Forschungsbeirat präsentiert anstehende Forschungs- und Entwicklungsbedarfe in aktualisierter Fassung der „Themenfelder Industrie 4.0“

München, 28. Juli 2022

Industrie 4.0 wird zunehmend zu einem Schlüssel für die Sicherung und Weiterentwicklung der Wertschöpfung in Deutschland und kann darüber hinaus entscheidend zur Überwindung der gesellschaftspolitischen Herausforderungen unserer Zeit beitragen. Die zweite, überarbeitete Fassung der „Themenfelder Industrie 4.0“ des Forschungsbeirats der Plattform Industrie 4.0 liefert eine Aktualisierung der sogenannten Themenfelder und leitet daraus Forschungs- und Entwicklungsbedarfe ab. Im Einklang mit dem „Leitbild 2030“ der Plattform Industrie 4.0 wird unter anderem eine Verknüpfung mit Zielen wie Nachhaltigkeit oder auch technologische Souveränität hergestellt. Um diese zu erreichen, bedarf es einer gemeinsamen Anstrengung der Stakeholder aus Wirtschaft, Wissenschaft, Politik und Gesellschaft.

Die „Themenfelder Industrie 4.0“ wurden erstmals 2019 veröffentlicht und liegen jetzt in einer aktualisierten und ergänzten Fassung vor. Sie sind unterteilt in „Industrielle Wertschöpfung im Wandel“, „Perspektiven technologischer Entwicklungen“, „Engineering von Industrie 4.0-Lösungen“ und „Arbeit, Unternehmen und Gesellschaft“.

Themenfeld 1: Industrielle Wertschöpfung im Wandel

Im ersten Themenfeld wird der Forschungs- und Entwicklungsbedarf primär aus ökonomischer Sicht definiert und der umfassende Transformationsprozess im Zuge der Umsetzung von Industrie 4.0 aufgezeigt. Dabei geht es unter anderem um die Realisierung der Daten- bzw. Plattformökonomie, die Gestaltung und Implementierung von Geschäftsnetzwerken und Ökosystemen, die Konzeption und Umsetzung innovativer, daten- beziehungsweise wissensgetriebener Geschäftsmodelle sowie um die zunehmende Komplexität, Interdisziplinarität und Autonomie von Produkten bzw. Produkt-Service-Systemen. Hinzu kommt die vertikale und horizontale Integration zur Verminderung der Ressourcenverbräuche und zur Steigerung der Energieeffizienz aus der Perspektive einer ökologisch nachhaltigen Wertschöpfung. Die Forschungs- und Entwicklungsbedarfe zur Realisierung einer nachhaltigen Wertschöpfung orientieren sich insbesondere an ethischen Grundsätzen beim Aufbau und beim Betreiben von Wertschöpfungsnetzwerken.

Themenfeld 2: Perspektiven technologischer Entwicklungen

Hier liegt der Schwerpunkt einerseits auf nachhaltigen, flexiblen und modular konfigurierbaren Produktionssystemen und deren Systemarchitekturen und andererseits auf den maßgeblichen technologischen Treibern. Forschungs- und Entwicklungsbedarfe werden in den Bereichen Industrial AI und Autonomie, Sensorik und Aktorik, Kommunikations- und Computing-Technologien, souveräne Datenräume sowie Biologisierung in technischen Produkten und Systemen identifiziert.

Themenfeld 3: Engineering von Industrie 4.0-Lösungen

Die Nutzung von Industrie 4.0-Lösungen setzt eine systematische Planung, Konzipierung, Entwicklung, Validierung, Simulation und Erprobung der zugrundeliegenden technischen bzw. soziotechnischen Systeme voraus. Die steigende Komplexität der Systeme und die Orchestrierung der übergeordneten Systemverbünde erfordern eine ganzheitliche und strategische Herangehensweise – wie sie zum Beispiel im Systems Engineering oder Advanced Systems Engineering umgesetzt werden. Konkreter Forschungs- und Entwicklungsbedarf wird in diesem Themenfeld vor allem in neuen Methoden und Werkzeugen für die Industrie 4.0-Lösungsentwicklung gesehen. Darüber hinaus erfolgt eine Differenzierung des Forschungs- und Entwicklungsbedarfs nach strategischer Planung und Auslegung, Erprobung sowie Betrieb von Industrie 4.0-Lösungen.

Themenfeld 4: Arbeit, Unternehmen und Gesellschaft

In diesem Feld wird der Forschungs- und Entwicklungsbedarf aus soziologischer Perspektive sowie im Kontext der Zukunft der Arbeit betrachtet. Dabei stehen Erkenntnisse und Methoden für die menschenorientierte System- und Arbeitsgestaltung, die Notwendigkeit zum Aufbau von Kompetenzen und Qualifizierung und den organisationalen Wandel im Fokus. Zentral sind in diesem Kontext auch Fragen nach rechtlichen Herausforderungen, etwa in Bezug auf Datenschutz und -sicherheit. Für den gesamtgesellschaftlichen Dialog wird zudem die Notwendigkeit hervorgehoben, weiterhin die Forschung zu den Risiken und Chancen von Industrie 4.0 voranzutreiben, um Industrie 4.0 an den Bedürfnissen der Menschen auszurichten.

Fokus auf Nachhaltigkeit

Der Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 geht, wie auch das „Leitbild 2030“ der Plattform Industrie 4.0, von einem umfassenden Verständnis der Nachhaltigkeit aus, welches die gleichzeitige Umsetzung ökologischer, sozialer und ökonomischer Ziele berücksichtigt. Hier besteht Forschungs- und Entwicklungsbedarf. So kann das Potenzial der Digitalisierung z. B. bei der Emissionsverringerung gehoben werden. Gleichzeitig stellt die Digitalisierung der Arbeit neue Anforderungen an die Aus- und Fortbildung von Fach- und Führungskräften. Um diese Aspekte mit der ökonomischen Dimension zu vereinbaren, bestehen Handlungsbedarfe bei der vorwettbewerblichen Förderung durch Forschungs- und Transferverbundprogramme hinsichtlich der Konzepte, Methoden und Infrastrukturen für eine erfolgreiche Daten- und Plattformökonomie oder dem Einsatz Künstlicher Intelligenz für innovative Geschäftsmodelle in der Industrie 4.0.

Die Publikation steht auf der acatech Webseite zum kostenlosen Download zur Verfügung.