Strategiepapier des Forschungsbeirats Industrie 4.0

Abstract

Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 hat auch rund 15 Jahre nach seiner Initiierung nichts an Aktualität und Dringlichkeit eingebüßt. Die industrielle Wertschöpfung bildet weiterhin die Grundlage der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit Deutschlands und Europas. Je- doch verschärft sich der internationale Wettbewerb: Kostengüns- tigere Produktionsbedingungen, reduzierte regulatorische Hürden sowie ein hohes Maß an Innovationsdynamik anderer Länder ver- stärken den Druck auf den Industriestandort Deutschland. Hinzu kommen geopolitische Herausforderungen wie steigende Handels- barrieren und Zölle oder Kriege wie der Konflikt in der Ukraine, die die Stabilität von Innovations-, Produktions-, Liefer- und Wertschöp- fungsketten erheblich beeinträchtigt haben und auch weiterhin be- lasten. In diesem Umfeld gewinnen Resilienz und Souveränität zunehmend an Bedeutung. Parallel dazu steigt die Dringlichkeit, Maßnahmen zur aktiven Bewältigung des Klimawandels umzu- setzen und damit Nachhaltigkeit systematisch in die industrielle Transformation zu integrieren. Vor diesem Hintergrund entwirft das Strategiepapier ein Zielbild für Industrie 4.0 im Jahr 2035: Deutschland verfügt demnach weiterhin über einen starken, hoch innovativen industriellen Kern, der mit Industrie 4.0 die fortlau- fende Erneuerung der Volkswirtschaft und die Sicherung der Wett- bewerbsfähigkeit, Resilienz, Souveränität und des Wohlstands ermöglicht. Im Jahr 2035 werden Unternehmen in dynamischen und digitalen Ökosystemen kooperieren, die den souveränen und interoperablen Austausch von Daten über Unternehmensgrenzen hinaus erlauben. Auf Basis dieser Daten und ihrer KI-gestützten Analyse bieten sie Smart Services mit individuellem und überlege- nem Kundennutzen an. Das Engineering flexibler und adaptiver Systeme bildet die Grundlage für Produktionsanlagen, die eigen ständig Prozesse bewerten sowie Prognosen erstellen und optimie- ren können. In modularen, dezentral organisierten Produktionsstät ten lassen sich so innerhalb kürzester Zeit individuelle, qualitativ hochwertige Produkte realisieren. Der Einsatz von Industrie 4.0-Konzepten eröffnet in zahlreichen In dustriezweigen entscheidende Wettbewerbsvorteile – nicht nur im Maschinen- und Anlagenbau, in der Automatisierungstechnik, in der Material- und Verfahrenstechnik sowie in der Automobilindus- trie, sondern unter anderem auch in der Gesundheits- und Phar- mabranche, der Sicherheits- und Verteidigungsindustrie sowie der Luft- und Raumfahrt. Grundlage hierfür bildet der Einsatz zentra- ler Schlüsseltechnologien wie Künstliche Intelligenz (KI), Quanten- technologie, Mikroelektronik und Biotechnologie (vergleiche For- schungsfelder und Schlüsseltechnologien der Hightech Agenda der Bundesregierung1). Deutschland nutzt dabei seine industrielle Stär- ke, um eine Vorreiterrolle in Nachhaltigkeit einzunehmen und als führender Anbieter und Fabrikausrüster der Kreislaufwirtschaft zu agieren. Dabei steht der Mensch im Mittelpunkt: Arbeits- und Or- ganisationssysteme schaffen individuell optimierte Arbeitsplätze, unterstützt durch personalisierte Sicherheitssensorik, effiziente Mensch-Maschine-Interaktionen und integrierte Weiterqualifizie- rung. So werden Motivation, Wertschätzung und Innovationskraft gefördert. Dieses Zielbild zeigt bislang ungenutzte Potenziale digital vernetz- ter industrieller Systeme auf und verdeutlicht, wie Industrie 4.0 dazu beitragen kann, gleichzeitig Wettbewerbsfähigkeit, Resilienz, Souveränität und Nachhaltigkeit zu stärken. Zwar wurden bereits erhebliche Fortschritte bei der Implementie- rung der digitalen industriellen Wertschöpfung erzielt, doch die Er- reichung des beschriebenen Zielbilds und dessen flächendeckende Umsetzung erfordern weitere gezielte Anstrengungen – insbeson- dere in den Bereichen der Forschung, Entwicklung und des Trans- fers. Industrie 4.0 als zentrales industrielles Leitbild ist somit mehr als ein reines Umsetzungsthema: Einerseits entstehen, unter an- derem durch neue technologische Entwicklungen, zusätzliche For- schungs- und Entwicklungsbedarfe, andererseits ergeben sich auch in der konkreten Umsetzung Fragestellungen, die wissenschaftlich begleitet werden müssen. Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 nimmt hier eine entscheiden- de Stellung ein: Als strategisches, unabhängiges und interdiszi- plinäres Forum fungiert er an der Schnittstelle von Wissenschaft, Wirtschaft und Politik. Besetzt mit renommierten Expertinnen und Experten aus unterschiedlichen Fachbereichen und Disziplinen identifiziert er als Sensor frühzeitig Entwicklungstrends, konkre- tisiert Forschungsbedarfe und gibt Impulse für zukünftige Inno- vationsfelder. Durch die Bündelung wissenschaftlicher Exzellenz und industrieller Innovationskraft macht er disruptive Potenziale sichtbar und bringt unterschiedliche Perspektiven zusammen. Da- bei kooperiert er eng mit weiteren Initiativen wie der Plattform Industrie 4.0 sowie der Plattform Lernende Systeme und agiert somit als eine wichtige Vernetzungsinstanz im Innovationsystem. Der Forschungsbeirat adressiert dabei ein breites Spektrum an Ziel- gruppen: von Forschungseinrichtungen und Unternehmen über po- litische Entscheidungsträger und Ministerien bis hin zu Verbänden und weiteren Stakeholdern im Industrie 4.0-Ökosystem. Politischen Entscheidungsträgern und Ministerien liefert der Beirat evidenz- basierte Handlungsoptionen für politische Maßnahmen, industrie- politische Förderprogramme und die strategische Ausrichtung von Forschungsaktivitäten. Mit den erarbeiteten Roadmaps in den Bereichen Geschäftsmodel- le, Engineering, Zukunft der Arbeit und Nachhaltigkeit, die kon- krete Themenblöcke beziehungsweise Handlungsfelder mit noch offenem Forschungs- und Entwicklungsbedarf aufzeigen, bietet der Forschungsbeirat eine strategische Orientierungsgrundlage. Der Forschungsbeirat beabsichtigt, die vorliegenden Roadmaps regelmäßig mit den aktuellen Entwicklungen abzugleichen bezie- hungsweise zu reflektieren und gemeinsam mit weiteren, primär an der praktischen Anwendung orientierten Initiativen – etwa der Plattform Industrie 4.0 – die Umsetzung der erforderlichen Entwicklungsschritte zu monitoren und bei Bedarf Empfehlun- gen für eine Anpassung zu geben. So kann die digitale Transfor- mation der industriellen Wertschöpfung in den kommenden Jah- ren erfolgreich vorangetrieben und sowohl die industrielle Basis als auch der gesellschaftliche Wohlstand nachhaltig gesichert werden. 1 Vgl. BMFTR 2025.