Zukunftsoptionen Industrie 4.0 – Impulse zur strategischen Positionierung deutscher Unternehmen in der globalen Wettbewerbsarena von morgen Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier Strategietagung, Paderborn, 8. Dezember 2015 Agenda 1. Einführung INBENZHAP 2. Internationaler Benchmark – beispielhafte Kurzbefunde 3. Zukunftsszenarien und Zielbild Deutschland 2030 4. Märkte und Konkurrenten von morgen 5. Handlungsempfehlungen 6 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 BMBF-Projekt INBENZHAP Industrie 4.0 – Internationaler Benchmark, Zukunftsoptionen und Handlungsempfehlungen für die Produktionsforschung Projektpartner: Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn (Prof. Gausemeier) WZL, RWTH Aachen (Prof. Klocke) acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften Gefördert vom: 7 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Betreut vom: Leitfragen 1) Wie ist der Entwicklungsstand in den führenden Industrienationen? 2) Welche Rahmenbedingungen müssen gegeben sein, damit Deutschland ein Leitmarkt werden kann? 3) Wo liegen die Märkte für die Leitanbieterindustrie und was fordern diese? 4) Auf welche Mitbewerber wird die deutsche Leitanbieterindustrie stoßen? 5) Wie muss sich die Leitanbieterindustrie entwickeln, um auf den Märkten von morgen erfolgreich zu sein? 6) Was sind die Auswirkungen auf Arbeitsorganisation und -gestaltung? Findet Industrie 4.0 bei den relevanten Stakeholdern Akzeptanz? 8 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Agenda 1. Einführung INBENZHAP 2. Internationaler Benchmark – beispielhafte Kurzbefunde 3. Zukunftsszenarien und Zielbild Deutschland 2030 4. Märkte und Konkurrenten von morgen 5. Handlungsempfehlungen 9 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Struktur des Betrachtungsbereich 15 Fokusthemenfelder 10 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Einige Beispiele aus dem Benchmark Deutschland Führend im Engineering USA Pragmatische Konzentration auf Punkte mit größter Hebelwirkung für Innovationserfolg: insbes. Internet der Dinge (IoT) Auf dem Weg zur Führung in den Schlüsselbereichen Geschäftsmodelle und Smart Services Konsequente Verfolgung einer dualen Strategie: (Leitmarkt und Leitanbieter) China, Südkorea Details im Benchmark-Bericht (110 Seiten) 11 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Agenda 1. Einführung INBENZHAP 2. Internationaler Benchmark – beispielhafte Kurzbefunde 3. Zukunftsszenarien und Zielbild Deutschland 2030 4. Märkte und Konkurrenten von morgen 5. Handlungsempfehlungen 12 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Vorausschau 2030 13 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Entwicklungsmöglichkeiten je Einflussfaktor Projektionen für den Einflussfaktor „Durchdringung mit IKT“ 14 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Entwicklungsmöglichkeiten je Einflussfaktor Projektionen für den Einflussfaktor „Durchdringung mit IKT“ Daten und Fakten: • Über 500 Literaturquellen • 3 World Café Workshops (je 50 Teilnehmer) • Ca. 50 Expertengespräche im In- und Ausland 15 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Szenario 1: „Balance von Mensch, Technik und Staat als Basis für den Erfolg“ 1A 2B 6C 7A 11A 16C 12B 3A 3B 4A 8A 13A 17A 5A 9C 10B 14B 15A 14A 18B 16 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 10C 19A 19C 20A 20B Umfeldszenarien Industrie 4.0 (1/3) Deutschland 17 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Umfeldszenarien Industrie 4.0 (2/3) Deutschland alles bleibt, wie es ist leichte Veränderung fundamentaler Wechsel Stärke der Auswirkung Mittlere Bedeutung für die Produktionsforschung „Digitalisierung global und fremdbestimmt“ Hohe Bedeutung für die Produktionsforschung „Balance von Szen. 4 Szenario Mensch, Technik Szenario 1 u. Staat als Basis 2 für den Erfolg“ „Die Digitalisierung bleibt in vielen Szenario Barrieren stecken“ 3 „Konsequente Digitalisierung, technikzentrierte Arbeitswelt“ Bewertung der Szenarien: • Erweitertes Kernteam • Wissenschaftlicher Beirat Plattform Industrie 4.0 • acatech Themennetzwerk Produktentwicklung und Produktion Ca. 70 Personen Geringe Bedeutung für die Produktionsforschung sehr unwahrscheinlich Wahrscheinlichkeit durchaus möglich höchst wahrscheinlich 18 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Beispiel einer möglichen Disruption Das Auto von morgen 19 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Beispiel einer möglichen Disruption Neue Wertschöpfungsstrukturen 20 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Geschäftsmodelle im Kontext Industrie 4.0 Prognostic Health Management (stark vereinfacht) Planung ungeplanter Wartungsereignisse • Minimierung indirekter Instandhaltungskosten • Maximierung der Verfügbarkeit 21 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Vorausschau 2030 22 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Entwicklungsmöglichkeiten je Gestaltungsfaktor Ausprägungen für den Gestaltungsfaktor „Digitale Souveränität“ 23 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Gestaltungsoptionen Industrie 4.0 Deutschland 24 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Zielbild Industrie 4.0 2030 25 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Agenda 1. Einführung INBENZHAP 2. Internationaler Benchmark – beispielhafte Kurzbefunde 3. Zukunftsszenarien und Zielbild Deutschland 2030 4. Märkte und Konkurrenten von morgen 5. Handlungsempfehlungen 26 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Umfeldszenarien Industrie 4.0 Brasilien – „Verhaltener Aufschwung durch Impulse von Außen“ fundamentaler Wechsel Stärke der Auswirkung Mittlere Bedeutung für die Produktionsforschung Hohe Bedeutung für die Produktionsforschung Auf dem Weg zur Industrienation leichte Veränderung Szenario 2 Verhaltener Aufschwung durch Impulse von Außen Szenario 3 alles bleibt, wie es ist Korruption, Intransparenz und Szenario Ineffizienz 1 verhindern die Weiterentwicklung des Landes Geringe Bedeutung für die Produktionsforschung sehr unwahrscheinlich Wahrscheinlichkeit durchaus möglich höchst wahrscheinlich 27 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Umfeldszenarien Industrie 4.0 Spanien – „Erfolg durch europäische Integration“ Mittlere Bedeutung für die Produktionsforschung Hohe Bedeutung für die Produktionsforschung Erfolg durch Szenario europäische Integration 2 Aufbruch aus eigener Kraft leichte Veränderung fundamentaler Wechsel Stärke der Auswirkung Szenario 1 Szenario 3 alles bleibt, wie es ist Fehlender Veränderungswille führt zur Dauerkrise Geringe Bedeutung für die Produktionsforschung sehr unwahrscheinlich Wahrscheinlichkeit durchaus möglich höchst wahrscheinlich 28 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Umfeldszenarien Industrie 4.0 Südkorea – „Gutes bewahren und Neues wagen“ fundamentaler Wechsel Stärke der Auswirkung Mittlere Bedeutung für die Produktionsforschung Hohe Bedeutung für die Produktionsforschung leichte Veränderung Szenario 2 Soziale Marktwirtschaft Szenario 4 Rückzug des Staates, nachlassende Dynamik Szenario Gutes bewahren und Neues wagen Fehlende Szenario Veränderungsbereit1 schaft, dominierende Konglomerate alles bleibt, wie es ist 3 Geringe Bedeutung für die Produktionsforschung sehr unwahrscheinlich Wahrscheinlichkeit durchaus möglich höchst wahrscheinlich 29 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Umfeldszenarien Industrie 4.0 USA – „Vertiefung der Serviceorientierung auf Basis des bestehenden Erfolgs“ fundamentaler Wechsel Stärke der Auswirkung Mittlere Bedeutung für die Produktionsforschung Hohe Bedeutung für die Produktionsforschung Staatlich geführte Szenario Reindustrialisierung 1 führt zu nachhaltigem Erfolg alles bleibt, wie es ist leichte Veränderung Szenario 3 Polarisierung von Gesellschaft und Hochschulen lähmt Wirtschaft Szenario 2 Vertiefung der Serviceorientierung auf Basis des bestehenden Erfolgs Geringe Bedeutung für die Produktionsforschung sehr unwahrscheinlich Wahrscheinlichkeit durchaus möglich höchst wahrscheinlich 30 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Umfeldszenarien Industrie 4.0 China – „Zielstrebiger autoritärer Staat“ fundamentaler Wechsel Stärke der Auswirkung Mittlere Bedeutung für die Produktionsforschung Hohe Bedeutung für die Produktionsforschung Zielstrebiger Modernde Industrienation autoritärer Staat Szenario durch umfassende 3 Reformierung des Systems alles bleibt, wie es ist leichte Veränderung Szenario 1 Szenario 2 Festgefahrene Strukturen verhindern Durchbruch Geringe Bedeutung für die Produktionsforschung sehr unwahrscheinlich Wahrscheinlichkeit durchaus möglich höchst wahrscheinlich 31 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Agenda 1. Einführung INBENZHAP 2. Internationaler Benchmark – beispielhafte Kurzbefunde 3. Zukunftsszenarien und Zielbild Deutschland 2030 4. Märkte und Konkurrenten von morgen 5. Handlungsempfehlungen 32 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Struktur des Betrachtungsbereich 15 Fokusthemenfelder 33 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Genese Handlungsempfehlungen via Fokusthemenfelder 34 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Kritische Fokusthemenfelder 35 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Genese Handlungsempfehlungen Kritische Fokusthemenfelder 44 Handlungsempfehlungen Stoßrichtungen aus Zielbild 2030 1) Sicherheit (Security) 2) Standards, Migration & Interoperabilität 3) Nachhaltigkeit 4) Benutzungsfreundlichkeit 5) Felddatenaufnahme & -analyse 6) Material- & Informationsfluss 7) Ausbildung und Qualifizierung 9) Arbeitskultur 10) Geschäftsmodelle 11) Unternehmenskultur & Flexibilisierung 14) Zugang zu Kapital A1 Digital mündige Bürger 1) Akzeptanz fördern (A) A2 Rationale Sicherheitsdebatte 2) Kompetenzen ausbauen (K) A3 … ⁞ G2 … G3 Immaterielle Vermögensgüter 3) Innovationssystem verbessern (I) 4) Kollaboration ermögl. Geschäftsmodelle gestalten (G) G4 Datenbestände G5 Smart Service Entwicklungsmethodik G6 … ⁞ M1 Branding M2 … 36 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 5) Kompetenz vermarkten (M) Marke pflegen Handlungsempfehlungen Fokusthemenfeld 10: Geschäftsmodelle (Forum 1) G5 Smart Service Entwicklungsmethodik Ziel ist eine Entwicklungsmethodik für Smart Services, die im Kern aus einem ausprägbaren Vorgehensmodell sowie aus Service- und Gestaltungsmustern besteht. 1 2 3 4 5 G8 Plattformen Industrial Content Ziel ist, deutsche Unternehmen als Betreiber von Plattformen von Produkt- und Produktionsdaten zu etablieren. Legende: A1 etc.: Referenz zum Katalog der Handlungsempfehlungen 37 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Handlungsempfehlungen Fokusthemenfeld 4: Benutzungsfreundlichkeit (Forum 3) K5 Usability by Design Ziel ist eine dedizierte Entwicklungsmethodik bestehend aus einem ausprägbaren Vorgehensmodell, Spezifikationstechniken, Modellierungstechniken, Analyseverfahren und Lösungsmustern (z.B. analog zum Consumer-Bereich die Einbindung von Usability-Experten in das operative Entwicklungsteam) zur durchgehenden Berücksichtigung des Designaspekts Usability…Integration in Advanced Systems Engineering… A4 Datentreuhänder Ziel ist die Funktion, Datentreuhänder zur Erfassung, Speicherung und Weitergabe von sensiblen Betriebsdaten, wie ergonomie- und arbeitschutzbezogenen Daten zu schaffen. Legende: A1 etc.: Referenz zum Katalog der Handlungsempfehlungen 38 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Handlungsempfehlungen - Arbeit 4.0 Fokusthemenfeld 7: Ausbildung und Qualifizierung & Fokusthemenfeld 11: Unternehmenskultur und Flexibilisierung (Forum 5) A5 Digital Best Agers Ziel ist, sogenannte Best Agers länger im Arbeitsleben zu halten. Dafür ist ihnen der persönliche Nutzen von digitalen Systemen zu vermitteln und die Bereitschaft zu erzeugen, mit diesen Systemen zu arbeiten. A6 Flexibilisierungsausgleich Arbeitgeber- und Arbeitnehmerinteressen Im Zuge der Flexibilisierungsmöglichkeiten durch Digitalisierung (z.B. individuelle Verfügbarkeitskalender) sind Modelle des Ausgleichs von Arbeitgeber- und Arbeitnehmerinteressen zu erarbeiten. Legende: A1 etc.: Referenz zum Katalog der Handlungsempfehlungen 39 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 Handlungsempfehlungen Fokusthemenfeld 1: Sicherheit (Forum 7) A2 Rationale Sicherheitsdebatte Ähnlich wie bei der außenpolitischen Sicherheit bedarf es bei industrieller und IT-Sicherheit einer medialen Debatte, die sich mit realistischen Schutzmöglichkeiten auf allen Ebenen (technologisch, sozial, normativ) wie auch der Konkretisierung der Risiken befasst. K2 Qualifikation „Industrial Security“ Ziel sind Kompetenzzentren für »Industrial Security«, die neben der Forschung insbesondere die Aus- und Weiterbildung in den Bereichen Anlagensicherheit (z.B. Verhinderung des physischen Zugangs zu kritischen Anlagenkomponenten), Netzwerkssicherheit (z.B. Kontrollierte Schnittstellen zwischen Office- und Anlagennetzwerk) und Systemintegrität (z.B. in Automatisierungskomponenten integrierte Zugriffschutzmechanismen) vereinen. Legende: A1 etc.: Referenz zum Katalog der Handlungsempfehlungen 40 Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Paderborn, 8. Dezember 2015 „Die Chance klopft öfter an, als man meint, aber meistens ist niemand zu Hause.“ WILL ROGERS Vielen Dank! Referenzarchitektur Referenzarchitektur Referenzarchitektur Geschäftsmodelle
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