Die Fabrik der Zukunft

Wissenschaftler, Unternehmer, Politiker, Gewerkschafter und Branchenvertreter haben sich zusammengetan. Denn es geht um die Zukunft des deutschen Produktionsstandorts. Unter dem Schlagwort Industrie 4.0 suchen sie Lösungen für moderne Anforderungen an Herstellungsprozesse. Noch gibt es allerdings mehr Fragen als Antworten.

Künftig werden Unternehmer ihren Personalbedarf nicht mehr wochen- oder monatsweise planen, sondern von Tag zu Tag. Die Auslastung wird voraussichtlich sogar innerhalb eines Tages schwanken. Damit rechnen rund 60 Prozent aller Unternehmer, zeigt die aktuelle Studie „Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0“ des Fraunhofer Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO). Einen Vorgeschmack auf volatile Märkte bekamen Unternehmen im Jahr 2009. Nach dem Crash an den Finanzmärkten und dem Übergang in die Wirtschaftskrise gingen Kundenbestellungen zunächst rasant zurück, seitdem schwanken die Aufträge deutlich stärker, als es Firmen zuvor gewohnt waren. „Deutsche Produktionsunternehmen stellen sich nicht mehr die Frage, ob sie flexibel sein müssen“, sagt Moritz Hämmerle, Produktionsexperte am Fraunhofer IAO. „Ihnen bleibt gar nichts anderes übrig. Die Frage ist, wie sie die steigende Marktvolatilität erfolgreich bewältigen.“

Veränderte Kundenwünsche

Hinzu kommt: Kunden bestellen immer individueller. Produzenten von Küchenmöbeln und Autos kennen das bereits. Kaum eine Küche gleicht der anderen. Und dank der vielen Ausstattungsmöglichkeiten verlassen in einem Monat auch kaum zwei identische Autos ein Werk. „Diesen Trend müssen künftig auch Unternehmen anderer Branchen in ihrer Produktion abbilden“, sagt Wolf-Dieter Lukas, Abteilungsleiter Schlüsseltechnologien des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

Veränderte Kundenwünsche und kurzfristige Bestellungen stellen Unternehmer vor neue Herausforderungen: „Die Produktion muss flexibel sein und sich auf individuelle und schwankende Kundenanforderungen einstellen lassen“, sagt Lukas. Dafür bedarf es neuer Technologien und Strukturen. Wie die Fabrik der Zukunft aussehen wird, wissen allerdings weder Unternehmer, noch Wissenschaftler, Politiker, Gewerkschafter oder Branchenvertreter. Aktuell forschen alle gemeinsam mit wilder Entschlossenheit. Die Antwort auf volatile und individuelle Kundenwünsche suchen sie unter dem Namen „Industrie 4.0“.

Es gibt verschiedene Ideen, wie die Produktion künftig aussehen könnte: In der Fabrik von morgen wissen etwa Autoteile, ob sie zu einer Karosserie passen und schlagen Alarm, wenn ein Arbeiter sie falsch einbaut. Sobald ein Kunde seine Bestellung bestätigt, plant die Fabriksteuerung den Auftrag in den Produktionsablauf ein, programmiert Maschinen entsprechend der Kundenwünsche und bestellt bei Lieferanten fehlende Komponenten. Währenddessen organisieren Mitarbeiter in Eigenregie, wer die Maschinensteuerung für den Auftrag übernimmt.

Damit das alles in dieser Form funktioniert, müssen viele Fragen geklärt werden. Lukas vom BMBF sieht drei große Handlungsfelder, um die sich Wirtschaft und Wissenschaft kümmern müssten: Eine individualisierte, flexible Produktion benötigt als erstes eine technische Basis, also Maschinen, die sich möglichst leicht in Bezug auf die Anforderungen eines jeden Auftrags justieren lassen. Zweitens müssen Produkte und Maschinen miteinander kommunizieren können. Dafür wiederum bedarf es einer gemeinsamen Sprache, also technologischen Standards, an die sich möglichst alle Unternehmen europa- oder besser noch weltweit halten. Die dritte große Aufgabe: Firmen müssen ihre Mitarbeiter auf die neuen Produktionsstrukturen vorbereiten, passend ausbilden und die Rolle der Menschen in einer hochtechnologisierten Produktion definieren.

Deutschland soll Standards setzen

An solchen Fragen rund um die Fabrik der Zukunft forschen Verbände, Gewerkschaften, Unternehmen und Forschungsinstitute. Wer sich mit künftigen Produktionstechnologien und -abläufen auseinandersetzen will, hat viele Ansatzpunkte. Es gibt mittlerweile eine Vielzahl von Veranstaltungen, Seminaren, Konferenzen, Arbeitsgruppen, Studien und Informationsmaterial, seit zwei Jahren beschäftigt sich auch das BMBF intensiv mit dem Thema Industrie 4.0, und auf der Hannover-Messe sprach sich in diesem Jahr sogar Bundeskanzlerin Angela Merkel für das Trendthema aus. Die Bundesregierung fördert verschiedene Forschungsprojekte. Das Ziel: Deutschland soll internationale Industrie-4.0-Standards setzen. „Das traut man uns zu“, sagt Lukas. Schließlich sei die Produktionstechnik in Deutschland stets führend gewesen und habe sich weiterentwickelt, während Industrienationen wie Großbritannien, Japan und die USA Arbeitsplätze in der Produktion abbauen mussten. Damit der Vorsprung erhalten bleibt, vergibt das BMBF 120 Millionen Euro an Forschungsprojekte. Das Wirtschaftsministerium (BMWI) schießt nochmals 80 Millionen Euro dazu. Rund 150 Millionen Euro der Fördergelder sind bereits bewilligt. „Der erste Schritt ist gemacht“, sagt Lukas.

Bei allen offenen Fragen sind sich die Akteure, die sich mit der Produktion der Zukunft beschäftigen, einig: In den Entwicklungen hin zur Fabrik der Zukunft stecken viele Chancen für die deutsche Wirtschaft. Davon gehen auch die Verbände der entscheidenden Industriebranchen aus. Der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) rechnet allein für seine Branche mit einem Wirtschaftswachstum von 20 bis 30 Prozent. Deshalb engagieren sich die Verbände auch so stark. Der ZVEI sucht nach Lösungen in der Elektrotechnik. Der Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien (BITKOM) definiert Grundlagen für die nötige Steuerungssoftware. Und der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) überlegt unter anderem, wie Maschinen künftig funktionieren müssen, damit sich individuelle Aufträge effizient ausführen lassen. Woran die drei Verbände arbeiten, zeigen sie etwa auf der Internet-Plattform Industrie 4.0.

Neue Geschäftsideen entwickeln

Die Verbände sind auch Teil des sogenannten Arbeitskreises Industrie 4.0. Die Branchenvertreter treffen dort auf Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen, auf Experten der Bundesministerien und auf Vertreter von elf Unternehmen, darunter BMW, Infineon, Deutsche Telekom und Festo. Im April diesen Jahres hat der Arbeitskreis erste „Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0“ veröffentlicht. Sie geben vor allem einen Einblick darin, wie viele Fragen noch offen sind. „Unternehmen für Industrie 4.0 fit zu machen, passende Prozesse zu entwickeln und neue Geschäftsideen daraus zu generieren, ist eine Mammutaufgabe für die deutsche Industrie“, sagt Bernhard Diegner, Leiter Abteilung Forschung, Berufsbildung, Fertigungstechnik des ZVEI. Allein in der Elektrotechnik gebe es eine Vielzahl an Einzelaufgaben, die es zu lösen gilt. Um etwa Produktionsschritte zu vernetzen, benötigen Anwender eine stabile Funkverbindung. „Die Technik dafür muss klein sein, robust, sollte möglichst wenig kosten und darf auf keinen Fall versagen“, sagt Diegner. „Sonst bricht die gesamte Produktion zusammen.“

Bei der Forschungsarbeit rund um die Industrie 4.0 geht es nicht nur um die passende Technik, sondern auch um die Rolle der Mitarbeiter in der Fabrik der Zukunft. Darüber macht sich etwa Constanze Kurz, Arbeits- und Techniksoziologin der IG Metall, Gedanken. „Es wird zu einschneidenden Veränderungen kommen“, sagt sie. Kurz schließt nicht aus, dass Unternehmen Jobs abbauen werden, wenn noch mehr intelligente Technik Einzug in die Produktion hält. „Diese Entwicklung gilt es mit neuen Geschäftszweigen und Produktionsformen zu kompensieren“, sagt Kurz. Sie und andere Experten sind sich allerdings einig: „Produktionshallen werden nicht menschenleer sein – egal wie automatisiert und dezentral Fabriken künftig gesteuert werden.”

Die Aus- und Weiterbildung wird sich ändern

Die größte Herausforderung für die Personalabteilungen wird die Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter sein. „Unterschiedliche Disziplinen und Funktionen werden zusammenwachsen“, sagt Kurz. Produktionstechniker etwa müssen in der Fabrik der Zukunft über Software und Programmierung Bescheid wissen, Facharbeiter immer komplexere Aufgaben übernehmen. Den Unternehmen sei das bisher nur schemenhaft bewusst: „Es gibt nur einige wenige Konzerne, die bereits an einer passenden Ausbildungsstrategie arbeiten“, sagt Kurz.

Dazu gehört etwa der Steuerungs- und Automatisierungstechniker Festo aus Esslingen am Neckar. Das Unternehmen ist Teil der Arbeitsgruppe Industrie 4.0, bildet intern bereits interdisziplinär aus und beschäftigt sich intensiv mit den Herausforderungen der Personalplanung. Festo sieht seine Mitarbeiter künftig mit mobilen Endgeräten durch das Werk gehen, stets ausgestattet mit individualisierten Informationen, die Angestellte anhand bekannter Kenngrößen einordnen und damit die Anlage optimal steuern können. So ließe sich etwa der Energieverbrauch einer Maschine kontinuierlich überwachen. Bei Unregelmäßigkeiten können Mitarbeiter sofort eingreifen.

Die Herausforderung für die Personalabteilung: „Mit den steigenden Ansprüchen in der Informationstechnik muss auch das Know-how der Mitarbeiter wachsen“, sagt Boris Wörter, Personalleiter bei Festo. Im Unternehmen ist die Personalabteilung deshalb stets mit von der Partie, wenn es um strategische Entscheidungen über die Fabrik der Zukunft geht. „Technische Entwicklungsziele der Produktion 4.0 müssen auf die Arbeitsorganisation und Qualifizierungsbedürfnisse abgestimmt sein“, sagt Wörter. Beim Recruiting achtet er bereits jetzt darauf, wie interdisziplinär, flexibel und selbstorganisiert Bewerber denken und arbeiten. „Topkräfte von morgen bringen außerdem fachübergreifendes Know-how aus den Bereichen Mechanik, Elektronik und IT-Technologie mit“, sagt Wörter.

Festo überlegt auch, wie sich die am Markt geforderte höhere Flexibilität in der Personalplanung umsetzen lässt. Dabei helfen können Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation. Sie entwickeln mit Partnern gerade eine App namens Kapaflexcy, mit der Mitarbeiter untereinander abstimmen können, wer welchen flexiblen Arbeitseinsatz übernimmt. Die Anwendung funktioniert so ähnlich wie der Terminumfragedienst Doodle. Sobald ein Kunde bestellt, trägt der Vertrieb den neuen Auftrag ins System ein. Die App zeigt auf, wie viele Mitarbeiter benötigt werden, welche Mitarbeiter aufgrund ihrer Qualifikation und anderer Kriterien für die Aufgaben in Frage kommen und wann die Arbeit erledigt sein muss. Ausgewählte Mitarbeiter erhalten dann die Anfrage per App und können den Arbeitseinsatz annehmen oder ablehnen. Drei Pilotbetriebe werden die Anwendung im nächsten Jahr einsetzen und überprüfen, unter welchen Voraussetzungen die Mitarbeitereinsatzplanung per App gut funktioniert und den Mitarbeitern Spaß macht.

Moritz Hämmerle, Projektleiter beim Fraunhofer IAO und mitverantwortlich für Kapaflexcy, versucht, Unternehmen das komplexe Thema Industrie 4.0 über derart praktische Beispiele näherzubringen. „Wir müssen möglichst schnell echte, erlebbare Anwendungen finden, benötigen Lösungen zum Anfassen“, sagt Hämmerle. Er hofft darauf, dass sowohl Konzerne als auch Mittelständler dann den Nutzen der Industrie 4.0 erkennen und neue rentable Geschäftsmodelle entwickeln. „Daraus entsteht hoffentlich eine neue Dynamik – nicht nur in der Forschung, sondern gerade auch in der Praxis“, sagt Hämmerle.