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Artikel - Industrie 4.0

Digitale Transformation in der Industrie

Einleitung

Bauteile kommunizieren eigenständig mit der Produktionsanlage. Anlagen veranlassen ihre eigene Reparatur. Menschen, Maschinen und industrielle Prozesse sind intelligent vernetzt. Völlig neue, datengetriebene Geschäftsmodelle entstehen. Das ist Industrie 4.0. Nach Dampfmaschine, Fließband und Computer sind vernetzte Fabriken und Datenräume die vierte industrielle Revolution. Das BMWK unterstützt die deutsche Industrie dabei, die Potenziale dieser digitalen Revolution auszuschöpfen.

In der Industrie 4.0 verzahnt sich die Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik. Starre und fest definierte Wertschöpfungsketten werden flexibel und dynamisch. Es entstehen weltweit vernetzte Wertschöpfungsnetzwerke in digitalen Ökosystemen, die neue Formen der Kooperation ermöglichen und zugleich zu einer klimafreundlichen und ressourcenschonenden Zukunft beitragen. Es entstehen Datenräume, die Datenhoheit, -sicherheit und -integrität gewährleisten und die Voraussetzungen schaffen für innovative Produkte und Geschäftsmodelle.

Die Fabrik der Zukunft: Flexibler, individueller und effizienter

In der Fabrik der Industrie 4.0 koordinieren intelligente Maschinen selbstständig Fertigungsprozesse, Service-Roboter unterstützen Menschen in der Montage bei schweren Arbeiten. Vernetzung findet aber nicht nur innerhalb von "intelligenten Fabriken" statt, sondern über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg. Zudem bringt der Einsatz digitaler Technologien in der Industrie eine Vielzahl an neuen Produktionsverfahren, Geschäftsmodellen und Produkten hervor. Industrie 4.0 bestimmt dabei die gesamte Lebensphase eines Produktes: Von der Idee über die Entwicklung, Fertigung, Nutzung und Wartung bis hin zum Recycling Für den Innovations- und Wirtschaftsstandort Deutschland bietet das enorme Potenziale: Rund 15 Millionen Arbeitsplätze hängen direkt und indirekt von der produzierenden Wirtschaft ab. Deswegen unterstützt das BMWK die digitale Transformation der Industrie auch durch diverse Förderprogramme, beispielsweise im Bereich Automobil- und Zulieferindustrie.

Zahlen zu Industrie 4.0 für den Standort Deutschland

95%
Symbolicon für Geldscheine

der Unternehmen
erkennen Industrie 4.0 als Chance.

6
Symbolicon für Bus

von 10 Betrieben
nutzen bereits Industrie 4.0-Anwendungen.

91%
Symbolicon für Wachstumskurve

der Unternehmen
sehen Industrie 4.0 als Voraussetzung für den Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie.

Drei
Symbolicon für Computer mit Smartphone

Viertel der Industrieunternehmen
sagen, dass Industrie 4.0 den CO2-Ausstoß verringert.

Was bedeutet Industrie 4.0?

Intelligente Produktionsverfahren und neue Geschäftsmodelle

Wie sieht die Fabrik in der Industrie 4.0 aus? Was bedeutet das für unsere Wirtschaft? Welche Chancen und Herausforderungen bietet die vierte industrielle Revolution?

In der Fabrik der Industrie 4.0 koordinieren intelligente Maschinen selbstständig Fertigungsprozesse; Service-Roboter unterstützen Menschen in der Montage bei schweren Arbeiten, fahrerlose Transportfahrzeuge kümmern sich eigenständig um Logistik und Materialfluss. Vernetzung findet aber nicht nur innerhalb von "intelligenten Fabriken" statt, sondern über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg – zwischen verschiedenen Akteuren der Wirtschaft: Vom mittelständischen Logistikunternehmen über spezialisierte technische Dienstleister bis zu kreativen Start-ups.

Flexibler, individueller und effizienter produzieren

Der Einsatz digitaler Technologien in der Industrie wird eine Vielzahl an neuen Produktionsverfahren, Geschäftsmodellen und Produkten hervorbringen. Eine Produktionslinie muss beispielsweise nicht mehr auf ein Produkt festgelegt sein. Dadurch ändern sich die Anforderungen an die industrielle Fertigung. Durch IT-Unterstützung wird es möglich sein, Bearbeitungsstationen flexibel an einen sich verändernden Produktmix anzupassen. Dabei können Kapazitäten optimal ausgelastet werden. Darüber hinaus können die automatisierten Analyseverfahren auch Wartungsbedarfe und Ausfallrisiken aufzeigen.

Kooperation: Damit wir die neuen Chancen nutzen

Für den Innovations- und Wirtschaftsstandort Deutschland bietet das enorme Potenziale: Rund 15 Millionen Arbeitsplätze hängen direkt und indirekt von der produzierenden Wirtschaft ab. Mit der Digitalisierung der Industrie werden sich nicht nur Wertschöpfungsprozesse verändern, es werden auch neue Geschäftsmodelle und neue Perspektiven für Beschäftigte entstehen. Gerade für kleine und mittlere Unternehmen bieten intelligente, digitale Produktionsverfahren große Chancen.

Doch: Je mehr sich die Industrie digitalisiert und vernetzt, desto mehr Schnittstellen ergeben sich und desto mehr Daten fließen. Einheitliche Normen und Standards, IT-Sicherheit und Datenschutz spielen deshalb eine zentrale Rolle. Solch übergreifende Fragen können allerdings nicht einzelne Unternehmen oder Sektoren für sich alleine beantworten. Nur wenn alle relevanten Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft, Politik und Gesellschaft frühzeitig beteiligt werden und partnerschaftlich kooperieren, können wir die vierte industrielle Revolution gemeinsam erfolgreich gestalten.

Zentrale gesellschaftliche und politische Gestaltungsaufgabe

Die Bundesregierung will die enormen Potenziale von Industrie 4.0 für den Wirtschaftsstandort Deutschland nutzen. Gerade für kleine und mittlere Unternehmen bieten intelligente, digitale Produktionsverfahren große Chancen.

Industrie 4.0 ist ein zentrales Thema der Digitalen Agenda der Bundesregierung. Mit den beiden Förderprogrammen "Autonomik für Industrie 4.0" und "Smart Service Welt" stellt das BMWi knapp 100 Millionen Euro bereit, um Forschung und Entwicklung für wichtige Innovationen im Bereich Industrie 4.0 voranzubringen.

Landkarte Industrie 4.0

© BMWi

Landkarte Industrie 4.0 - Praxisbeispiele

Zur interaktiven Karte

Industrie 4.0 in der Praxis

Von der Forschung in die Unternehmenspraxis

Die Wirtschaftskraft Deutschlands hängt vom produzierenden Mittelstand ab. Es gibt in Deutschland Hunderte Anwender, die Industrie 4.0 in der Produktion nutzen und zeigen, wie man mit digitalen Lösungen Mehrwert schafft.

Über 400 Anwendungsbeispiele aus der Praxis zeigen, dass Unternehmen und Forschungseinrichtungen Industrie 4.0 bereits heute entwickeln und umsetzten. Sie nutzen innovative Prozesse, die die Anlagentechnik, IT-Systeme und betriebswirtschaftliche Modelle stärker vernetzen.

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren bieten praxisnahe Unterstützung

Bundesweit fördert das BMWK 26 Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren. Im Netzwerk Mittelstand-Digital bieten sie den mittelständischen Unternehmen umfangreiche Sensibilisierungs-, Informations-, Erprobungs- und Schulungsangebote zu Industrie 4.0-Anwendungen. In Demonstrations- und Lernfabriken können Unternehmen unter professioneller Anleitung experimentieren und testen, bevor sie eigene Investitionen tätigen. Auch das Transfernetzwerk Industrie 4.0 unterstützt den Mittelstand auf dem Weg ins digitale Zeitalter.

Testumgebungen für mittelständische Unternehmen

Das Labs Network Industrie 4.0 e.V. ermöglicht es kleinen und mittelständische Unternehmen, Technologien in kooperierenden Testzentren kennenzulernen und auszuprobieren. Auf der Landkarte Testumgebungen sind deutschlandweit Forschungs- und Entwicklungsinstitutionen verzeichnet, in denen Industrie 4.0-Anwendungen getestet werden können.

Häufig gestellte Fragen zu Industrie 4.0

Was ist so revolutionär an Industrie 4.0?

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Was bringt Industrie 4.0 für Deutschland?

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Was ist eine intelligente Fabrik ("Smart Factory")?

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Plattform Industrie 4.0

Gemeinsam an einem Tisch

Im Dialog mit Wirtschaft, Verbänden, Wissenschaft und Gewerkschaften will die Bundesregierung die Voraussetzungen für den Erfolg der vierten industriellen Revolution schaffen. Ziel der "Plattform Industrie 4.0" ist es, die internationale Spitzenposition Deutschlands im produzierenden Gewerbe zu sichern und weiter auszubauen.

Die rasant zunehmende Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft verändert die Art und Weise, wie in Deutschland produziert und gearbeitet wird. Industrie 4.0-Lösungen verzahnen die Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik und schaffen intelligente Wertschöpfungsketten. Die digitale Transformation der Industrie koordiniert gestalten: Das ist der Leitgedanke der Plattform Industrie 4.0 – einem der größten Industrie 4.0-Netzwerke weltweit. Als Schulterschluss zwischen Wirtschaft, Verbänden, Wissenschaft, Gewerkschaften und Politik setzen alle Beteiligten gemeinsam ihre Mission auf vielen Ebenen um.

Vordenken und vormachen

In thematischen Arbeitsgruppen erarbeitet die Plattform Lösungsansätze und Handlungsempfehlungen zu den Themen Standardisierung und Normung, Technologie- und Anwendungsszenarien, Sicherheit vernetzter Systeme, rechtliche Rahmenbedingungen, Arbeit, Aus- und Weiterbildung sowie Geschäftsmodelle.

Zwei zentrale Arbeitsergebnisse der Plattform sind das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0) und die Verwaltungsschale (VWS). RAMI4.0 fasst die wesentlichen technologischen Elemente der Industrie 4.0 in einem Modell zusammen und bietet den Stakeholdern verschiedenen Bereichen Orientierung für die zukünftige Entwicklung von Normen und Standards im Bereich Industrie 4.0. Die Verwaltungsschale schafft als einheitliches virtuelles Abbild und Kommunikationsschnittstelle die Voraussetzungen für die intelligente Vernetzung von Maschinen, Produkten und Menschen in der Produktion. Die Plattform erarbeitet nicht nur das VWS-Konzept, sondern begleitet auch die Umsetzung der VWS in die Industriepraxis.

Orientierung für den Mittelstand

Die Plattform bietet und koordiniert Informations- und Vernetzungsangebote, die Industrie 4.0-Lösungen bei Unternehmen bekannt machen und in die Fläche tragen. Mit über 350 Beispielen von Industrie 4.0-Anwendungen in Deutschland sowie einer Übersicht an Testzentren veranschaulicht die Online-Landkarte der Plattform, wo Industrie 4.0-Innovationen bereits heute erfolgreich umgesetzt werden. Zusätzlich bietet der Kompass Industrie 4.0 einen deutschlandweiten Überblick über Unterstützungsangebote. Er führt Unternehmen zielsicher zu den passenden Angeboten für jeden Umsetzungsschritt. In Kooperation mit den Industrie- und Handelskammern sowie den Verbänden ZVEI, VDMA und Bitkom bietet die Plattform Veranstaltungen an, die sich insbesondere an kleine und mittelständische Unternehmen richten, um sie beim Übergang in die Industrie 4.0-Welt zu unterstützen. Mit den IHKs führt die Plattform die Veranstaltungsreihe Industrie 4.0@Mittelstand durch, die die Ergebnisse aus der Plattform und Anwendungsbeispiele an die Unternehmen heranträgt.

Seit ihrer Gründung hat sich die Plattform Industrie 4.0 im Bereich Digitalisierung und Industrie zu einem der größten Netzwerke weltweit entwickelt. Unternehmen und Verbände der Plattform haben die Initiativen Labs Network Industrie 4.0 und Standardization Council Industrie 4.0 gegründet, um die Normung und Standardisierung bei Industrie 4.0 praxisgerechten Lösungen zu beschleunigen. Das Labs Network Industrie 4.0 etwa soll Unternehmen den Einstieg in die Industrie 4.0 erleichtern, indem es KMU ermöglicht, neue Technologien zu testen.

Nationale und internationale Kooperationen

Die Plattform hat zahlreiche Kooperationen mit nationalen und internationalen Allianzen geschlossen. Auf nationaler Ebene wurde ein Transfernetzwerk Industrie 4.0 zur Unterstützung des Mittelstandes eingerichtet. In den internationalen Kooperationen greift die Plattform – mit ihrer weltweit einzigartig gebündelten Fachexpertise – länderübergreifende Fragen in den Bereichen Standardisierung, IT-Sicherheit und auch rechtliche Rahmenbedingungen auf. Zudem initiiert und führt sie Debatten zur digitalen Transformation der Industrie. Die Plattform koordiniert diese Aktivitäten, vernetzt die Akteure und ermöglicht den Einbezug vieler Perspektiven unterschiedlichster Interessen. Das macht die Arbeit der Plattform international einzigartig.

Aktuelle Informationen zur Arbeit der Plattform I40 erhalten Sie hier.

Publikationen

Online-Bibliothek

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Arbeitspapiere und Veröffentlichungen der Plattform Industrie 4.0

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Zentrale Handlungsfelder

Arbeit, Sicherheit und Datenschutz in der Industrie 4.0

Die Arbeitswelt wird sich durch Industrie 4.0 und die zunehmende Digitalisierung der Wirtschaft deutlich verändern. Ebenso gewinnt durch die zunehmende Digitalisierung das Thema IT-Sicherheit noch mehr an Bedeutung.

Die Kommunikation in den Fabriken der Industrie 4.0 verläuft zukünftig oftmals naht- und drahtlos und ermöglicht eine effizientere Interaktion zwischen Beschäftigten und intelligenten Produktionsmaschinen. Diese Entwicklung eröffnet Chancen für eine Neuorganisation der Arbeit, so können zum Beispiel Maschinen körperlich schwere Arbeiten übernehmen und flexiblere und familienfreundlichere Arbeitszeitregelungen werden möglich. Industrie 4.0 erfordert gut ausgebildete Fachkräfte, lebenslanges Lernen und neue berufliche Qualifikationen. Daher gilt es, Inhalte bei Aus- und Weiterbildung zu prüfen und sie an neue Anforderungen anzupassen.

Industrie 4.0 bedeutet Steuerung von Logistik- und Produktionsprozessen in Echtzeit mit einem entsprechenden Austausch von Daten. IT- und Datensicherheit sind dabei essenziell. Architekturen und Anforderungen im Bereich der IT-Sicherheit müssen für Industrie 4.0 weiter entwickelt werden. Die Herausforderung dabei ist, bestehende Strukturen für die neuen Anforderungen auszurüsten und gleichzeitig Lösungen für neue Einrichtungen zu entwickeln - und dieses Prinzip in der Unternehmenskultur zu verankern.

Leitbild 2030 für Industrie 4.0

Digitale Ökosysteme global gestalten

Wie können wir wirtschaftliche Stärke und gesellschaftliche Werte ins digitale Zeitalter übersetzen? Das Leitbild 2030 der Plattform Industrie 4.0 formuliert einen ganzheitlichen Ansatz zur Gestaltung digitaler Ökosysteme und richtet die Entwicklung von Industrie 4.0 neu aus.

Ausgehend von den spezifischen Voraussetzungen und etablierten Stärken des Industriestandortes Deutschland setzt das Leitbild den Rahmen einer zukünftigen Datenökonomie im Einklang mit den Anforderungen einer sozialen Marktwirtschaft: Offene Ökosysteme, die Vielfalt und Pluralität betonen und den Wettbewerb aller Akteure am Markt unterstützen. Das Leitbild adressiert primär den Industrie- und Wirtschaftsstandort Deutschland, hebt aber explizit Offenheit und Kooperationsorientierung für Partner in Europa und der Welt hervor.

Souveränität

Souveränität ist die Freiheit aller, unabhängige Entscheidungen zu treffen und im fairen Wettbewerb miteinander zu agieren – vom Geschäftsmodell bis zur Kaufentscheidung des Einzelnen. Souveränität erfordert eine offene digitale Infrastruktur für alle, Datenschutz, IT- und Informationssicherheit sowie technologieoffene Forschung, Entwicklung und Innovationen.

GAIA-X erarbeitet die Grundlagen für den Aufbau einer vernetzten, offenen Dateninfrastruktur auf Basis europäischer Werte. Die Plattform Industrie 4.0 hat GAIA-X initiiert, um souveräne digitale Ökosysteme gestalten zu können. Als zentrales Netzwerk der Leit-Anwenderbranche gibt sie weiter wichtige fachliche Impulse.

Interoperabilität

Zur Gestaltung von komplexen, dezentral organisierten Ökosystemen ist die Interoperabilität, d. h. die nahtlose Zusammenarbeit, aller Akteure erforderlich. Nur ein hohes Maß an Interoperabilität, zu der sich alle Partner eines Ökosystems bekennen und gleichermaßen beitragen, gewährleistet die Vernetzung über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg. Dazu braucht es Standards und Integration, einen einheitlichen regulatorischen Rahmen sowie dezentrale Systeme und Künstliche Intelligenz.

Hier ist die Asset Administration Shell (Verwaltungsschale) ein zentrales Arbeitsergebnis der Plattform Industrie 4.0. Sie schafft als einheitliches virtuelles Abbild und Kommunikationsschnittstelle die Voraussetzungen für die intelligente Vernetzung in der Produktion. Ebenso ist sie Grundlage für internationale Datenräume.

Nachhaltigkeit

Ökonomische, ökologische und soziale Nachhaltigkeit stellen einen fundamentalen Eckpfeiler der gesellschaftlichen Wertorientierung dar. Diese Aspekte fließen einerseits in Industrie 4.0 ein, andererseits unterstützt Industrie 4.0 die Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele. Schlüsselaspekte von Nachhaltigkeit in den Ökosystemen der Zukunft sind gute Arbeit und Bildung, Klimaschutz und zirkuläre Wirtschaft sowie gesellschaftliche Teilhabe

Die Task Force Nachhaltigkeit der Plattform Industrie 4.0 beleuchtet, welchen Beitrag Industrie 4.0 zur ökologischen Nachhaltigkeit leisten kann - und wie Nachhaltigkeit Wettbewerbsfähigkeit sichert. Soziale Nachhaltigkeit ist seit Beginn der Plattform fester Bestandteil ihrer Arbeit. Der sozialpartnerschaftliche Dialog in der Arbeitsgruppe Arbeit, Aus- und Weiterbildung ist dabei Dreh- und Angelpunkt.

Dateninfrastruktur für neue Geschäftsmodelle

Daten als Rohstoff der Industrie

Die digitale Transformation der Industrie geht einher mit einem enormen Anwachsen der zu verarbeitenden Datenmengen und der Entstehung von datenbasierten Geschäftsmodellen. Gerade Industrial Internet of Things (IIoT) bietet die Möglichkeit, anfallende Daten intelligent zu nutzen und zu vernetzen. Die möglichen Anwendungsfelder sind so komplex wie vielseitig, bspw. die Überwachung von komplexen Lieferketten oder die Wartung und Optimierung von Maschinen.

Datenraum Industrie 4.0

Das Potenzial intelligenter Datennutzung steigt mit der Beteiligung weiterer Nutzer aus dem gesamten Wertschöpfungsnetzwerk. Ein Datenaustausch zwischen zwei Geschäftspartnern reicht zur Nutzenmaximierung nicht aus. Vielmehr ist eine echte multilaterale Zusammenarbeit über alle Ebenen der Wertschöpfung erforderlich. Diese Kollaboration erfordert eine gemeinsame Basis, die einen Datenaustausch auf Grundlage von Vertrauen, Integrität, Sicherheit und individueller Souveränität ermöglicht. Die Plattform Industrie 4.0 verfolgt daher mit Unterstützung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz die Schaffung des Datenraums Industrie 4.0. die Initiative wird in Zusammenarbeit mit der europäischen GAIA-X-Stiftung entwickelt, um eine souveräne und transparente Verarbeitung von Daten zu ermöglichen.

Cloud und Edge Infrastruktur der nächsten Generation

Zunehmende Relevanz bei der Verarbeitung der enormen anfallenden Datenmengen hat die dafür notwendige Infrastruktur. Für die Industrie sind hierbei die Sicherheit, Portabilität und Interoperabilität von Daten von zentraler Bedeutung, um ihre Marktposition zu sichern und auszubauen. Für viele Anwendungen wird zukünftig zusätzlich auch Echtzeitfähigkeit notwendig sein. Um die Bedürfnisse der deutschen und europäischen Industrie zu erfüllen, setzt das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz auf ein „Important Project of Common European Interest (IPCEI)“ im Bereich Cloudinfrastruktur. Technologie und Ideen aus ganz Europa sollen zusammengeführt werden, um die Cloud und Edge Infrastruktur der nächsten Generation für Europa zu entwickeln. Das IPCEI-CIS wird dazu beitragen, die digitale Souveränität Europas auszubauen, den Wettbewerb zu stärken und Innovationspotenziale der europäischen Wirtschaft zu realisieren.

Pressemitteilungen

  • 06.10.2021 - Pressemitteilung - Europäische Wirtschaftspolitik

    Cloud-IPCEI: 12 EU-Mitgliedstaaten und circa 180 Unternehmen starten in die nächste Phase

    Öffnet Einzelsicht
  • 27.05.2021 - Pressemitteilung - Europäische Wirtschaftspolitik

    Wettbewerbsfähigkeitsrat begrüßt aktualisierte EU-Industriestrategie und das Gesetzespaket für digitale Dienste als wegweisende Beiträge für die grüne und digitale Transformation

    Öffnet Einzelsicht
  • 13.04.2021 - Pressemitteilung - Industrie 4.0

    Datenraum für Industrie 4.0 schaffen und CO2-neutrale Produktion entwickeln

    Öffnet Einzelsicht
  • 16.03.2021 - Gemeinsame Pressemitteilung - Europäische und internationale Energiepolitik

    Berliner Konferenz bringt die wichtigsten Player der globalen Energiewende zusammen

    Video

    Öffnet Einzelsicht

Schlaglichter der Wirtschaftspolitik

Roboterarm zum Thema Industrie 4.0