Industrie 4.0 oder auch die vierte industrielle Revolution beschreibt, kurz gesagt, die Verwendung digitaler Technologien bei Herstellungsprozessen, um qualitativ hochwertigere Produkte bei niedrigeren Kosten herstellen zu können. Auch wenn die Entwicklungen in den Bereichen Elektronik und Informationstechnologie bereits seit den frühen 1960ern zur Automatisierung von Herstellungsprozessen beigetragen haben, sind es erst die neuesten Fortschritte auf dem Feld der digitalen Technologien, die das Ausmaß des Wandels vergrößern. Die Vorteile, die diese Entwicklungen für Unternehmen mit sich bringen, zeigen sich in Gestalt von niedrigeren Kosten, einer höheren Effizienz, Ertragssteigerungen, individualisierter Massenanfertigung und vor allem in neuen Umsatz- und Geschäftsmodellen.
Sämtliche Elemente der Wertschöpfungskette, z. B. Produktdesign, Lieferkette, Herstellung und Kundenerfahrung, werden durch den Einsatz digitaler Technologien grundlegend umstrukturiert. Globale Größen auf dem Bereich der Fertigung wie Deutschland, Frankreich, die USA, Japan und China haben allesamt strategische, von der Regierung unterstützte Initiativen zur branchenübergreifenden Digitalisierung der Fertigungsindustrie gestartet. Obwohl es momentan diverse Technologien gibt, die in der Industrie 4.0 und der Smart Factory eine Rolle spielen, haben wir uns für diesen Report insbesondere mit fünf der wichtigsten Technologien beschäftigt: 3D-Druck, künstliche Intelligenz (KI), Robotik, Internet of Things (IoT) sowie Augmented und Virtual Reality (AR/VR).
Die branchenübergreifende Digitalisierung im Bereich der Produktion hat zu einem vermehrten Auftreten von dienstleistungsorientierten Umsatzmodellen geführt, welche die bereits vorhandenen produktbasierten Modelle ergänzen sollen. Digitale Technologien haben es zudem ermöglicht, dass sowohl im B2C- als auch im B2B-Segment kundenspezifische Anpassungen nunmehr um einiges kostengünstiger werden. Innerhalb der letzten Jahre haben weltweit führende Hersteller wie Adidas und Nike damit begonnen, ihre Produktionsstätten aus den Niedrigkostenländern umzuverlagern und näher an den Konsumenten zu bringen. Besonderes Augenmerk wird nun auch auf die Schaffung eines agilen und flexiblen Herstellungsprozesses gelegt, indem mithilfe bestimmter Baukastensysteme gearbeitet wird, die in kürzester Zeit neu konfiguriert werden können.
Digitale Technologien werden zunehmend darauf ausgerichtet, die Bedürfnisses sämtlicher Branchen flächendeckend zu erfüllen. So lässt sich bereits eine größtmögliche Verwendung in der Automobil-, Gesundheits-, Luftfahrt- und Verteidigungs-, Chemie- sowie Konsumgüterbranche beobachten. In diesem Zusammenhang war die Automobilindustrie im Jahr 2020 der Spitzenreiter aller Sektoren in Bezug auf die Einführung digitaler Technologien und profitierte von einer Reduzierung der Markteinführungszeit und der Kosten. Die Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie hat aufgrund der Komplexität ihrer Wertschöpfungskette auch eine der höchsten Digitalisierungsraten. Die Digitalisierung im Gesundheitswesen konzentriert sich auf medizinische Geräte und Pharmazeutika. Auch wenn die Chemie- und Konsumgüterindustrie zu den Nachzüglern gehören, verändern sie jetzt nicht nur die Produktion, sondern schaffen auch smarte Lieferketten und neue Geschäftsmodelle.
Ein großer Teil der führenden Start-ups kommen aus den USA, die Mehrheit davon aus Kalifornien. Mit 1,7 Milliarden US$ erhielt Pivotal die höchsten Finanzierungen. Das Unternehmen, das hauptsächlich Cloud-Computing-Dienste anbietet, wird von wichtigen Investoren wie EMC, Ford Motor Company, GE, Microsoft und VMware getragen. Das Unternehmen ist seit April 2018 an der New Yorker Börse notiert. Ein anderes wichtiges Start-up aus dem Bereich Automatisierung ist DatRobots, das fast 1 Mrd. US$ an Finanzierungen erhielt. Große Produktionsunternehmen wie ABB, OMRON Corporation, Schneider Electric, Siemens, ST Engineering, Teradyne und Tesla kaufen aktuell kleinere Firmen, mit deren Hilfe sie ihre technologische Expertise ausbauen und einen schnelleren Lernprozess erreichen wollen.
Unternehmen aus den verschiedensten Bereichen wie Informationstechnologie, Automobile, Schwermaschinenbau, Rüstung, Chemie sowie persönliche Gebrauchsgegenstände nutzen fortschrittliche digitale Automatisierung, um ihre Geschäftsziele schneller zu erreichen. Unternehmen wie Pivotal bieten Softwareanwendungen in Bezug auf Big Data, Internet of Things (IoT), Robotik und Connected Cars an, während das in Kalifornien angesiedelte Anaplan Cloud-Planning-Plattformen zur Verfügung stellt, mit deren Hilfe Planungs- und Prognoseabläufe via Cloud stattfinden sollen. Die Autofirmen Audi und BMW verwenden digitale Fertigungstechnologien wie 3D-Druck, Drohnen-Assistenten, automatisch geführte Fahrzeuge (AGVs) und autonome Schlepperzüge, um den Zeitaufwand für Design, Prototypenentwicklung und Herstellung zu reduzieren. Tesla, der Marktführer für Elektroautos, will mit seiner Gigafactory, die 2022 fertiggestellt werden soll, die digitale Transformation vorantreiben. Das Unternehmen will nicht nur ein intelligentes Auto bauen, sondern auch intelligente Fertigungsmethoden einsetzen. Weitere führende Unternehmen sind Airbus, BASF, Carbon, Lockheed Martin und Siemens.
Tables/images: Introduction
- Global industrial production in billion US$
- Industrial evolution timeline
- Industrial evolution themes and features
- Industrial ecosystem
- Benefits of Industry 4.0
- Top 5 occupations at high risk due to automation by 2030
- Technologies expected to have the most significant impact in businesses
- Industry 4.0 technologies’ expected impact
Technology- Key technologies transforming industrial production
- Network Readiness Index of leading countries for Industry 4.0 in 2021
- % share held by the top 10 patents applicants in 2021
- Global additive manufacturing market in billion US$
- Global unit shipments of 3D printers in millions
- Market share of global additive manufacturing players in 2019
- Online 3D printing demand by industry in 2020
- Worldwide installations of industrial robots in thousands
- Global revenue projection in billion US$
- Potential impact of AI on real GVA by 2035 in % of growth
- Potential impact of AI on real GVA by 2035 in % of growth in by industry
- Robot density in the manufacturing industry in 2021
- Global IoT manufacturing spending in 2020
- Global installed base of IoT connected devices in billions
- Key areas of application for AR and VR
- Global augmented and virtual reality market in billion US$
- Investment in augmented and virtual reality technology worldwide by 2024 in billion US$
Trends- Service-based revenue models
- Overview on service-based revenue models
- Illustration of mass customization
- Illustration of traditional supply chain
- Illustration of smart manufacturing
- Number of jobs from the U.S. manufacturing companies that were reshored between 2010 and 2021, by country
- Number of jobs from the U.S. manufacturing companies that were reshored in 2022, by country
- Technology enablers of Industry 5.0
Industry analysis- Industry 4.0 adoption by industry in 2020
- Annual investments in digital factory transformation 2022 in billion US$
- Digital competitiveness rankings of top 15 countries in 2022
- Illustration of a smart factory
- Illustration of a connected supply chain
Start-ups: funding and M&A- Global funding in start-ups
- Mergers & Acquisitions
Competitive landscape- Important facts & figures
Airbus
- Important facts & figures
Anaplan
- Important facts & figures
Audi
- Important facts & figures
BASF
- Important facts & figures
BMW
- Important facts & figures
Carbon
- Important facts & figures
Tesla
- Important facts & figures
Lockheed Martin
- Important facts & figures
Siemens
- Important facts & figures
Appendix
