ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
TABELLENVERZEICHNIS
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung und Gang der Untersuchung
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Grundlegende technologische Aspekte von Industrie 4.0
2.2 Mittelständische Automobilzulieferer
2.2.1 Begriffsbestimmung: Kleine und mittlere Unternehmen (KMU)
2.2.2 Quantifizierung von mittelständischen Automobilzulieferer-KMU
3 Stand der Forschung
3.1 Wirtschaftspolitische Maßnahmen
3.1.1 Förderung von qualifiziertem Nachwuchs
3.1.2 Ausbau der Kommunikationsinfrastruktur
3.1.3 Verbesserung der IT-Sicherheit
3.1.4 Förderung von Leuchtturmprojekten und Start-Ups
3.2 Effekte von Industrie 4.0 auf Automobilzulieferer-KMU
3.2.1 Vernetzungseffekte
3.2.2 Digitale Geschäftsmodelle
3.2.3 Komplexitätssteigerung in der Produktion
4 Herleitung der Forschungsfragen
5 Methodik
5.1 Literaturrecherche
5.2 Experteninterviews
5.3 Auswertung nach Mayring
6 Auswertung der Experteninterviews
6.1 Beschreibung der befragten Unternehmen
6.2 Industrie 4.0 im Allgemeinen
6.3 Relevanz von Industrie 4.0
6.4 Probleme und Potenziale von Industrie 4.0 für KMU
6.4.1 Hauptrisiken/ -probleme aus der Sicht der Befragten
6.4.2 Potenziale von Industrie 4.0 für KMU
6.5 Veränderungen auf das Geschäftsmodell durch Industrie 4.0
6.6 Wirtschaftspolitische Maßnahmen und Technologie-Trends
7 Diskussion der Ergebnisse
7.1 Bedeutung von Industrie 4.0 für Automobilzulieferer-KMU
7.2 Gesamtwirtschaftliche Maßnahmen
7.3 Hemmnisse bei der Umsetzung von Industrie 4.0 und Potenziale
7.4 Digitale Geschäftsmodelle
8 Fazit
8.1 Zusammenfassung
8.2 Limitationen und weiterer Forschungsbedarf
9 Literaturverzeichnis
ANHANG
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2-1: Umsatz durch RFID-Tags in Milliarden USD weltweit
Abbildung 2-2: Vernetzte horizontale Wertschöpfungskette
Abbildung 2-3: Vernetzte vertikale Wertschöpfungskette
Abbildung 3-1: Bedarf für eine Unterstützung durch die Politik bei der Umsetzung von Industrie 4.0
Abbildung 3-2: Entwicklung des Datenvolumens im stationären Breitband-Internetverkehr im Festnetz in Deutschland von 2001 bis 2014
Abbildung 3-3: Nutzung von Cloud Computing in Unternehmen in Deutschland
Abbildung 3-4: Die wichtigsten IT-Trends des Jahres 2014
Abbildung 3-5: Total Early-Stage Entrepreneurship Activity, 2014
Abbildung 3-6: Hemmnisse für die Umsetzung von Industrie 4.0
Abbildung 3-7: Vernetzung im Ex-ante-Szenario durch Industrie 4.0
Abbildung 3-8: Vernetzung im Ex-post-Szenario durch Industrie 4.0
Abbildung 3-9: Vernetzung im Koordinationsszenario durch Industrie 4.0
Abbildung 3-10: Motivation für die Umsetzung von Industrie 4.0 bei KMU
Abbildung 3-11: Entwicklung der Modellvielfalt am Beispiel von BMW und VW
Tabelle 2-1: Unternehmen, Umsatz und sozialversicherungspflichtig Beschäftigte in Unternehmen 2009 in Deutschland in allen Wirtschaftszweigen nach Unternehmensgröße
Tabelle 2-2: Verhältnis der Betriebs- zur Beschäftigtenzahl im Jahr 2014, Wirtschaftszweig 29: Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen
Tabelle 2-3: Verhältnis der Betriebs- zur Beschäftigtenzahl im Jahr 2014, Wirtschaftszweig 29.3: Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen
Tabelle 6-1: Befragte Unternehmen und Ansprechpartner
Spätestens mit dem Erscheinen des vorläufigen Abschlussberichts der Forschungsunion und deren Arbeitskreis Industrie 4.0 im Jahr 2012, hat sich um den Begriff „Industrie 4.0“ ein regelrechter Hype entwickelt. Mit der „vierten industriellen Revolution“ erfolgt laut Experten ein notwendiger Paradigmenwechsel und damit verbunden eine grundlegende Umwälzung der gesamten Industrielandschaft (Baum et al., 2013, S. 1).
Durch den Einsatz von „Cyber-Physical Systems“, welche die automatische Kommunikation von Maschine zu Maschine ermöglichen, soll sowohl die Ressourceneffizienz als auch die Flexibilität von Arbeits-, Transport- und Lagersystemen gesteigert werden. Das zusätzliche Einbinden von Kunden und Zulieferern in den Geschäfts- und Wertschöpfungsprozess mit Hilfe des „Internet der Dinge und Dienste“ ebnet den Weg für die sogenannten „Smart Factories“ bzw. „intelligenten Fabriken“ (Hellinger & Stumpf, 2013, S. 5).
In den intelligenten Fabriken findet mittels besagter Systeme eine Kopplung von physischer und virtueller Welt statt. Damit erfolgt eine durchdringende digitale Vernetzung von Personen, Ressourcen und Maschinen (Kraus, 2014, S. 8-9). Auf diese Weise soll entlang der kompletten Wertschöpfungskette eine ganzheitliche Ausschöpfung der Optimierungspotenziale gewährleistet werden (Bauernhansl, ten Hompel & Vogel-Heuser, 2014, S. 59), was zu einer kostengünstigeren und effizienteren Produktion führen soll (Verein Deutscher Ingenieure, 2013, S. 3). Als zentrale Vision hinter Industrie 4.0 lässt sich „ […] ein sich selbst organisierendes Netzwerk von Maschinen, Lagersystem und Betriebsmitteln […]“ (Baum et al., 2013, S. 31) identifizieren, welches sich zunehmend an den individualisierten Kundenwünschen orientiert (Diegner et al., 2015, S. 3).
Im Zuge von Industrie 4.0 kommt Deutschland eine bedeutende Rolle zu, denn im Gegensatz zu anderen großen Industrienationen hält Deutschland seit den 90er Jahren einen stabilen und vergleichsweise hohen Industrieanteil von über 25 Prozent an der gesamtwirtschaftlichen Bruttowertschöpfung (Voigt, 2008, S. 7-9). Dabei stellen die kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) einen entscheidenden Faktor dar, da sie nahezu 50 Prozent des Umsatzes des verarbeitenden Gewerbes erbringen. Die Bedeutung der KMU wird weiterhin deutlich durch die Tatsache, dass etwa 60 Prozent der im verarbeitenden Gewerbe tätigen Personen in rund 42.500 KMU beschäftigt sind, während die restlichen 40 Prozent auf 1500 Unternehmen mit mehr als 500 Beschäftigten verteilt sind (Statistisches Bundesamt, 2014, S. 6-11).
Industrielle Leitmärkte des verarbeitenden Gewerbes sind unter anderem in der Automobil- und Fertigungsindustrie zu finden (Kelkar & Heger, 2014, S. 13). Deutschland ist mit einem Jahresumsatz von ca. 368 Mrd. Euro in 2014 nach China, den USA und Japan das Land mit der viertgrößten Automobilindustrie weltweit. Der Industriezweig umfasst Kfz-Hersteller, Automobilzulieferer und Hersteller von Anhängern und Aufbauten (Verband der Automobilindustrie, 2015, S. 16-20). Die Automobilindustrie gilt damit als eine der Schlüsselbranchen in Deutschland. In besonderem Maße tragen hierzu die Automobilzulieferer bei, denn sie erbringen Drei Viertel der Wertschöpfung beim Bau eines Automobils (IG Metall, 2015a).
Trotz der Tatsache, dass ein Wachstum in allen drei Herstellergruppen vorliegt, gibt es große Unterschiede bezüglich der strategischen Herausforderungen. Die Autobauer, zumeist Großunternehmen, profitieren unter anderem, als Folge von Produktionsverlagerungen in Niedriglohnländer, von geringeren Produktionskosten und einer bisher stetig steigenden Nachfrage nach Autos, vor allem aus den BRIC Staaten (Deutsche Industriebank IKB, 2014). Die deutschen Automobilzulieferer hingegen, wovon der Großteil mittelständisch geprägt ist, sehen sich in Zukunft möglicherweise mit Umsatzeinbußen konfrontiert, da die Automobilproduktion in Europa mittel- bzw. langfristig nicht mehr gesteigert werden kann. Zudem befinden sie sich in einer kritischen Transformationsphase aufgrund von neuen Technologien und Veränderungen in den Wertschöpfungsmustern (Bratzel, Retterath & Hauke, 2015, S. 179-180). Hier hat vor allem die Umsetzung von Industrie 4.0 große Bedeutung für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit der Automobilzulieferer-Unternehmen (Zlich, 2014).
Einige Studien, wie beispielsweise die des Unternehmens PricewaterhouseCoopers AG über Chancen und Herausforderungen der vierten industriellen Revolution (2014), deuten dennoch auf eine positive Entwicklung der deutschen Industrieunternehmen hin. Während im Jahr 2014 der Digitalisierungsgrad der horizontalen und vertikalen Wertschöpfungskette von deutschen Automobilzulieferern sowie Maschinen- und Anlagenbauern bei etwa 19 Prozent lag, wird erwartet, dass bereits im Jahr 2020 rund 85 Prozent der Unternehmen ihre Wertschöpfungskette weitgehend digitalisiert haben werden (Geissbauer, Schrauf, Koch & Kuge, 2014, S. 20) und dadurch ihre Bruttowertschöpfung im Bereich der Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen um bis zu 20 Prozent, im Maschinen- und Anlagenbau sogar um bis zu 30 Prozent steigern werden können (Kelkar & Heger, 2014, S. 11).
Ziel dieser Arbeit ist es, die Bedeutung von Industrie 4.0 und die damit einhergehenden Chancen und Risiken für kleine und mittlere Unternehmen aus dem verarbeitenden Gewerbe, speziell dem Bereich der Automobilzulieferer, zu analysieren. Zudem werden die wirtschaftspolitischen Maßnahmen, welche nötig sind, um Industrie 4.0 umsetzen zu können, wissenschaftlich untersucht. Vor diesem Hintergrund werden zunächst die theoretischen Grundlagen sowie der aktuelle wissenschaftliche Stand aufgezeigt bevor es zur Auswertung der Experteninterviews kommt. Anschließend gilt es die theoretischen Kenntnisse mit den Ergebnissen aus den Interviews zu vergleichen.
Bei den theoretischen Grundlagen werden die verschiedenen technologischen Aspekte von Industrie 4.0 verdeutlicht und die gegenwärtige Situation der Automobilzulieferer-KMU dargestellt. Anschließend wird der Stand der Forschung zusammengefasst, um klar zu definieren in welchem Bereich der Wissensstand zu vertiefen ist und neue Erkenntnisse zu erarbeiten sind. Anschließend erfolgt die Herleitung der Forschungsfragen, um das inhaltliche Ziel der Arbeit zu konkretisieren. In Kapitel vier wird die Methodik bei der Durchführung und Auswertung der Experteninterviews besprochen. Die Experteninterviews werden dann in Kapitel fünf nach dem Prinzip der qualitativen Inhaltsanalyse von Mayring ausgewertet. Darauffolgend werden die Ergebnisse der Experteninterviews mit dem Theorieteil der Arbeit verglichen, damit Übereinstimmungen und Abweichungen herausgearbeitet werden können bevor abschließend das Fazit gezogen wird.
Begriffe wie Cyber-Physical System, Smart Factory und Internet der Dinge bzw. Internet of Things (IoT) prägen das allgemeine Bild von Industrie 4.0. Im nachfolgenden sollen deshalb zunächst diese grundlegenden Begriffe erklärt werden.
Das Internet der Dinge besteht aus einem riesigen Netzwerk mit Milliarden von vernetzten Gegenständen. Dabei werden Menschen mittels Smartphones, Smartwatches, Tablets, etc. mit Dingen wie Maschinen, Automobilen oder dem „intelligenten“ Eigenheim verbunden (Andelfinger & Hänisch, 2015, S. 9). Die zunehmende Allgegenwärtigkeit solch intelligenter Alltagsgegenstände wird „Ubiquitous Computing“ genannt und bildet die Vorstufe der sogenannten „Ambient Intelligence“, der intelligenten Umgebung (Bullinger & ten Hompel, 2007, S. 21).
Um eine solche intelligente Umgebung zu erschaffen werden Technologien benötigt, die eine Verbindung zwischen virtueller und physikalischer Welt herstellen. Eine besondere Bedeutung kommt hier der RFID-Technologie als Sender-Empfänger-System zu. Diese gilt als branchenübergreifende Schlüsseltechnologie, da sie Gegenständen ermöglicht eine eigene Information mit sich zu tragen, welche das Objekt berührungslos und automatisch identifizier- und lokalisierbar macht. Die Informationen in dem sogenannten RFID-Tag erlauben jedoch nicht nur die reine Identifikation des Gegenstandes, sondern befähigen den Gegenstand von Anfang an zu „wissen“, wohin er muss und wie er dort hingelangt (Bullinger & ten Hompel, 2007, S. 21).
Abbildung 2-1: Umsatz durch RFID-Tags weltweit
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung an Mazhelis et al. (Computer Science and Informationen Systems Reports 2013), S. 16
Die zunehmende Relevanz der RFID-Technologie spiegelt sich in Abb. 2-1 wieder. Laut des State of the Art Reports der finnischen Universität von JyväskylÄist der Umsatz durch RFID-Tags innerhalb der letzten fünf Jahre von fünf auf über zehn Mrd. US Dollar angestiegen und hat sich damit mehr als verdoppelt. Bis 2020 wird erwartet, dass eine weitere deutliche Steigerung des Umsatzes auf über 20 Mrd. US Dollar durch RFID-Tags stattfindet. Damit würde eine jährliche Wachstumsrate von 14,6 Prozent vorliegen (Mazhelis et al., 2013, S. 16).
Gerade in der Produktion und Logistik befindet sich die RFID-Technologie bereits in Anwendung. Die RFID-Transponder bilden dabei einen Grundbaustein der sogenannten „Embedded Systems“, welche einen weiteren zentralen Begriff um Industrie 4.0 darstellen. Embedded Systems bestehen aus Identifikatoren (z.B. RFID-Transponder), Mikrocontrollern, Kommunikationssystemen, Sensoren sowie Aktoren und werden daher informationsverarbeitende Systeme genannt (Bauer, Schlund, Marrenbach & Ganschar, 2014, S. 19). Beispiele für Embedded Systems sind in der Automobilindustrie das Antiblockiersystem (ABS), das adaptive Kurvenlicht und das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) (Wagner, Nascimento & Oliveira, 2012).
Durch die Vernetzung physischer Vorgänge über Sensoren und Aktoren einer Vielzahl von eingebetteten Systemen mit digitalen Diensten, welche an weltweite Netze angebunden sind, entsteht eine direkte Verbindung zwischen physikalischer und virtueller Welt und damit ein cyber-physisches System oder auch Cyber-Physical System (CPS) (Broy, 2010, S. 17). Anwendung finden CPS z.B. im Qualitätsmanagement, bei der Optimierung von Produktionsprozessen, im Produkt-Lebenszyklus Management, bei dem Informationsaustausch in der Wertschöpfungskette sowie bei Service und Wartungsprozessen (Wolff & Schulze, 2013). Das wohl bekannteste Cyber-Physical System ist jedoch das Smartphone. Es befindet sich über Nutzerschnittstellen, Sensoren (z.B. in Form von Beschleunigungs-, GPS- oder Kompasssensoren) und Aktoren mit der Umgebung in direkter Interaktion, kommuniziert gleichzeitig aber auch im digitalen Netz (Broy, 2010, S. 21–22).
Dieses Prinzip der Vernetzung findet sich ebenfalls bei Produktionssystemen von Fabriken und Unternehmen. „Die eingebetteten Produktionssysteme sind einerseits vertikal mit betriebswirtschaftlichen Prozessen in Fabriken und Unternehmen vernetzt und andererseits horizontal zu verteilten Wertschöpfungsnetzwerken verknüpft – von der Bestellung bis zur Lieferung“ (Baum et al., 2013, S. 31). Besagte Vernetzung wird graphisch anhand von Abb. 2-2 und Abb. 2-3 dargestellt. Dabei beschreibt Abb. 2-2 die unternehmensübergreifende Vernetzung der horizontalen Wertschöpfungskette, welche sich aus Lieferant, Unternehmen und Kunde zusammensetzt, während Abb. 2-3 die Vernetzung der vertikalen Wertschöpfungskette innerhalb des Unternehmens darstellt. Deutlich wird hier vor allem, dass die Vernetzung jeweils in beide Richtungen erfolgt und damit die klassische Abgrenzung von Geschäftsbereichen auflöst (Geissbauer et al., 2014, S. 21).
Abbildung 2-2: Vernetzte horizontale Wertschöpfungskette
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: in Anlehnung an Geissbauer et al. (Industrie 4.0 – Chancen und Herausforderungen 2014), S. 21
Abbildung 2-3: Vernetzte vertikale Wertschöpfungskette
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: in Anlehnung an Geissbauer et al. (Industrie 4.0 – Chancen und Herausforderungen 2014), S. 21
Das unternehmensübergreifende Vernetzen von mehreren eingebetteten Produktionssystemen zu cyber-physikalischen Systemen lässt eine „intelligente“ Umgebung entstehen, welche wiederum Grundbaustein der Smart Factory ist (Kelkar & Heger, 2014, S. 2). In der Smart Factory erfolgt zum einen eine Machine-to-Machine (M2M) Kommunikation, welche den automatischen Datenaustausch zwischen Endgeräten beschreibt und zum anderen die klassische Mensch-Maschine Kommunikation, bei welcher der Mensch mit der Maschine z.B. via Touch-Bildschirmen kommuniziert. So kann beispielsweise der Instandhalter einer Maschine über ein mobiles Endgerät benachrichtigt werden, wenn die Maschine ausfällt und erhält Informationen warum diese ausgefallen ist. Die Wartung kann mit diesen Informationen signifikant beschleunigt werden, was zu geringeren Maschinenausfallzeiten führt (Emmrich et al., 2015, S. 38-39).
Die intelligente Fabrik wird durch die Gesamtheit der beschriebenen automatisierten Systeme weniger störanfällig und steigert gleichzeitig, aufgrund der höheren Flexibilität in der Wertschöpfung, die Effizienz und Nachhaltigkeit der gesamten Produktion. Zusammen mit Schnittstellen für intelligente Industrie 4.0-Lösungen in Bereichen wie Mobilität, Logistik, Stromversorgung und Gebäudemanagement bildet die Smart Factory einen wichtigen Teil der zukünftigen intelligenten Infrastruktur und zeigt auf, dass Industrie 4.0 kein isoliertes Entwickeln von Lösungen darstellt, sondern ganzheitlich zu betrachten ist (Hellinger & Stumpf, 2013, S. 23).
Der Begriff KMU steht gemäß der Definition im EU-Recht für „kleine und mittlere Unternehmen“ (Empfehlung 2003/361 der Kommission, 06.05.2003). Aufgrund der Tatsache, dass sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene die quantitative Abgrenzung von KMU variiert, eine Strukturierung der Größenklassen für die wissenschaftliche Bearbeitung jedoch notwendig ist, wird in dieser Arbeit die neue Mittelstandsdefinition des Instituts für Mittelstandsforschung (IfM) in Bonn übernommen. Als kleine Unternehmen werden laut dem Forschungsinstitut solche Unternehmen angesehen, deren Anzahl an Beschäftigten nicht mehr als 9 beträgt. Zudem darf der Umsatz pro Jahr maximal eine Million Euro betragen. Mittlere Unternehmen hingegen beschäftigen bis zu 499 Personen und weisen einen jährlichen Umsatz von höchstens 50 Mio. Euro auf (Institut für Mittelstandsforschung Bonn, 2002, S. 14).
Tabelle 2-1: Unternehmen, Umsatz und sozialversicherungspflichtig Beschäftigte in Unternehmen 2009 in Deutschland in allen Wirtschaftszweigen nach Unternehmensgröße
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung an Institut für Mittelstandsforschung Bonn (Unternehmensgrößenstatistik 2012), S. 16
Wie in Tabelle 1-1 zu sehen ist, zählten im Jahr 2009 in Deutschland in allen Wirtschaftszweigen (WZ) zusammen 99,7 Prozent, also etwa 3,6 Millionen Betriebe zu den kleinen und mittleren Unternehmen. Damit erwirtschafteten die KMU etwa 39 Prozent des Gesamtumsatzes in Deutschland und beschäftigten ca. 15,3 Millionen Menschen (Institut für Mittelstandsforschung Bonn, 2012, S. 16).
Trotz der Vorteile, welche aus der Grobstrukturierung der Unternehmensgrößen durch das IfM entstehen, soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass diese Betrachtung Unterschiede aufgrund von differierenden Branchenmerkmalen zwischen den Unternehmen ausblendet. Die Größe eines Unternehmens kann von Branche zu Branche eine unterschiedliche Rolle spielen. Das hängt beispielsweise von der Kapitalintensität, Exportverflechtung oder der Innovationsdynamik der jeweiligen Branche ab (Bass, 2006, S. 10).
Laut dem Statistischen Bundesamt werden die Automobilzulieferer-KMU dem Wirtschaftszweig 29 „Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen“ zugeordnet. Dieser unterteilt sich in zweiter Ebene in die „Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenmotoren“, die „Herstellung von Karosserien, Aufbauten und Anhängern“ und in die „Herstellung von Teilen und Zubehör für Kraftwagen“ (Statistisches Bundesamt, 2008, S. 309). Anzumerken ist jedoch, dass die dem Wirtschaftszweig 29.1 angehörenden Hersteller von Kraftwagen und Kraftwagenmotoren keine Automobilzulieferer in diesem Sinne sind, sondern Automobilhersteller. Ebenso sind die Hersteller von Karosserien, Aufbauten und Anhängern des WZ 29.2 im engeren Sinne keine Zulieferer (Gesellschaft für Wirtschaftliche Strukturforschung mbH, 2011, S. 2-3). Da jedoch die in Kapitel sechs und sieben behandelten Experteninterviews innerhalb des Wirtschaftszweigs 29 geführt wurden, wird zunächst der komplette Wirtschaftszweig betrachtet bevor anschließend eine genauere Betrachtung der Automotive-Zulieferer des Wirtschaftszweigs 29.3 erfolgt.
Tabelle 2-2: Verhältnis der Betriebs- zur Beschäftigtenzahl im Jahr 2014, Wirtschaftszweig 29: Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung an Statistisches Bundesamt (Betriebe, Tätige Personen und Umsatz des Verarbeitenden Gewerbes 2014), S. 30-41
Wie in Tab. 2-2 zu erkennen ist, wurden in Deutschland Ende September 2014 insgesamt 1.312 Unternehmen gezählt, welche in der Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen tätig waren. Davon gehörten 1.102, also knapp 84 Prozent der Betriebe zu den kleinen und mittleren Unternehmen, welche jedoch lediglich 17,3 Prozent der in der Automobilzulieferbranche tätigen Personen beschäftigten. Dabei erzielten die KMU einen Umsatzanteil von lediglich ca. zehn Prozent, während die übrigen 210 Betriebe, die zu den Großunternehmen gezählt werden, rund 90 Prozent des Umsatzes im Wirtschaftszeig 29 erzielten und mit ca. 659.000 tätigen Personen auch den Großteil an Beschäftigten stellten. Aufgrund der Tatsache, dass die hier mitaufgeführten Großunternehmen des WZ 29.1 „Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenmotoren“ alleine einen Umsatzanteil von rund 281 Mrd. Euro (ca. 76 Prozent) am Gesamtumsatz des WZ 29 trugen, ist die Umsatzverteilung, bezogen auf die reinen Automobilzulieferer, verzerrt dargestellt (Statistisches Bundesamt, 2014, S. 30-41).
Tatsächlich entspricht die Umsatzverteilung unter den Automobilzulieferern nämlich dem in Tabelle 2-3 aufgezeigten Verhältnis. 2014 wurden 40 Prozent des Umsatzes im WZ 29.3 durch KMU erbracht und 60 Prozent durch Großunternehmen. Wie auch in den vorherigen Tabellen, besteht in Tabelle 3-3 der Großteil der Unternehmen (83,5 Prozent) aus KMU. Anders als jedoch in Tabelle 3-1 sind nur 34,1 Prozent der Beschäftigten im WZ 29.3 den kleinen und mittleren Unternehmen zuzuordnen. Damit ist das Verhältnis zwischen KMU und Großunternehmen bzgl. Anzahl der Betriebe, Beschäftigte und Umsatz im WZ 29.3 deutlich ausgewogener als in der übergeordneten Ebene des Wirtschaftszweigs 29 (Statistisches Bundesamt, 2014, S. 30-41).
Tabelle 2-3: Verhältnis der Betriebs- zur Beschäftigtenzahl im Jahr 2014, Wirtschaftszweig 29.3: Herstellung von Teilen und Zubehör für Kraftwagen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung an Statistisches Bundesamt (Betriebe, Tätige Personen und Umsatz des Verarbeitenden Gewerbes 2014), S. 30-41
Anzumerken ist allerdings, dass die tatsächlichen Zahlen der Automobilzuliefererindustrie wesentlich höher sind, da der Wirtschaftszweig 29 nicht alle Automobilzulieferer erfasst. Hersteller von Reifen werden beispielsweise dem WZ 22 „Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren“ zugeordnet und Hersteller von Aluminiumteilen dem WZ 25 „Herstellung von Metallerzeugnissen“.
Die Umsetzung von Industrie 4.0 und der damit einhergehenden Digitalisierung hängt nicht allein von der Innovationskraft der Industriebetriebe ab. Vielmehr müssen erst einmal die Grundvoraussetzungen für zukünftiges Wirtschaftswachstum durch gesamtwirtschaftliche und politische Maßnahmen sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene geschaffen werden. Dazu lassen sich als wichtigste Faktoren die Förderung von qualifiziertem Nachwuchs, der Ausbau der Kommunikationsinfrastruktur, die Verbesserung der IT-Sicherheit sowie die staatliche Unterstützung von Forschung und Entwicklung im Rahmen von Leuchtturmprojekten sowie Start-Ups identifizieren (Dorst & Heyer, 2015). Die erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0 bedarf laut der Studie über die Chancen und Herausforderungen der vierten industriellen Revolution des Unternehmens PricewaterhouseCoopers AG (2014) einer breiten Unterstützung durch die Politik. Dabei fordern die befragten Unternehmen vor allem Unterstützung im Bereich der Förderung von qualifiziertem Nachwuchs, bei der internationalen Standardisierung und der Schaffung eines wettbewerbsfähigen Datenschutzrechts. Weitere wichtige Punkte sind die Forschungs- und Entwicklungsförderung sowie die Bereitstellung von hochverfügbaren Breitbandnetzen (Geissbauer et al., 2014, S. 37).
Abbildung 3-1: Bedarf für eine Unterstützung durch die Politik bei der Umsetzung von Industrie 4.0
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: in Anlehnung an Geissbauer et al. (Industrie 4.0 – Chancen und Herausforderungen 2014), S. 37
Die zunehmende Digitalisierung der deutschen Wirtschaft schafft neben Wirtschaftswachstum und steigenden Exporten auch unmittelbare neue Arbeitsplätze. Dies wird durch die Ergebnisse der Studie des Forschungsinstituts Prognos, welche im Auftrag des BITKOM durchgeführt wurde, bestätigt. Demnach wurden seit 1998 bis 2012 durch die Digitalisierung 1,46 Millionen Menschen zusätzlich beschäftigt. Die Industrie sorgte dabei für 300.000 zusätzliche Stellen, wobei 28.000 auf den Maschinenbau und 24.000 auf die Automobilindustrie entfielen (Streim, 2014).
Die zusätzlich geschaffenen Arbeitsplätze im Zuge der Digitalisierung setzen veränderte Anforderungen an die Qualifikationen bzgl. der naturwissenschaftlichen, mathematischen und technischen Kenntnisse der Arbeiter voraus. Diese grundlegenden Veränderungen am Arbeitsmarkt führen somit zu neuen Herausforderungen für die berufliche und akademische Aus- und Weiterbildung von IT-Fachkräften. Die Politik muss die frühe Begeisterung für technische Wissensgebiete vorantreiben und die Lerninhalte von Ausbildungsberufen und Studiengängen an die Anforderungen der Digitalisierung anpassen (Geissbauer et al., 2014, S. 37).
Dazu gehört die Einführung von neuen Hybridstudiengängen im Bereich der „Produktionsinformatik“, welche neben den theoretischen Inhalten auch praxisorientierte Bereiche bezüglich ITK-Technologien beinhalten. Zudem müssen digitale Kompetenzen noch weiter in der Allgemeinbildung verankert werden (Dorst & Heyer, 2015).
Von besonderer Bedeutung für Industrie 4.0 ist die allgemeine digitale Infrastruktur Deutschlands. Es muss mit Hilfe von staatlicher Unterstützung ein Ausbau des Kommunikationsnetzes erfolgen. Dabei ist es besonders wichtig, dass informationstechnologische Hochleistungsinfrastrukturen wie Breitbandnetze flächendeckend zur Verfügung gestellt werden. Diese stellen eine essenzielle Grundlage für die internationale Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands dar und ermöglichen gleichzeitig das zukünftige wirtschaftliche Wachstum des Standortes zu sichern (Bachmann et al., 2014, S. 29-30). Die grundlegende Bedeutung von Breitband-Internet wird in Abb. 3-2 deutlich. Seit dem Jahr 2001 ist das jährliche Datenvolumen im stationären Breitband-Internetverkehr von 22 Millionen Gigabyte auf geschätzte 9,3 Milliarden Gigabyte im Jahr 2014 angewachsen und hat sich damit allein in den letzten fünf Jahren mehr als verdreifacht (VATM, 2014).
Abbildung 3-2: Entwicklung des Datenvolumens im stationären Breitband-Internetverkehr im Festnetz in Deutschland von 2001 bis 2014 (in Millionen Gigabyte pro Jahr)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: VATM in Statista – Das Statistik-Portal (Entwicklung des Datenvolumens im stationären Breitband-Internetverkehr in Deutschland 2014).
Bei vollautomatisierten Prozessen können Kommunikationsnetze mit unzureichender Leistungsfähigkeit zu Unterbrechungen oder Ausfällen bei den Betriebsabläufen führen (Deutsche Bank Research, 2014). In Deutschland herrscht trotz ambitionierter Ziele derzeit eine teilweise mangelhafte und, vor allem zwischen urbanen und ländlichen Regionen, unausgeglichene Versorgung mit hochbitratigen Breitbandanschlüssen (> 50Mbit/s). Exemplarisch hierfür kann die Studie der Institut der deutschen Wirtschaft Consult GmbH aus dem Jahr 2013 für Bayern betrachtet werden. Laut dieser sind acht Prozent der bayerischen Unternehmen sehr unzufrieden mit der Breitbandversorgung und 15 Prozent haben überhaupt keinen Breitbandanschluss. Trotz der Tatsache, dass sich Unternehmen eigene Anschlüsse installieren lassen können, gibt es bei 25 Prozent der bayrischen Unternehmen Anwendungen, welche aufgrund zu schwacher Breitbandnetze nicht genutzt werden können. Die Relevanz der Breitbandinfrastruktur wird weiterhin dadurch deutlich, dass 70 Prozent der Unternehmen eine leistungsfähige Breitbandverbindung als sehr wichtig einstufen (Fritsch, Kempermann & Lichtblau, 2013, S. 1-3). Die Förderung von Breitbandanschlüssen für den Gewerbebetrieb wurde durch Bund und Länder bereits im Rahmen der Gemeinschaftsaufgabe „Verbesserung der regionalen Wirtschaftsstruktur“ angestoßen (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, 2012, S. 4).
Betriebsausfälle bzw. -unterbrechungen können allerdings nicht nur aufgrund von unzureichend leistungsfähigen Kommunikationsnetzen eintreten. Sie können ebenso durch mangelhafte IT-Sicherheit und Datendiebstahl herbeigeführt werden. Daher ist in Zeiten der Digitalisierung und eines zunehmend komplexer werdenden Vernetzungsgrads, die Informationssicherheit ein wichtiges und ganzheitliches Thema. Zudem gilt ein hohes Maß an IT-Sicherheit als wichtiger Standortfaktor und schafft mitunter Wettbewerbsvorteile.
Um Datensicherheit und Datenschutz zu gewährleisten müssen zunächst allgemeine und international einheitliche Standards für die Datenverschlüsselung etabliert werden. Die Umsetzung von kostspieligen Verschlüsselungskonzepten ist jedoch oft für KMU finanziell nur schwer möglich. Daher steht auf der Agenda des BITKOM die Durchsetzung von staatlicher Unterstützung für die Finanzierung solcher Konzepte durch beispielsweise „Wertgutscheine“, welche dann bei Verschlüsselungs-Dienstleistern einzulösen sind. Ein wichtiges Mittel zur klaren Identifizierung von sicheren IT-Infrastrukturen stellt die offizielle Zertifizierung dieser dar (Dorst & Heyer, 2015). Als Beispiel für die Datenschutzzertifizierung lässt sich das Technologieprogramm „Trusted Cloud“ des BMWi benennen. Ziel ist es dabei, sichere und rechtskonforme Cloud-Lösungen zu entwickeln, zu testen und zu zertifizieren. Davon sollen besonders mittelständische Unternehmen profitieren (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, 2014, S. 6). Die Cloud-Technologie wird auch als „Enabler-Technologie“ bezeichnet und ist nötig um die Datenflut zu bewältigen und effizient nutzen zu können (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, 2015, S. 8-9). Die zunehmende Bedeutung des Cloud Computing lässt sich anhand von Abb. 2-2 erkennen. Während 2011 28 Prozent der 458 befragten Unternehmen Cloud-Nutzer waren, waren es 2014 bereits 44 Prozent der Befragten.
Abbildung 3-3: Nutzung von Cloud Computing in Unternehmen in Deutschland
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung an KPMG AG (Cloud-Monitor 2015), S. 8
Weiterhin muss im Rahmen der IT-Sicherheitspolitik das Ziel im Vordergrund stehen, Transparenz und Vertrauen in die Netzinfrastruktur aufzubauen sowie die Entwicklung und Verbreitung von Sicherheitssystemen wie Kryptographie, Chipkartenleser und Ende-zu-Ende Verschlüsselung voranzutreiben, um die insbesondere im Mittelstand am häufigsten geäußerte Befürchtung des Diebstahls von Firmengeheimnissen und Know-how zu vermeiden (Bachmann et al., 2014, S. 46-49).
Laut des Mittelstandsberichts 2014 des BITKOM, wurden bereits 31 Prozent der mittelständischen Unternehmen in Deutschland Opfer von Hackerangriffen. Nicht zuletzt deshalb gilt das Thema IT-Sicherheit, wie in Abb. 3-3 verdeutlicht, neben dem Mobile Computing, dem Cloud Computing und Big Data als aktueller Trend im IT-Mittelstand (Altvater, Kriesel, Osei-Becker, Streim & Hampe, 2014).
Abbildung 3-4: Die wichtigsten IT-Trends des Jahres 2014
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung Altvater, Kriesel, Osei-Becker, Streim & Hampe (Der IT-Mittelstand in Deutschland 2014)
Um einen dauerhaften und nachhaltigen Erfolg durch Industrie 4.0 zu schaffen, ist es wichtig, dass die Forschung und Entwicklung (F&E) hinsichtlich Industrie-4.0-Technologien kontinuierlich vorangetrieben wird (Forum Industrie 4.0, 2014, S. 5). Eine staatliche Förderung muss in diesem Bereich vor allem für Leuchtturmprojekte sowie für Start-Ups erfolgen.
Leuchtturmprojekte sind innovative sowie strategisch vielversprechende Projekte, welche die Funktion eines Richtungsweisers erfüllen sollen und als Markteinführungsinstrumente zu verstehen sind. Sie sind meist durch staatliche Förderprogramme gestützt und sollen durch wachsende Bekanntheit eine antreibende Signalwirkung für weitere Projekte haben sowie auf Potenziale und Herausforderungen der jeweiligen Konzepte aufmerksam machen (Rennings, 2010, S. 20). Insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen ist es derzeit jedoch noch nicht möglich signifikant von den staatlich initiierten Projekten zu profitieren, da die erforderlichen Initialinvestitionen für solche Projekte meist die Finanzstärke von KMU übersteigt (Dorst & Heyer, 2015).
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Leuchtturmprojekt „CyProS“, welches durch die Entwicklung einer Schaufensterfabrik die CPS-Welt darstellen soll, lässt sie hier als Beispiel für ein erfolgreiches Leuchtturmprojekt anbringen. Schaufensterfabriken stellen Entwicklungsumgebungen dar, in welchen gezeigt werden soll, wie künftig virtuelle und reale Welt ineinander übergehen werden. Im „CyProS“-Projekt sollen dabei die konkreten Nutzenpotenziale für Cyber-Physische Produktionssysteme identifiziert und unter realen Bedingungen evaluiert werden (Kempermann & Lichtblau, 2014, S. 42-49).
Abbildung 3-5: Total Early-Stage Entrepreneurship Activity, 2014
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung an Sternberg, Vorderwülbecke & Brixy (Global Entrepreneurship Monitor 2015), S. 9
Neben der Forschung sind auch Start-Ups und junge High-Tech-Unternehmen als Treiber für Innovationen im Rahmen von Industrie 4.0 zu identifizieren. Wie in Abb. 3-1 dargestellt, liegt Deutschland derzeit mit einer Total Early-Stage Entrepreneurship Activity, welche den Prozentanteil derjenigen 18-64-Jährigen an allen 18-64-Jährigen angibt, die während den letzten 3,5 Jahren ein Unternehmen gegründet haben bzw. dabei sind eines zu gründen, von ca. fünf Prozent im Jahr 2014 deutlich hinter Gründungshochburgen wie zum Beispiel den USA oder Kanada mit 14 respektive 13 Prozent (Sternberg et al., 2015, S. 9). Sowohl der Bund als auch die regionalen Entrepreneurship-Ökosysteme stehen hier in der Pflicht Konzepte und Maßnahmenkataloge zur Förderung von Start-Ups zu entwickeln (Ripsas & Tröger, 2014, S. 11).
Die Bedeutung von innovativen Start-Ups für die Digitalisierung im Automobilbau lässt sich anhand des israelischen Unternehmens „Inuitive“, welches Software für die Gestensteuerung im Fahrzeuginnenraum entwickelt, und dem indisch-deutschen High-Tech-Start-Up „Acellere“, welches eine selbstlernende Software für autonom fahrende Fahrzeuge entwickelt, erkennen (automotiveIT, 2015).
Sofern die gesamtwirtschaftlichen Grundvoraussetzungen für die Umsetzung der vierten industriellen Revolution erfüllt sind, gehen konkrete Schätzungen davon aus, dass Industrie 4.0 in den nächsten fünf Jahren ein volkswirtschaftliches Wachstumspotenzial für Deutschland von ca. 153,5 Mrd. Euro mit sich bringt, was einem Wachstum von 12,5 Prozent entsprechen würde. Der Automotive Bereich soll dabei mit einem Wachstum von insgesamt 52,5 Mrd. Euro (+13,6%) neben dem Maschinenbau mit 32 Mrd. Euro (+13,2%) am meisten profitieren (Wischmann, Wangler & Botthof, 2015, S. 8-9).
Laut einer Studie der Unternehmensberatung Experton Group AG aus dem Jahr 2014 hatten allerdings 44 Prozent der deutschen mittelständischen Unternehmen mit 100 bis 499 Mitarbeitern noch nie von Industrie 4.0 gehört. 31 Prozent hingegen kannten bereits den Begriff Industrie 4.0, haben jedoch noch keine Aktivitäten dazu durchgeführt und bei lediglich 25 Prozent der mittelständischen Unternehmen waren Aktivitäten bzgl. Industrie 4.0 geplant. In der Studie wurden branchenübergreifend insgesamt 368 Unternehmen aller Unternehmensklassen befragt (Weiß & Zilch, 2014). Ergebnisse wie dieses führen dazu, dass vor allem die Pressemedien der Meinung sind, der deutsche Mittelstand würde Industrie 4.0 verpassen (Olle & Clauß, 2015, S. 3).
Dennoch besagen Prognosen im Rahmen der Studie des Unternehmens PricewaterhouseCoopers AG über die Chancen und Herausforderungen von Industrie 4.0 (2014), dass bis 2020 82 Prozent der kleinen und mittleren Unternehmen in Deutschland einen hohen Digitalisierungsgrad in der Wertschöpfungskette aufweisen werden (Geissbauer et al., 2014, S. 20).
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