Acatech-Präsident Russwurm: Was Zukunft schafft für die deutsche Industrie

Die deutsche Industrie machte die Bundesrepublik sechsmal in Folge zum Exportweltmeister, bevor China diese Rolle übernahm. Gegenwärtig verlieren wir Industriearbeitsplätze – binnen eines Jahres fast 130.000. Immer lauter wird die Warnung vor einer schrittweisen Deindustrialisierung und einem Verlust technologischer Souveränität, aber: Das ist ein Weckruf, kein Schicksal. Unsere Industrie kann sich behaupten. Wenn sie sich verändert. Wir haben die Technologien, die Kompetenzen und ein gemeinsames Zielbild. Wir haben es in der Hand. Aber wir haben keine Zeit für Defätismus.

Hinter der deutschen Exportstärke steht ein bis heute einzigartiges industrielles Ökosystem großer, mittelgroßer und kleiner Unternehmen – einige mit langer Geschichte, einige dynamische Neugründungen. Viele von ihnen sind bekannte Weltmarktführer, manche auch „Hidden Champions“ in hoch spezialisierten Bereichen. In rund 180 Warengruppen erreichen hiesige Unternehmen laut Erhebungen des Instituts der Deutschen Wirtschaft einen Anteil an den weltweiten Exporten von mehr als 30 Prozent, in manchen sogar mehr als 90 Prozent.

Dieses Fundament ökonomischer Prosperität haben internationale Konflikte, Zölle und Handelsbeschränkungen erschüttert. Kritische Abhängigkeiten von Energie- und Rohstoffimporten sowie von Technologien, etwa Hochleistungschips oder den großen KI-Sprachmodellen, müssen uns dazu motivieren, selbst schneller zu werden und auch einmal die etablierte Spur zu wechseln. Sie dürfen uns aber nicht einschüchtern. Klar, nötig sind wettbewerbsfähige Standortbedingungen und souveräne Antworten gegenüber denjenigen, die den freien Wettbewerb nach WTO-Regeln durch Geopolitik ersetzen wollen. Umso mehr erforderlich für die Industrie ist infolgedessen aber auch eine Innovationsoffensive mit klarem Zielbild.

Die sogenannte Industrie 4.0 definiert ein gemeinsames Ziel – entwickelt im Zusammenwirken von Wissenschaft, Industrie und Politik. Die Vier markiert dabei ein neues industrielles Zeitalter, kein simples Versionsupdate: Die Dampfmaschine prägte die erste Welle der Industrialisierung. Elektrifizierung und Fließband charakterisierten die zweite industrielle Revolution. Computer und klassisch programmierte Roboter läuteten die Stufe drei ein. Die vierte Welle der Industrialisierung hat nun die digitale Echtzeitvernetzung ganzer Wertschöpfungsnetzwerke ausgelöst.

Die Industrie 4.0 ermöglicht die individualisierte, maßgeschneiderte Herstellung im Stile einer Manufaktur zu den ungleich wirtschaftlicheren Bedingungen industrieller Massenfertigung. Sie schafft hochflexible, sich autonom anpassende Wertschöpfungssysteme, die unmittelbar auf Kundenanforderungen ebenso wie auf Störungen in den Lieferketten reagieren können. Das ist angesichts der volatilen Weltlage höchst wertvoll.

Alles lässt sich jederzeit miteinander verbinden und verändern, innerhalb eines Unternehmens und über die eigenen Werkstore hinaus, also mit den jeweiligen Lieferanten und Kunden. Umso wichtiger wird die Souveränität darüber, was wie digital verbunden wird und wer die Daten besitzt, teilt und nutzt. Angesichts einer durch Geoökonomie und harte Konflikte geprägten Welt hat diese Frage enorm an Bedeutung gewonnen.

Das Konzept Industrie 4.0 fügt diese ermöglichenden Technologien in ein menschenzentriertes Gesamtbild. Dieser Begriff ist einige Jahre etabliert – doch längst nicht allen gegenwärtig. Heute fokussieren Debatten über Innovation sehr auf einzelne Technologien. Angesichts der enormen Marktkapitalisierung einiger KI- und Robotikunternehmen ist das naheliegend, verengt aber den Blick. Die großen KI- und Digitalunternehmen forcieren die Integration intelligenter Technologien in die industrielle Wertschöpfung. Ein harter Wettbewerb ist entbrannt. Wichtiger als das richtige Schlagwort sind deshalb Geschwindigkeit und Nachdruck, damit unsere deutsche Industrie intelligente Technologien selbstbestimmt integriert.

Das enorme Potential der intelligenten Vernetzung zur Industrie 4.0 lässt sich gut anhand der Medizintechnik und Pharmaindustrie verdeutlichen. Dort ermöglicht die Verknüpfung von Daten und deren Nutzung mit Künstlicher Intelligenz eine bisher nicht zugängliche Individualisierung der medizinischen Prävention und Therapie.

Die Wissenschaftsakademien haben das Potential am Beispiel der Demenz herausgearbeitet. Bis zu 45 Prozent aller Demenzen könnten laut der Stellungnahme „Datengetriebene Demenzprävention“ durch individuelle, datenbasierte Prävention verhindert werden. Passgenaue Prävention, individualisierte Implantate und Therapeutika für individuelle Gesundheitsrisiken zu vertretbaren Preisen industrieller Fertigung – das verspricht ein ganz neues Level der Medizin.

Die individuelle Produktion zu den Preisen industrieller Massenfertigung macht die Vision einer individuellen Medizin zu einer gesellschaftlich attraktiven wie wirtschaftlich realistischen Perspektive. Implantate und Medikamente werden dann nicht mehr nach den Prinzipien der Massenfertigung, sondern passgenau nach individuellen Bedürfnissen, Diagnosen und Dispositionen hergestellt. Und dies in einer hochflexiblen Produktion nach dem Prinzip „Plug and Produce“. Der Herstellungsprozess wird dazu in seine einzelnen Komponenten zerlegt, durch digitale Zwillinge abgebildet und dann in Echtzeit und bis ins Detail für Präparate oder Gesundheitstechnologien konfiguriert.

Gerade in der Medizin können Veränderungen in einzelnen Teilen eines Produktionsprozesses schnell eine komplette Rezertifizierung der gesamten Produktion nötig machen. Das kostet viel Zeit und würde das Prinzip „Plug and Produce“ konterkarieren. Doch eine vollständig digital vernetzte Produktion bietet auch Lösungsansätze für dieses Folgeproblem, nämlich eine digitale und somit enorm beschleunigte Zertifizierung, gestützt auf den digitalen Zwilling des Produktionsprozesses. Das ist alles andere als trivial – aber sehr lohnenswert mit Blick auf Gesundheit, Gesundheitskosten und die Wettbewerbsfähigkeit der hiesigen Medizinbranche.

Das Medizinbeispiel zeigt: Dass sich Innovationsdebatten gegenwärtig auf einzelne technologische Ermöglicher wie Künstliche Intelligenz, Chips, Rechenzentren oder Roboter konzentrieren, ist mit Blick auf die enormen Investitionen und auf Fragen der eigenen technologischen Souveränität einerseits verständlich. Andererseits geht es vom Ende her gedacht darum, diese Ermöglicher produktivitätssteigernd einzusetzen und dafür die Spielregeln zu bestimmen. Dafür bietet Industrie 4.0 den konzeptuellen Rahmen.

Mancher Mittelständler zögert in der Digitalisierung und Vernetzung seines Unternehmens, im Einsatz von KI und im Nutzen und Teilen von Daten nach dem Motto „Ich erahne, was es kostet, ich weiß aber nicht, was es bringt“. Diese Skepsis ist berechtigt, darf aber nicht zum Stillstand führen. Die Welt wartet nicht darauf, bis wir die perfekte Lösung entwickeln. Gesunde Skepsis kann aber zu einer wichtigen Erkenntnis führen: Nicht das größte KI-Modell oder die funkelnde App werden innerhalb der industriellen Anwendung gewinnen, sondern die produktivitätssteigernde, wertschöpfende Integration in die eigenen Industrieprozesse.

Wertsteigernd wirken intelligente Technologien in der Industrie in zweifacher Hinsicht: erstens durch mehr Effizienz und Produktivität und zweitens über den besseren Produkt- und Kundennutzen. Einige Industrien entsprechen Kundenwünschen schon mit breiten Produktpaletten – etwa im Automobilbereich oder auch bei Sportschuhen.

Darüber hinaus gewinnt eine dritte Dimension an Bedeutung. Die Flexibilisierung macht die eigene Wertschöpfung widerstandsfähiger gegenüber Störungen der komplexen Lieferketten – und ermöglicht zugleich umfassende Zirkularität.

Am Beispiel der Batterie lässt sich das gut veranschaulichen. Sie ist das Herzstück der elektromobilen Wertschöpfung und ein zentrales Bauteil erneuerbarer Energiesysteme. Zugleich macht die Batterie kritisch abhängig von Rohstoffen und Bauteilen. Außerdem blockiert es Märkte für gebrauchte Elektrofahrzeuge und Batterien enorm, wenn diese eine Blackbox darstellen – also zu wenig über den Zustand und die Beschaffenheit gebrauchter Batterien bekannt ist. Mit vielen Partnern hat Acatech einen digitalen Batteriepass entwickelt, der Informationen über die Bauweise, Nutzung und den Zustand der Batterie bereitstellt. So wird eine zirkuläre Nutzung von Batterien, ihren Komponenten und Rohstoffen erst ermöglicht.

Mit dem digitalen Batteriepass entsteht eine Blaupause für weitere digitale Produktpässe in anderen Branchen. Sie schaffen Transparenz, stärken Zirkularität und minimieren so kritische Abhängigkeiten. Generell wird das ambitionierte Ziel einer umfassenden Kreislaufwirtschaft nur über eine intelligente Vernetzung erreichbar, wie sie die Industrie 4.0 schafft.

Eine bis ins einzelne Detail flexible industrielle Wertschöpfung lässt sich nicht deterministisch planen, einrichten und ausprogrammieren. Es wäre schier unmöglich, für jedes Produktionsszenario vorab fixierte Teilschritte einzurichten. Systeme der Industrie 4.0 reagieren – im Zusammenspiel von Menschen, Geräten, Maschinen und KI – eigenständig und unmittelbar, also autonom, auf Veränderungen. Industrie 4.0 ebenso wie intelligente Systeme in Mobilität, Energie, aber auch Verteidigung erfordern also ein neues Level der Autonomie und des damit verbundenen Engineerings. Die Autonomik wird sich als Ingenieurdisziplin genauso etablieren wie vor einiger Zeit die Mechatronik.

Industrielle KI und autonome Systeme erfordern ganz andere Qualitäts- und Sicherheitslevel als private Anwendungen. Ein persönlicher KI-Chatbot darf auch einmal etwas halluzinieren, ein Haushaltsroboter an Stufen und Ecken scheitern. Ein industrieller Roboter aber darf keinen Schaden anrichten und vor allem keine Menschen verletzen. Ganz ausgeschlossen werden können Restrisiken nicht. Aber es ist nachzuweisen, dass akzeptable Grenzrisiken nicht überschritten werden, was für probabilistische KI-Sprachmodelle derzeit nicht möglich ist.

Noch werden, auch in Deutschland, autonome Systeme in unterschiedlichen Branchen und Forschungsdisziplinen relativ isoliert erforscht und entwickelt. Also etwa in den Produktionswissenschaften und im Bereich Automotive, wo es um autonomes Fahren und automatisierte Verkehrssteuerungen geht. Ob sich nun aber ein Fahrzeug durch den Großstadtdschungel navigiert oder ein Cobot den dynamischen Industriealltag meistert – es gibt große Schnittmengen in den technologischen Herausforderungen.

Es lohnt sich deshalb besonders für Deutschland, Autonomik in Forschung, Lehre und industrieller Anwendung integriert voranzutreiben. Damit bauen wir die Kompetenzen auf, KI und Robotik auf einem neuen Level in die Industrie zu bringen. Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 hat dafür ein Zielbild vorgelegt und Fahrpläne für das nötige Engineering, für die neuen Geschäftsmodelle und mit Blick auf Nachhaltigkeit und gute Arbeit aufgezeigt.

Mit der industriellen Integration intelligenter Vernetzung, Künstlicher Intelligenz und autonomer Systeme lässt sich ein doppelter Nutzen erzielen. Schon erfolgreiche Industrien stärken ihre Wettbewerbsfähigkeit. Zugleich entstehen neue Anwendungen mit Differenzierungspotential – wie das Medizinbeispiel illustriert hat.

Solche Perspektiven müssen die deutsche Industrie stärken. Denn realistischerweise werden die deutschen Faktorkosten, etwa Löhne und Gehälter oder auch Rohstoff- und Energiekosten, wohl niemals niedriger sein als die unserer Wettbewerber. Deutschlands führende Rolle als vertrauensvoller Anbieter, Partner und Ausrüster der Industrie muss neu behauptet und gestärkt werden. Andere haben in der Qualität aufgeholt und sind preislich im Vorteil – teils wegen objektiv geringerer Kosten, teils wegen länderspezifischer Subventionen. Deutschland kann aber dort auch langfristig führend sein, wo es um komplexe und individualisierte Industrien geht.

Dafür müssen Unternehmen und öffentliche Hand massiv in die industrielle Integration der genannten Schlüsseltechnologien investieren. Allein mit Exzellenz und Erfindergeist ist das Rennen nicht zu gewinnen, wenn andere das Zehn- oder Hundertfache investieren. Deutschland und seine Unternehmen müssen Investitionen in die Zukunft der Industrie mobilisieren, die dem eigenen Ambitionsniveau entsprechen – unter anderem über die Vollendung einer europäischen Kapitalmarktunion und eines europäischen Binnenmarktes, der Gründungen bessere Skalierungsmöglichkeiten gibt.

Bislang konnten Plattform- und KI-Unternehmen aus den USA und zunehmend auch aus China dank größerer Heimatmärkte und enormer Investitionen über ihre Kapitalmärkte schneller skalieren. Dass sie nun massiv in industrielle KI („Industrial AI“) und ihre Anwendung in Deutschland und Europa investieren, zeigt: Auch sie suchen die wertschöpfende Integration in industrielle Ökosysteme.

In der wertschöpfenden, industriellen Anwendung entfalten die neuen, mächtigen Ermöglicher – KI, Robotik und vielleicht bald auch Quantencomputing – ihren vollen Nutzen. Die USA versuchen mit allen Mitteln, industrielle Wertschöpfung ins eigene Land zurückzuholen. China dagegen integriert KI und Robotik in industrielle Prozesse und sorgt mit Bildern menschenleerer „Dark Factories“ für Schlagzeilen.

Hiesige Industrieunternehmen mit ihrer umfassenden Expertise und ihrem Datenschatz haben nun drei Möglichkeiten: Verweigern sie die digitale Zusammenarbeit, dann werden sie sukzessive aus ihren Märkten verdrängt. Bleiben sie passive Nutzer der KI- und Cloudanwendungen, die digitale Hyperscaler entwickeln, dann übernehmen diese sukzessive das Betriebssystem, das Gehirn hiesiger Industrien. Gelingt es den großen, mittelgroßen und kleinen Industrieunternehmen indes, ihr reiches Wissen und ihre Industriedaten selbstbestimmt zu teilen und zu nutzen, dann erreichen sie Skalenvorteile.

Denn auch in der industriellen KI und Robotik sind Daten der Flaschenhals. Und diese Daten liegen allein bei den Industrieunternehmen – und davon gibt es in Deutschland und Europa sicher mehr als zum Beispiel in den USA. In der Industrialisierung von KI und Robotik liegt der Skalenvorteil bei uns. Deshalb werden Allianzen für das Teilen und KI-gestützte Nutzen dieser Daten so wichtig.

Dieser Muskel müsste gut trainiert sein

Führend in den vernetzten, autonomen Industriesystemen zu sein,  verbunden mit Qualität, Sicherheit und Souveränität über Daten, kann den Industriestandort Deutschland langfristig differenzieren. Darin liegen enorme Chancen auch für europäische und weltweite Partner. Der kanadische Premierminister Mark Carney hatte in seiner viel beachteten Davos-Rede für eine Zusammenarbeit der demokratischen Mittelmächte plädiert. Nur so säßen sie im Zeitalter der Geoökonomie „am Tisch“, statt „auf der Speisekarte“ zu stehen. Eine gemeinsame, souveräne Integration von KI, Robotik und autonomen Systemen in die Industrie wäre ein vielversprechendes Zukunftsprojekt.

Deutschland darf weder mit Wehmut auf die Jahre als Exportweltmeister zurückblicken, noch mit Bangen in die Zukunft schauen. Es muss nicht mehr exportieren als Nationen mit einem Vielfachen der deutschen Bevölkerung. Wohl aber braucht Deutschland Spitzenpositionen in strategisch wichtigen Technologien und Industriebranchen, die es erfordern, Komplexität und Individualität zu beherrschen. Unternehmen in Deutschland und Europa müssen Tag für Tag beweisen, dass sie das können. Dieser Muskel sollte also gut trainiert sein.

Durch eine zupackende, souveräne Weiterentwicklung der Industrie kann Deutschland mit seinen Partnern einen eigenen Weg finden zwischen der Ökonomie der digitalen amerikanischen Hyperscaler und dem autoritären Wirtschaftsmodell Chinas, einen Weg, der von den Lichtern einer menschenzentrierten Industrie 4.0 erhellt wird und nicht im Schatten menschenleerer „Dark Factories“ oder aufgegebener Produktionshallen liegt.

Siegfried Russwurm ist seit April Präsident der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (Acatech). Zuvor war er Präsident des BDI und CTO von Siemens. Er gehört zu den Vordenkern der Industrie 4.0.

Peter Liggesmeyer ist wissenschaftlicher Sprecher des Forschungsbeirats Industrie 4.0. Er leitet das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE und lehrt an der RPTU Kaiserslautern-Landau.