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

Mit der Digitalisierung der Industrie verändern sich nicht nur Wertschöpfungsprozesse, es entstehen auch neue Geschäftsmodelle und neue Perspektiven für Beschäftigte. 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.

Zentrale gesellschaftliche und politische Gestaltungsaufgabe

Solch übergreifende Fragen können allerdings nicht einzelne Unternehmen oder Sektoren für sich allein 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. 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.

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.

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.

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. In Kooperation mit den Industrie- und Handelskammern sowie den Verbänden bietet die Plattform Veranstaltungen an, die sich insbesondere an kleine und mittelständische Unternehmen richten. 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.

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 und die Industrial Digital Twin Association mitgegründet. 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.

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.

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.

Fortschrittliche Industrie 4.0-Technologien haben ein enormes Potenzial, zu einer klimafreundlichen und ressourcenschonenden Industrie in Deutschland und Europa beizutragen. Durch eine beschleunigte Digitalisierung in der deutschen Industrie lassen sich ca. 17 Prozent der für die Erreichung der Klimaziele insgesamt notwendigen CO2-Emissionseinsparungen realisieren. Digitale Lösungen ermöglichen eine ressourceneffiziente und CO2-neutrale Produktion, bspw. durch einen völlig transparenten CO2-Fußabdruck oder eine geschlossene Kreislaufwirtschaft über den gesamten Lebenszyklus von Industrieprodukten, wie bspw. im Projekt „Catena-X Automotive Network“ vom BMWK gefördert wird. Wichtige datenbasierte Werkzeuge hierfür sind beispielsweise der „digitale Zwilling“ und der Materialpass. Auch eine energieeffiziente Datenverarbeitung ist daher wichtig für die Realisierung einer wirklich nachhaltigen 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.