Zielbild und Roadmaps für die nächste Transformationsphase

Das Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ ist seit der Initiierung vor 15 Jahren weiterhin höchst relevant. Die schwierige geopolitische und wirtschaftliche Lage sowie die Konkurrenz durch technologische Entwicklungen aus dem Ausland erhöhen den Druck auf die industrielle Wertschöpfung und den Produktionsstandort Deutschland massiv. Trotz erreichter Erfolge, weitreichender Forschungsaktivitäten und Fortschritte in der Digitalisierung konnte eine umfassende Industrie 4.0-Implementierung in Unternehmen nicht flächendeckend sichergestellt werden. Viele Potenziale in der Industrie 4.0 sind demnach noch nicht voll ausgeschöpft. Der Forschungsbeirat reagiert darauf mit seinem Strategiepapier, das einen entscheidenden Rahmen für die industrielle Transformation und die strategische Ausrichtung bis 2035 liefert.

Zielbild Industrie 4.0

Das Zielbild 2035 des Forschungsbeirats zeigt, wie Industrie 4.0 im Zentrum der Wirtschaft perspektivisch aussehen kann und benennt ungenutzte Potenziale: Deutschland verfügt weiterhin über einen starken industriellen Kern, der mit Industrie 4.0 die fortlaufende Erneuerung der Volkswirtschaft und die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit, Resilienz, Souveränität und des Wohlstands ermöglicht. Unternehmen werden künftig in dynamischen, digitalen Ökosystemen zusammenarbeiten und Daten souverän und interoperabel über Unternehmensgrenzen hinweg austauschen. Daraus entstehen KI-gestützte Smart Services und hochflexible Produktionssysteme, die Prozesse eigenständig analysieren und optimieren. So können qualitativ hochwertige Produkte in modularen, dezentral organisierten Produktionsstätten in kürzester Zeit hergestellt werden.

Industrie 4.0-Konzepte bieten zahlreichen Industriezweigen entscheidende Wettbewerbsvorteile – nicht nur im Maschinen- und Anlagenbau, in der Automatisierungstechnik, in der Material- und Verfahrenstechnik sowie in der Automobilindustrie, sondern auch in der Gesundheits- und Pharmabranche, der Sicherheits- und Verteidigungsindustrie sowie der Luft- und Raumfahrt. Grundlage hierfür sind zentrale Schlüsseltechnologien wie Künstliche Intelligenz, Quantentechnologie, Mikroelektronik und Biotechnologie.

Roadmaps und Ziele

Expertengruppen aus den Mitgliedern des Forschungsbeirats haben themenspezifische Forschungsroadmaps in den Bereichen Geschäftsmodelle, Engineering, Zukunft der Arbeit und Nachhaltigkeit erarbeitet, die zur Erreichung des beschriebenen Zielbildes beitragen sollen. Sie zeigen Handlungsfelder mit noch offenem Forschungs- und Entwicklungsbedarf auf und bieten Wissenschaft, Wirtschaft und Politik eine strategische Orientierungsgrundlage. Definiert werden die Bearbeitung von Forschungsthemen der nächsten fünf bis zehn Jahre, die in drei Zeitabschnitte gegliedert sind. Im ersten Schritt sollen die Grundlagen geschaffen werden und Arbeits-, Organisations-, Produkt- und Produktionssysteme verbessert werden. Dann folgt die Phase der dynamischen Anpassbarkeit mit dem Fokus auf datenbasierte vernetzte Systeme. Der dritte Schritt sind dynamische Ökosysteme, die weitgehend autonom wandlungsfähig und nachhaltig sind.

Ziele der vier Themenroadmaps:

• Geschäftsmodelle: Eine neue Datenökonomie ermöglicht digitale, datengetriebene und plattformzentrierte serviceorientierte Geschäftsmodelle. Ziel sind agile, menschzentrierte Unternehmen in dynamischen, digitalen Ökosystemen.

• Engineering: Engineering ist die Grundlage für eine intelligente, vernetzte und automatisierte Produktion. Bestehende Fabriksysteme sollen verbessert und dynamisch anpassbar gemacht werden, bis selbstoptimierende und selbstgenerierende Systeme erreicht sind.

• Zukunft der Arbeit: Die digitale Transformation führt zu einem tiefgreifenden Wandel der Arbeit und Unternehmensorganisation. Unternehmen müssen flexibler, dynamischer und wandelbarer werden. Ziel sind menschzentrierte, soziotechnische Arbeits- und Organisationssysteme.

• Nachhaltigkeit: Die Industrie der Zukunft ist ökologisch nachhaltig und vernetzt. Diese vernetzte Wertschöpfung bildet die Grundlage der Kreislaufwirtschaft. Deutschland nutzt seine industrielle Stärke, um als Vorreiter nachhaltiger Wertschöpfung und als führender Anbieter und Fabrikausrüster der Kreislaufwirtschaft zu wirken.

Mission des Forschungsbeirats

Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 nimmt beim Erreichen des Zielbilds eine entscheidende Stellung ein: Als strategisches, unabhängiges und interdisziplinäres Forum mit seinen derzeit 33 Mitgliedern fungiert er an der Schnittstelle von Wissenschaft, Wirtschaft und Politik. Besetzt mit Expertinnen und Experten aus unterschiedlichen Fachbereichen und Disziplinen identifiziert er als Sensor frühzeitig Entwicklungstrends, konkretisiert Forschungsbedarfe und gibt Impulse für zukünftige Innovationsfelder. Durch die Bündelung wissenschaftlicher Exzellenz und industrieller Innovationskraft macht er disruptive Potenziale sichtbar und bringt unterschiedliche Perspektiven zusammen. Dabei kooperiert er eng mit weiteren Initiativen wie der Plattform Industrie 4.0 sowie der Plattform Lernende Systeme und agiert somit als eine wichtige Vernetzungsinstanz im Innovationsystem.

Das Strategiepapier und die Roadmaps zu den Themen „Geschäftsmodelle“, „Engineering“, „Zukunft der Arbeit“ und „Nachhaltigkeit“ stehen auf der Webseite des Forschungsbeirats Industrie 4.0 kostenlos zur Verfügung.