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Welche aktuellen Forschungsbedarfe gibt es in der Industrie 4.0? Wie wird Industrie 4.0 erfolgreich eingeführt? Wie kooperiert der Forschungsbeirat? Diese drei Fragen beantwortet Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl in seiner Funktion als wissenschaftlicher Sprecher des Forschungsbeirats.
Der Forschungsbeirat berät als strategisches und unabhängiges Gremium die Plattform Industrie 4.0, ihre Arbeitsgruppen und die beteiligten Bundesministerien. Prof. Anderl ist wissenschaftlicher Sprecher des Forschungsbeirats Professor und Leiter des Fachgebiets „Datenverarbeitung in der Konstruktion“ der TU Darmstadt. Zudem ist er Präsident der Akademie der Wissenschaften und der Literatur in Mainz und Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech).
1. Industrie 4.0 ist ein breites Feld. In welchen Bereichen sehen Sie aktuell besonders viel Forschungsbedarf?
Der Forschungsbeirat identifiziert in seiner Publikation „Themenfelder Industrie 4.0“ aktuelle und zukünftige Forschungs- und Entwicklungsbedarfe, die für eine erfolgreiche Gestaltung von Industrie 4.0 und des deutschen Innovationssystems entscheidend sein werden. Beispiele für solche aktuellen Forschungsbedarfe sind:
Intelligente Wertschöpfungsnetzwerke: Innovative, datengetriebene und plattformbasierte Geschäftsmodelle ermöglichen neue Formen des Nutzenversprechens, der Erlös- bzw. Umsatzgenerierung sowie der Wertschöpfungsarchitektur. Hierbei bestehen Forschungsbedarfe in fünf Bereichen:
Nachhaltiges Nutzenversprechen durch Virtualisierung von Produkten und Diensten,
Datengetriebene Geschäftsmodelle und Veränderung der Erlösgenerierung,
Weiterentwicklung von Wertschöpfungsarchitekturen,
Entwicklung und Implementierung von Strategien des nachhaltigen Wirtschaftens,
und Nachhaltigkeit von Smart Contracts und Distributed-Ledger-Technologien (DLT).
Technologische Infrastrukturen für die Produktion: Forschungsbedarf besteht hier vor allem zum optimalen Einsatz von Cloud-, Edge- und On-Premises-Computing.
KI-Methoden in der Produktion: Der Wandel von der vernetzten Produktion über flexible, modulare Produktionssysteme hin zu autonomen, lernenden Systemen wird die Zukunft prägen. Diese Systeme werden sich selbst programmieren, selbst organisieren, an sich selbst neue Anforderungen stellen und sie adaptieren sowie sich selbst optimieren. Um diesen Wandel zu gestalten, besteht aktueller Forschungsbedarf zur Einbindung von KI-Methoden, wie bspw. maschinelles Lernen, in Produktionssysteme.
Rechtliche Rahmenbedingungen: Die neuen Potenziale, Folgen und Grenzen der Datennutzung sind bislang wenig erforscht. Datenschutz, Datensicherheit (auch über Unternehmensgrenzen hinweg) und Datensouveränität sind zentrale rechtliche Herausforderungen von Industrie 4.0, bei denen es aktuelle Forschungs- und Entwicklungsbedarfe gibt.
2. Mit der Umsetzung von Industrie 4.0 gehen tiefe Veränderungen der Arbeitswelten einher. Der Forschungsbeirat hat diese Entwicklungen empirisch untersucht: Wie wird Industrie 4.0 so in die Praxis überführt, dass Angestellte mitgehen können und wollen? Kristallisieren sich bestimmte Aspekte heraus, die für die erfolgreiche Umsetzung notwendig sind?
In der Publikation des Forschungsbeirats „Akzeptanz in der Industrie 4.0. Abschlussbericht zu einer explorativen empirischen Studie über die deutsche Industrie“ kommen neben Expertinnen und Experten sowie Unternehmensvertreterinnen und -vertretern auch die Beschäftigten selbst zu Wort. Ihre Perspektive und ihre Teilhabe an der digitalen Transformation sind entscheidend für einen erfolgreichen Wandel und für die vollständige Entfaltung der Potenziale von Industrie 4.0. Ziel ist es, dass Beschäftigte Industrie 4.0 partizipativ gestalten und sich souverän in Industrie 4.0-Umgebungen bewegen können.
Die Studie zeigt, dass sich die Mehrheit der Beschäftigten gegenüber geplanten bzw. im Einführungsprozess befindlichen Industrie 4.0-Technologien eher abwartend und zurückhaltend verhält.
Akzeptanzprobleme entstehen bei Beschäftigten aus drei Gründen, die es bereits in der Planungsphase zu berücksichtigen gilt:
Erstens, wenn sie keinen Nutzen von Industrie 4.0 für sich erkennen.
Zweitens wollen die Beschäftigten informiert (und beteiligt) werden. Geschieht dies nicht, wächst Unmut in den Belegschaften.
Drittens regen sich Widerstände, wenn die Beschäftigten sich kontrolliert fühlen.
Der Einführungsprozess sollte als nachhaltige Strategie gestaltet und vermittelt werden, bei dem die Beschäftigten bereits früh informiert und aktiv beteiligt werden. Schließlich können alle davon profitieren, wenn praktische Erfahrungen in die Technologiegestaltung einfließen. Daneben gilt es geeignete Maßnahmen zur Kompetenzentwicklung und Qualifizierung vorzusehen.
3. Die Plattform Industrie 4.0 setzt seit Beginn auf Kooperation – innerhalb der eigenen Strukturen und mit Partnern. Wie kooperiert der Forschungsbeirat in der Plattform Industrie 4.0 und darüber hinaus?
Derzeit besteht der Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 aus 19 wissenschaftlichen Mitgliedern und 11 Mitgliedern aus der Wirtschaft. Er berät als strategisches und unabhängiges Gremium die Plattform Industrie 4.0, ihre Arbeitsgruppen und die beteiligten Bundesministerien, insbesondere das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Durch die Multiplikatorenrolle, die die Mitglieder des Forschungsbeirats einnehmen, initiiert der Forschungsbeirat den Wissenstransfer sowohl in die interessierten Wissenschaftsgemeinschaften als auch in die anwendende und ausrüstende Industrie, insbesondere KMU.
Als Sensor von Entwicklungsströmungen beobachtet und bewertet der Forschungsbeirat die Leistungsprofilentwicklung von Industrie 4.0 in mittel- bis langfristiger Perspektive. Zudem versteht sich der Forschungsbeirat als Impulsgeber für künftige Forschungsthemen und Begleiter bzw. Berater zur Umsetzung von Industrie 4.0. Auf Basis der Beobachtungen zu Industrie 4.0-Strömungen formuliert der Forschungsbeirat in seinen Publikationen neue, vorwettbewerblich beantwortbare Forschungsimpulse und Handlungsempfehlungen für die erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0-Konzepten in der industriellen Anwendung.
Dabei kooperiert der Forschungsbeirat eng mit den Arbeitsgruppen der Plattform Industrie 4.0. Durch gegenseitige Sitzungsteilnahmen wird der direkte Erfahrungsaustausch sowie der Kontakt zu weiteren Expertinnen und Experten gefördert. Um eine noch engere Kooperation zwischen den Arbeitsgruppen und dem Forschungsbeirat zu ermöglichen, erfolgt ab Mai 2020 ein halbjährlicher Austausch in Form eines Infobriefs. Darin geben die Arbeitsgruppen sowie der Forschungsbeirat einen Überblick über aktuelle und zukünftige Themen, Publikationen und Veranstaltungen.
