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Neues aus der Forschung: Neue Geschäftsmodelle helfen Unternehmen auf dem Weg zur Industrie 4.0

Der Begriff „Industrie 4.0“ ist in aller Munde. Die Politik hält Unternehmen an, in neue Technologien zu investieren, um sich fit für die Zukunft zu machen. Doch für kleinere Unternehmen ist dies oft mit finanziellen Risiken verbunden. Abhilfe können Netzwerke und Kooperationen schaffen wie bei der „SmartFactory-KL“ in Kaiserslautern. In dem Netzwerk werden Technologien für die Industrie 4.0 mit Unternehmen entwickelt und in Geschäftsmodelle eingebunden. Wie solche netzwerkbasierten Modelle künftig als Vorbild dienen können, haben Kaiserslauterer und Berliner Forscher anhand des Beispiels aus Kaiserslautern untersucht. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „Die Unternehmung“ erschienen.

Die Digitalisierung von Arbeitsprozessen in der Produktion schreitet voran: Maschinen und Produkte sind miteinander vernetzt, Menschen und Maschinen arbeiten immer enger zusammen. „Um weltweit konkurrenzfähig zu bleiben, ist der Umbau hin zu solchen Industrie 4.0-Technologien von großer Bedeutung“, sagt Erstautor der aktuellen Studie, Professor Dr. Gordon Müller-Seitz, der an der TUK zu Strategie, Innovation und Kooperation forscht. Dies gilt nicht nur für große, weltweit agierende Unternehmen, sondern auch für kleinere und mittelständische Unternehmen (KMU).

„Allerdings wird die Diskussion derzeit meist von naturwissenschaftlich-technischen Beiträgen geprägt, Überlegungen aus der wirtschaftswissenschaftlichen Forschung sind selten“, fährt sein Doktorand Tobias Thielen fort. Dabei brauche die Industrie neue Geschäftsmodelle, die auf die technologischen Veränderungen eingehen und diese weiterentwickeln, etwa in Form von Kooperationen und Netzwerken. Ein bekanntes Beispiel für solche neuen Modelle sind Cloud-Lösungen, die heutzutage schon viel genutzt werden. In diesen Online-Plattformen können Unternehmen zum Beispiel verschiedene Daten abspeichern, ohne dafür eine eigene Infrastruktur vorhalten zu müssen und sich um die Wartung zu kümmern.

Mit dieser Thematik beschäftigen sich auch die Forscher in der Technologie-Initiative SmartFactory KL, die am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern ihren Sitz hat. Seit 2005 bereits entwickeln sie zusammen mit rund 50 Partnern aus Industrie und Forschungseinrichtungen neue, herstellerunabhängige Technologien und Standards von Produktionsanlagen für die Industrie 4.0. „Darüber hinaus arbeiten sie an neuartigen Geschäftsmodellen, in denen ihre Entwicklungen künftig Verwendung finden sollen“, so Müller-Seitz.

In der aktuellen Studie haben die beiden Wirtschaftswissenschaftler der Technischen Universität Kaiserslautern gemeinsam mit Juniorprofessor Dr. Timo Braun von der Freien Universität Berlin sowie Professor Dr. Detlef Zühlke von der SmartFactory-KL untersucht, wie die Zusammenarbeit der beteiligten Partner in diesem Netzwerk genau aussieht, welche Vorteile dies mit sich bringt und wie sich dies auf andere Unternehmen übertragen lässt.

In der SmartFactory-KL gibt es unter anderem eine Industrie 4.0-Produktionsanlage, die rund 20 Partner des Netzwerks gemeinsam entwickelt und 2018 bereits in der 5. Generation ausgebaut haben. Hier arbeiten Anbieter von Hardware- und Software-Lösungen gemeinsam, um die Idee der intelligenten Fabrik weiterzutreiben. „Das Besondere hierbei sind herstellerübergreifende technische Spezifikationen und Standards, mit denen alle Beteiligten auf alle Module der Anlage Zugriff haben“, erläutert Professor Dr. Detlef Zühlke, Initiator und Vorstandsvorsitzender der SmartFactory-KL. So kommen hier etwa einheitliche Steckerverbindungen bei der technischen Infrastruktur zum Einsatz oder spezielle Datenchips, sogenannte RFID-Chip (radio frequency identification Chip), die als Produktgedächtnis fungieren, aber auch das standardisierte Kommunikationsprotokoll „OPC UA“ (Open Platform Communications Unified Architecture). Die Maschinen sind damit untereinander kompatibel, können sich untereinander vernetzen und Daten austauschen.

Die Netzwerkpartner wiederum können die Erkenntnisse, die sie aus Entwicklung und Bau der einzelnen Module gewonnen haben, selbst für ihre Produktion nutzen und sie ihren Anforderungen entsprechend weiterentwickeln. Auch können sie so ihre Produktionsprozesse schneller anpassen, wenn es der Markt erfordert. „Dabei legen sie aber die technischen Standards zugrunde, die sie in der SmartFactory-KL ebenfalls verwenden“, so Dr. Timo Braun, der eine Juniorprofessur für Projektmanagement innehat. Außerdem bietet das Netzwerk den Beteiligten die Möglichkeit, Kooperationen einzugehen und das Know-how der Partner zu nutzen.  

In den vergangenen Jahren haben beteiligte Unternehmen bereits eigene Geräte entwickelt, die diese Spezifikationen nutzen. Sie sind untereinander kompatibel und können vernetzt werden.

„Für Fabrikbetreiber bedeutet dies, dass sie flexibel und nicht auf ein bestimmtes Produkt und die entsprechende technische Infrastruktur angewiesen sind. Das macht sie zudem unabhängiger von einem Anbieter“, sagt Professor Zühlke weiter.

Darüber hinaus haben die Partner daran gearbeitet, die Produktionsanlage besser mit IT-Systemen und -Technologien zu vernetzen. Auch diese lassen sich als einzelne Bausteine nutzen. „Sämtliche Informationen zur Produktion sollen stets ortsunabhängig in Echt-Zeit digital zur Verfügung stehen“, so Thielen, der im Rahmen seiner Promotion im Projekt „Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern“ forscht. Dies wiederum eröffne neue Geschäftsfelder im Umfeld der industriellen Produktion, wie etwa Wartungsarbeiten aus der Ferne oder das Aufbereiten großer Datenmengen. 

Solche Entwicklungen könnten künftig Basis für neuartige netzwerkbasierte Geschäftsmodelle sein: Unternehmen könnten in bestimmten Bereichen beispielsweise verstärkt mit anderen Firmen kooperieren und bestimmte Geschäftsfelder auslagern. So bietet eine solche Entwicklung etwa auch Start-ups die Möglichkeit, Daten zu nutzen und mit neuen Ideen Dienstleistung anzubieten.

Für die Studie haben die Forscher unter anderem Protokolle von Sitzungen der SmartFactory-KL analysiert, die Projektpartner interviewt und auch über ein Jahr verschiedene Aktivitäten der Technologie-Initiative begleitet. Die Studie ist in der renommierten Fachzeitschrift „Die Unternehmung“ erschienen: „Netzwerkbasierte Geschäftsmodellinnovationen – Das Beispiel der Industrie 4.0-Anlage SmartFactory-KL“