickelt werden. • Allianz Industrie 4.0 Baden-Württemberg – landesweit
• Erfa-Kreis der IHK Region Stuttgart – regional
3.2.3 Darstellung der regionalen
Forschungslandschaft
Die Forschungslandschaft im Bereich Industrie 4.0 in Baden-
Württemberg umfasst Hochschulen, Universitäten und For-
schungseinrichtungen. 2014 zeigten sich insgesamt rund 400
größere Akteure. Im Folgenden werden die Forschungsinstitu-
tionen anhand der bereits zuvor getroffenen Untergliederung
aufgeführt:
194. Ergebnisse
Die Studienergebnisse sind zweigeteilt: Der allgemeine Teil Die Experteninterviews bestätigten, dass sich alle OEMs und
beschreibt Entwicklungstrends, Strategien und Digitalisie- auch Tier 1 intensiv mit diesen Fragestellungen auseinander-
rungsaktivitäten im Automobil- und Maschinenbau. Der de- setzen.
taillierte Teil erläutert Veränderungen in den Supply Chains
des Automobil- und Maschinenbaus hinsichtlich ihrer Kom- 2. These: Transparenz der Supply Chain
plexität, der zur Planung und Steuerung verfügbaren Infor-
mationen sowie der verwendeten IT-Technologien zum Infor- „Die Digitalisierung von Prozessen eröffnet die Möglich-
mationsaustausch. keit höherer Transparenz in der Lieferkette. Zentrales Ele-
ment für eine Verbesserung der Planung und Steuerung ist
ein stärkerer Austausch von Informationen zwischen den
4.1 Allgemeiner Teil Partnern der Supply Chain.“
Ausgangspunkt der Studie bilden vier übergreifende Trends, Auch diese These stieß erwartungsgemäß auf breite Zustim-
die erkennbare und erwartete Entwicklungstrends in der Au- mung (100 Prozent der Interviewten, 96 Prozent der Online-
tomobilbranche (1. und 2. These) und ihrer Fabrikausrüster, Befragten). Hierbei sind zwei Aspekte zu unterscheiden:
den Maschinenbau (3. und 4. These) charakterisieren (Abs.
4.1.1). Die Folgeabschnitte beschreiben Strategien (Abs. • Neue Technologien eröffnen Kostensenkungspotenziale:
4.1.2). und Digitalisierungsaktivitäten (Abs. 4.1.3), mit denen Aus technischer Sicht ermöglichen digitalisierte Prozesse
die Unternehmen diesen Veränderungen begegnen. eine höhere Transparenz der Lieferkette. Doch wirksam
wird diese erst durch einen stärkeren Informationsaus-
4.1.1 Übergreifende Trends tausch der Supply-Chain-Akteure über Bedarfs-, Kapazi-
täts- und Auftragsfortschrittsdaten. Eine Automatisierung
Die übergreifenden Trends wurden in Form von Thesen for- des unternehmensübergreifenden Informationsaustauschs
muliert, bei denen die Befragten zustimmen oder ablehnen reduziert die mit der Informationsübermittlung verbunde-
konnten. Im Rahmen der Interviews resultierten daraus teil- nen Transaktionsprozesse bei den beteiligten Partnern und
weise vertiefende Diskussionen. damit auch die Kosten (vgl. Göpfert et. al., 2017).
1. These: Wandel der Automobilbranche • Neue Technologien eröffnen Leistungsverbesserungspo-
tenziale: Aus inhaltlicher Sicht dominierten in der Ver-
„Das Automobil steht vor/ist in einem grundlegenden gangenheit Planungsaktivitäten auf Basis von Vertrauen
Wandel unter anderem in Bezug auf das Antriebskonzept. und Erfahrungen. Doch dynamischere Wertschöpfungs-
Dabei wird der klassische Verbrennungsmotor durch al- ketten verdeutlichen die Grenzen eines solchen Ansatzes.
ternative Antriebe ersetzt. Beispiele hierfür sind Hybrid-, Die Erfolgsbeispiele zeigen, dass eine höhere Transpa-
Wasserstoff-, oder rein batterieelektrische Antriebe.“ renz und vor allem echtzeitnahe Steuerungsmaßnahmen
erfolgskritisch werden. Sind Systemänderungen sowie
Diese These stieß erwartungsgemäß auf breite Zustimmung deren Auswirkungen echtzeitnah erkennbar, steigt die
(100 Prozent der Interviewten, 86 Prozent der Online-Befrag- Wirksamkeit eingeleiteter Steuerungsmaßnahmen, so-
ten). Die vertiefenden Diskussionen in den Experteninterviews dass die Logistikleistung (beispielsweise die Liefertreue)
war die voraussichtliche Dauer des Wandels allerdings um- steigt.
stritten und reichte von zehn bis 30 Jahren.
3. These: Smarte Supply Chain
Die Automobilbranche vollzieht aktuell einen tiefgreifender
Wandel. Lange fokussierten sich die Hersteller auf eine kon- „Eine smarte Supply Chain basiert auf einem hohen Grad
tinuierliche Verbesserung bestehender Technologien und auf an Transparenz. Dies erfordert unter anderem smarte Pro-
die Optimierung traditioneller Geschäftsmodelle. Vier Trends dukte der Fabrikausrüster bezüglich Produktions-, Logis-
erscheinen für die aktuell beobachtbare Transformation ent- tik- und Lagermittel zur Datenerhebung.“
scheidend:
Auch diese These stieß auf breite Zustimmung (100 Prozent
• Digitalisierung und Vernetzung der Fahrzeuge der Interviewten, 92 Prozent der Online-Befragten). Somit
• Autonomes Fahren werden smarte Produkte der Fabrikausrüster zum „Digitali-
• Suche nach alternativen Antriebskonzepten, insbesondere sierungsenabler“ – also zur unabdingbaren Voraussetzung –
Elektromobilität einer smarten Supply Chain. Denn erst durch die Kombination
• Neue Mobilitätskonzepte, insbesondere im Bereich vernetzter Maschinen und Anlagen mit den IT-Systemen in
Carsharing den Lieferketten aller beteiligten Unternehmen können Pro-
204. Ergebnisse
duktions- und Absatzprozesse neu gestaltet werden (vgl. Lü- Wesentlichen von der Investitionsart (zum Beispiel Neu-
nendonk, 2016). investitionen bei einem Modellwechsel) abhängen.“
Auch die in den Interviews geführten Diskussionen verdeut- Diese These stieß auf breite Ablehnung und wurde am kont-
lichten die Doppelrolle des Maschinenbaus: Einerseits ist er roversesten diskutiert: Lediglich 15 Prozent der Interviewten
Anwender von Industrie 4.0-Konzepten, andererseits auch und 25 Prozent der Online-Befragten stimmten dieser These
gleichzeitig Anbieter solcher Lösungen. Dies erklärt die Not- zu. Die Experteninterviews verdeutlichten hier zwei Entwick-
wendigkeit für die Branche, sich frühzeitig und intensiv mit lungstendenzen:
den entsprechenden Konzepten zu befassen.
• Einerseits höhere Anforderungen bezüglich der gefor-
4. These: Lieferbedingungen der Fabrikausrüster derten Liefergenauigkeit (Lieferfenster) – dies gilt ins-
besondere für die Fabrikausrüster der OEMs mit ihren
„Die Digitalisierung bringt keine grundlegenden Verän- weltweiten Standardisierungsansprüchen. Die Interviews
derungen der Lieferbedingungen der Fabrikausrüster mit verdeutlichten die Ursachen: Enge Lieferfenster entste-
sich. Lieferzeiten und Lieferfenster für diese werden, auch hen zum Beispiel aufgrund eng eingeplanter Wartungs-
in Zukunft, weitestgehend unverändert bleiben und im fenster oder der Betreibermodelle der Fabrikausrüster
(vgl. a. Abs. 1.2).
Abbildung 12: Einfluss politischer Maßnahmen
Erwarten Sie eine Beeinflussung des Absatzmarktes durch politische Maßnahmen?
Förderung
Elektromobilität 81 %
Fahrverbot Verbrennungsmotoren
(Innenstadt/Ballungsraum) 76 %
Verschärfung der Abgasgrenzwert 64 %
und Flottenverbräuche
Änderung der Gesetzeslage
56 %
bezüglich autonomem Fahren
Forschungsdruck durch
direkte Konkurrenten 39 %
Erwartungen/Druck durch die
Entwicklung anderer Märkte 38 %
Verlagerung internationaler
Handelsbeziehungen 26 %
Anpassung der
Sicherheitsvorschriften 25 %
Sonstige
3%
0% 100 %
Gültige Fälle: n=110; Prozentwerte beziehen sich auf die Anzahl gültigen Fälle (alle bzw. je Akteur)
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