Smart Services und Internet der Dinge - ciando ebooks · Internet der Dinge Geschäftsmodelle,...

Arndt BorgmeierAlexander GrohmannStefan F Gross

Smart Services und Internet der DingeGeschaumlftsmodelle Umsetzung und Best Practices

Industrie 40 Internet of Things (IoT) Machine-to-Machine

Big Data Augmented Reality Technologie

BorgmeierGrohmannGross

Smart Services und Internet der Dinge Geschaumlftsmodelle Umsetzung und Best Practices



Industrie 40 Internet of Things (IoT) Machine-to-Machine Big Data Augmented Reality Technologie

Die Herausgeber

Prof Dr Arndt Borgmeier Hochschule Aalen

Dr-tech (CUT) Alexander Grohmann Digital Enabler GmbH

Dipl-Kfm Stefan F Gross Gross ErfolgsColleg Muumlnchen

ISBN 978-3-446-45184-1

eBook-ISBN 978-3-446-45270-1

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copy 2017 Carl Hanser Verlag GmbH amp Co KG Muumlnchenwwwhanser-fachbuchdeLektorat Lisa Hoffmann-BaumlumlHerstellung Cornelia RothenaicherUmschlagrealisation Stephan RoumlnigkSatz Koumlsel Media KrugzellDruck und Bindung Druckerei Hubert amp Co GmbH und Co KG BuchPartner GoumlttingenPrinted in Germany

Vorwort XV

TEIL A Smart Services und Internet der Dinge State of the art

1 Digitale Transformation das Internet der Dinge und Industrie 40 3Alexander Grohmann Arndt Borgmeier Christina Buchholz Nathalie Hauszligmann Sinem Ilhan

11 Das Internet der Dinge als Enabler fuumlr die digitale Transformation 4111 Die digitale Transformation 4112 Das Internet der Dinge 5

1121 Das Internet der Dinge und seine Technologien 51122 Das Internet der Dinge im Gartner Hype Cycle 61123 Der Nutzen des Internets der Dinge 7

12 Industrie 40 8121 Die Industrie 40 als Teilbereich des Internets der Dinge 8122 Herleitung und Einordnung 8123 Momentaner Umsetzungsgrad von Industrie 40 in Deutschland 9124 Stakeholder 10125 Motivationslage 12126 Potenziale der digitalen Transformation 13

1261 Volkswirtschaftliches Potenzial 131262 Anzahl der Connected Devices 13

127 Huumlrden 14

13 Smart Services 15131 Daten als Basis neuer Services 15132 Transformation von Geschaumlftsmodellen durch Smart Services 15

Inhalt

VI Inhalt

14 Zukunftsszenarien fuumlr das Internet der Dinge in Deutschland 17141 Negatives Zukunftsszenario Deutschland 2020 17142 Positives Zukunftsszenario Deutschland 2025 18

15 Fazit 19

16 Literatur 20

2 Smart Products und Smart Services entwickeln ndash Herausforderungen amp Erfolgsfaktoren 23Alexander Grohmann Michael Jungmann Roman Wambacher

21 Herausforderungen amp Erfolgsfaktoren 24211 Paradigmenwechsel beim Leistungsangebot 24212 Umsetzungsstrategie 25213 Neue Kompetenzen 26214 Lebenszyklen von Technologien und Produkten 28215 Unternehmensorganisation und -prozesse 29

2151 Vertriebsorganisation 302152 After Sales oder Kundendienst 302153 Verwaltung 312154 Wandel der Organisation 31

216 Amortisation der Investition 32

22 Methodik zur Entwicklung von Smart Services 32221 Gestaltung von Products und Smart Services 33222 Organisationsentwicklung 34223 Vertriebsentwicklung 34224 Loumlsungsumsetzung 34225 Markteintritt und Feedback 35

23 Zusammenfassung 35231 Beeinflussbare und nicht-beeinflussbare Erfolgsfaktoren

bei der Digitalisierung 35232 Der Produktlebenszyklus als weitere Einflussgroumlszlige auf den

Erfolg der Digitalisierung 36233 Fazit 37

24 Literatur 37

VIIInhalt

3 Digitalisierung und Smart Service World im Marketing 39Ralf-Christian Haumlrting

31 Digitalisierung Smart Products und Konzepte 40

32 Potenziale von Digitalisierung und Smart Products 42

33 Smart Service World am Beispiel Digital Marketing 44331 Innovative Google-Dienste 44332 Programmatic Advertising und Dynamic Pricing 46

34 Oumlkonomische Bewertung 48

35 Literatur 49

TEIL B Systeme Methoden und Prinzipien4 Sechs Prinzipien fuumlr datenbasierte Dienstleistungen

der Industrie 55Tobias Harland Marco Husmann Philipp Jussen Achim Kampker Volker Stich

41 Problemstellung aus Theorie und Praxis 56

42 Vorgehensweise und Methodik 57

43 Sechs Prinzipien erfolgreicher Dienstleistungsentwicklung 58

44 FIR-Service-Innovation-Zyklus zur Entwicklung industrieller datenbasierter Dienstleistungen 66

45 Schlussfolgerung und Ausblick 70

46 Literatur 71

5 Smart Service Lifecycle Management in der Luftfahrtindustrie 73Mike Freitag Oliver Haumlmmerle Carl Hans

51 Einleitung 74

52 Smart Services als neue Herausforderung 74

53 Smart Service Lifecycle Management 75531 Smart Services 76532 Prozessmodell 77

54 Service Lifecycle Management im Unternehmen FTI 79541 Entwicklung eines Smart Services 82542 Auswahl von Prozessmodulen bei FTI 84

55 Zusammenfassung 87

56 Literatur 88

VIII Inhalt

6 Voraussetzung fuumlr die Implementierung von Smart Services im IoT 91Ludger Schneider-Stoumlrmann

61 Einleitung 92

62 Zielstellung 93

63 Beschreibung der Methode 95631 Grundlegendes 95632 Technische Zusammenhaumlnge mittels einer strukturellen

Analyse beschreiben 95633 Uumlbertragung der Systemtheorie auf die Verhandlungssituation 97634 Methode des strukturellen Ansatzes zur Vorbereitung von

Verhandlungen 98

64 Beispiele fuumlr strukturelle Beschreibungen der Kommunikation 100641 Strukturelle Analyse einer Verhandlungssituation 100642 Strukturelle Analyse einer unternehmensuumlbergreifenden

teilautomatisierten Kommunikation 102

65 Zusammenfassung und Fazit 104

66 Literatur 105

TEIL C Aus digital wird virtuell7 Smart Services und die Dematerialisierung der Geschaumlfte 109

Claus W Gerberich Teresa Schweigart71 Industrie 40 und Smart Services 110

72 Notwendigkeit des Wandels 111

73 Dematerialisierung 113

74 Nutzen der Smart Services 114

75 Die vier Felder der Dienstleistungen 115

76 Der Kunde der Smart Services 116761 Denken und Handeln in der Kundenkette 116762 Customer Journey und Sales Funnel 117763 Die Vernetzung in der Kundenkette 118764 Big Data in der Kundenkette 118765 Von der Kundenzufriedenheit uumlber die Kundenbindung

zur Kundenbegeisterung 118

77 Smart Services entwickeln und umsetzen 119

78 Fazit 122

IXInhalt

8 Augmented Reality in der Industrie 40 123Axel Glanz

81 Augmented Reality und Datenbrillen 124

82 Forschung und Entwicklung 127

83 Produktion 128

84 Logistik 130

85 Field Service und After Sales 131

86 Zusammenfassung und Ausblick 133

87 Literatur 134

TEIL D Der Mensch im Mittelpunkt9 Fuumlhrungskultur 40 Schluumlssel der digitalen Transformation 137

Stefan F Gross91 Die digitale Zeitenwende Was die neue Technologie-Epoche

fuumlr Unternehmen bedeutet 138911 Industrie 40 ndash mehr als eine bdquosmarte Revolutionldquo 138912 Sieben Herausforderungen die jedes Unternehmen meistern

muss 138913 Die Unternehmenskultur-Transmissionskurve 140

92 Digitale Transformation bedeutet kulturelle Transformation 141921 Die Neujustierung der bdquoinneren EDVldquo 141922 Veraumlnderungsfaumlhigkeit als Kern der Unternehmens-DNA 142923 Neue Arbeitswelten 143924 Der Mensch im Mittelpunkt 143

93 Smart Services erfordern Smart People ndash und Smart Leadership 144931 Die Initiator-Rolle der Unternehmensleitung 144932 Die Multiplikator-Rolle der Fuumlhrungskraumlfte 144933 Die Umsetzer-Rolle der Mitarbeiter 145934 Auf dem Weg zu einer Fuumlhrungskultur 40 146

94 Warum eine zukunftsfaumlhige Fuumlhrungskultur der Schluumlssel ist 146941 Die Hauptwirkung der Fuumlhrungskultur 147942 Das Fuumlhrungskultur-Kontinuum Ein 360-Grad-Modell 147

9421 Die aumluszligeren Bausteine der Fuumlhrungskultur Die Rahmenfaktoren 147

9422 Die inneren Bausteine der Fuumlhrungskultur Die Kernelemente 148

943 Fuumlhrungskultur als Medium fuumlr die digitale Transformation 1519431 Fokuspunkt Veraumlnderungsbereitschaft 151

X Inhalt

9432 Fokuspunkt Fuumlhrungskraumlftekompetenz 1529433 Fokuspunkt externe Partnerschaften 152

95 Die Welt aumlndert sich Fuumlhrung auch Welche Entwicklungen und Erfordernisse eine Fuumlhrungskultur 40 zu beachten hat 153951 Der Einfluss neuer Fuumlhrungsrahmenbedingungen 153

9511 Diversitaumlt der Mitarbeitergenerationen 1539512 Veraumlnderte berufliche soziale und gesellschaftliche

Leitbilder 1549513 Arbeitgeberattraktivitaumlt und Employer Branding 155

952 Der Einfluss der Digitalisierung 155

96 Die wichtigsten Merkmale einer zukunftsfaumlhigen Fuumlhrungskultur Beschreibung und Checklisten 157961 Vier Kriterien fuumlr Fuumlhrungskultur 40 die grundsaumltzlich erfuumlllt

sein muumlssen 157962 Die sieben Haupteigenschaften Was eine zukunftsfaumlhige

Fuumlhrungskultur im Kern ausmacht 158963 Ein kurzer Ausblick 161

97 Literatur 162

10 Wissenstransfer von Erfahrungswissen bei ausscheidenden Experten 165Christine Erlach

101 Das Besondere am Erfahrungswissen ndash warum es so schwer zu fassen ist 166

102 bdquoTransfer Storiesldquo ndash ein narrativ-strukturierter Wissenstransferprozess 1671021 Prozessschritt 1 Festlegen von relevantem Wissen 1701022 Prozessschritt 2 Explizites Fachwissen und implizites

Erfahrungswissen heben 1711023 Prozessschritt 3 Auswertung und Dokumentation des Wissens 1731024 Prozessschritt 4 Unterstuumltzung fuumlr die Nutzung des Wissens

im Unternehmen 176


104 Literatur 178

XIInhalt

TEIL E Best Practices11 IoT Kaumlrcher ndash vom klassischen Maschinenbau zu

Industry as a Service 181Friedrich Voumllker

111 Einleitung 182

112 Die Vernetzung der Reinigung am Beispiel von bdquoKaumlrcher Fleetldquo 1821121 Nutzen fuumlr Kunden 1821122 Nutzen fuumlr das Unternehmen 1851123 Technische Infrastruktur 186

113 Herausforderungen bei der Einfuumlhrung von IoT-Loumlsungen 1871131 Kundenfokussierte Produktdefinition 1881132 Projektmanagement 1891133 Hard- und Softwareentwicklung 1901134 Geschaumlftsmodell und Return on Investment 1901135 Organisation Prozesse und Unternehmenskultur 191

114 Ausblick Das disruptive Potenzial von IoT in der Reinigungsbranche 192

12 Umsetzung von Industrie 40 bei Herstellern von Produktionsanlagen 195Peter Barkowsky Katharina Lantzke

121 Einleitung 196

122 Digitalisierung in der Druckindustrie und Uumlberwachung der Anlageneffektivitaumlt mit dem KOLBUS Serviceportal Assist 360 197

123 Excellence United ndash Ein Portal fuumlr Maschinen mehrerer Anbieter in der Pharmaindustrie 201

124 Kloumlckner DESMA ndash ein Portal fuumlr alle Dienstleistungen rund um die Produktion die Maschine und den Kundenservice 203

125 Fazit 206

126 Literatur 208

13 Value Based Pricing bei der Deutschen Telekom 209Diana Conrad Johannes Kaumanns

131 Der perfekte Preis im IoT-Markt 210

132 Was bedeutet Value Based Pricing 212

133 Ein Vertrauensverhaumlltnis mit dem Kunden ist Grundvoraussetzung 214

134 Vorteile des VBP fuumlr Kunden und Hersteller 215

135 Herausforderungen des VBP fuumlr Kunden und Lieferanten 216

XII Inhalt

136 Die Anwendung des Value Based Pricing auf das IoT-Geschaumlft 217

137 VBP ndash drei Beispiele 218

138 Abschlussbemerkung 219

139 Literatur 219

14 Digitale Geschaumlftsmodelle im Energiemarkt ndash Ein Leitfaden 221Frank Reichenbach Andreas Schmitt Jochen Schneider

141 Energiemarkt 2020 plus 2221411 Markttreiber 2221412 Energiemarktszenario 224

142 Veraumlnderung der Wertschoumlpfung 2251421 Zentrale Wertschoumlpfungskette 2261422 Dezentrale Mehrwertelemente 227

143 Geschaumlftsmodellprototypen als Grundlage fuumlr die Bewertung strategischer Optionen 2281431 Geschaumlftsmodellprototypen 2281432 Kompetenzprofile als Basis zur Bewertung der strategischen

Optionen 232

144 Fallbeispiele 2341441 Pilotprojekte als Grundlage fuumlr die Kompetenzentwicklung 2341442 Innovation Hub auszligerhalb der Regelorganisation 2361443 Technologiefirma wird Energieversorger 237

145 Fazit 238

146 Literatur 240

15 Sensornetze und Schwarmintelligenz in industriellen Anwendungen 241Volker Skwarek

151 Einleitung 242

152 Bedeutung der Energieoptimierung 2431521 Energiegewinnung durch Harvesting 2451522 Energiearchitekturmodell zur Bedarfsoptimierung 246

153 Die Rolle von Schwaumlrmen Schwarm intelligenz und digitalem Gedaumlchtnis 248

154 Sensoren als Kopierschutz Produktwissen und -absicherung im digitalen Gedaumlchtnis 2501541 Grundanwendungen des digitalen Schwarmgedaumlchtnisses 2501542 Blockchains und das digitale Gedaumlchtnis zur Produktabsicherung 252

XIIIInhalt

155 Innenraumortung durch Schwarmunterstuumltzung 2551551 Grundlagen der Innenraumortung 2551552 Ortungsverbesserung durch Schwarmkommunikation 257


157 Literatur 260

TEIL F Lessons Learned Die erfolgreiche Umsetzung16 Lessons Learned und Vorgehensweise zum Aufbau von

Smart Services 265Arndt Borgmeier Christina Buchholz und Alexander Grohmann

161 Oumlkosysteme und Stakeholder 266

162 Geschaumlftsmodell und Value Proposition Design 266

163 Service Engineering Systematische Dienstleistungsentwicklung 269

164 Technische Ausgestaltung (Digital Enabling) 271

165 ProdukteServices 272

166 Vermarktung der Smart Services 276

167 Organisation der Leistungserbringung 2771671 Ablauforganisatorische Werkzeuge und Erfahrungen 2771672 Aufbauorganisatorische Neuausrichtung 278

168 RisikomanagementDatensicherheit Vertragsgestaltung 279

169 Faktor Mensch Fuumlhrung und Change Management 280

1610 Vorgehensweise zum Auf- und Ausbau von Smart Services 281

1611 Wesentliche Gestaltungsbereiche und Fazit 283

1612enspLiteratur 285

ANHANGAbkuumlrzungsverzeichnis 289

Community 291

Die Herausgeber 291

Die Autoren 293

Index 307

Sehr geehrte Leserin sehr geehrter Leserdie Digitalisierung veraumlndert unser Leben und die Art wie wir Dinge tun Beste-hende Produkte und Services Geschaumlftsprozesse und Geschaumlftsmodelle sogar In-dustrien und deren Interaktion untereinander unterliegen einem Wandel oder wer-den ersetzt Wertbasierte Partnerschaften und Koproduktionen sowie Know-how in Big Data bzw Datenanalytik werden sich als signifikante Wettbewerbsvorteile er-weisen und klassische (Entwicklungs-)Vorteile eines Produkts ersetzen

Der vorliegende Sammelband soll Ihnen in diesem Zusammenhang ein fundierter und weitreichender Ratgeber sein Er liefert Ihnen einen bdquoState-of-the-Art-Uumlber-blickldquo uumlber die Bereiche Digitalisierung Industrie 40 M2M und IoT und zeigt Ihnen wie es Unternehmen im digitalen Zeitalter gelingt profitable Geschaumlfts-modelle und Smart Services zu entwickeln und umzusetzen Dabei wird sowohl der B2B- als auch der B2C-Bereich erfasst

Groszligen Wert haben wir dabei auf die Verbindung wissenschaftlicher Fundierung und hoher Praxisorientierung gelegt was in der Einbeziehung einer Vielzahl an Best Practices und konkreter Loumlsungs- und Handlungsanleitungen zum Ausdruck kommt

Besonderer Dank gilt dabei selbstverstaumlndlich den an diesem Werk beteiligen Autoren und Experten So umfasst das Werk 16 Beitraumlge an denen insgesamt 34 Autorinnen und Autoren mitgewirkt haben die Herausgeber eingeschlossen Die Autorinnen und Autoren vertreten 31 unterschiedliche Organisationen darun-ter 15 namhafte Service- und Forschungszentren zwei Lehrstuumlhle als Professoren fuumlnf Steinbeis-Zentren und viele Unternehmen Die Bandbreite und Positionierung der Autoren-Community belegt sicher die in diesem Buch gebuumlndelte Wissen-schafts- und Praxiskompetenz auf dem Feld der digitalen Transformation und der Smart Services (Einen Uumlberblick uumlber unsere Community finden Sie am Ende des Buches)

Ebenfalls ausdruumlcklich danken moumlchten wir Frau Farah Lacour die uns durch das Dokumentenmanagement die Formatierungsarbeiten und insgesamt intensive

Vorwort

XVI Vorwort

Mithilfe am Manuskript auf professionelle Weise und mit groszligem Einsatz unter-stuumltzt hat

Beim Studium des vorliegenden Werkes wuumlnschen wir Ihnen eine inspirierende Lektuumlre und wertvolle Einsichten und Erkenntnisse

Prof Dr Arndt Borgmeier Dr Alexander Grohmann Dipl-Kfm Stefan F Gross

XVIIVorwort

Idee und Aufbau des BuchesDer im Folgenden vorgestellte Aufbau des Buches verfolgt zwei Ziele Er soll die dem Werk zugrunde liegende Logik sowie die Verknuumlpfung von Wissenschaft und Praxis verdeutlichen Und er soll dem Leser die Nutzung des Werkes so einfach wie moumlglich machen (s auch Bild 1)

Teil A bildet das Fundament und macht den Leser mit der Thematik Internet der Dinge Industrie 40 und Smart Services vertraut Dabei wird auch auf erfolgreiche Digitalisierungsprojekte deren Erfolgsfaktoren und Beispiele von Smart Services im Digitalen Marketing eingegangen

Teil B beschaumlftigt sich mit entscheidenden Prinzipien des IoT und der Smart Servi-ces Er reicht von der Beschreibung der Gestaltung datenbasierter Dienstleis-tungen uumlber deren Lifecycle Management bis hin zu den Voraussetzungen fuumlr die Implementierung von Smart Services

Teil C fokussiert auf das Feld der visuellen Smart Services wie Augmented Reality Damit verbunden sind Beispiele und Belege aus der Praxis

In Teil D steht der Mensch als zentraler bdquoTreiberldquo der Veraumlnderung im Mittelpunkt Dabei geht es um die Thematik einer sog bdquozukunftsfaumlhigen Fuumlhrungskultur 40ldquo und um die systematische Nutzung und Weitergabe relevanten Wissens

Die Kapitel in Teil E enthalten eine breit gefaumlcherte Best-Practice-Sammlung aktu-eller Projekte und Loumlsungen und liefern so einen Uumlberblick uumlber erfolgreiche Her-angehensweisen und Umsetzungen

Der abschlieszligende Teil F hat die Aufgabe im Buch Beschriebenes in Lessons Lear-ned zu konsolidieren und eine eigene Vorgehensweise zur Entwicklung erfolgrei-cher Smart Services zu beschreiben

Bild 1ensp Aufbau des Buches

TEIL ASmart Services

und Internet der Dinge State of the art

1

Abstract

Digitalisierung veraumlndert unser Leben und die Art wie wir Dinge tun Bestehen-de Produkte und Services Geschaumlftsprozesse und -modelle sogar Industrien und deren Interaktion miteinander unterliegen einem Wandel oder werden er-setzt (Transformation) Dank der Technologien der digitalen Transformation (IoT Industrie 40) wissen Unternehmen heute wie ihre Produkte beim Kunden ein-gesetzt werden ndash aus B2B wird B2B2C [Gas 16] Die Machtverhaumlltnisse zwi-schen OEM und Zulieferer verschieben sich Verkaufsmodelle aumlndern sich disruptiv Service Engineering Business Model Innovation oder Know-how in Datenanalytik werden sich als signifikante Wettbewerbsvorteile erweisen ebenso wie datenbasierte Services die sogenannten Smart Services Sie sind Grundlage und erlauben in der Folge die sogenannte wertbasierte Kooperation zwischen Servicegeber und Servicenehmer im Sinne einer Kooperation der bei-den Wertschoumlpfungsprozesse und einer Gewinnpartizipation und Risikoteilung des Wertschoumlpfungs ergebnisses

Digitale Transformation das Internet der Dinge und Industrie 40

Alexander Grohmann Arndt Borgmeier Christina Buchholz Nathalie Hauszligmann Sinem Ilhan

4 1enspDigitale Transformation das Internet der Dinge und Industrie 40

11 Das Internet der Dinge als Enabler fuumlr die digitale Transformation

111 Die digitale Transformation

Uumlber 20 Jahre vor der Entwicklung des World Wide Web also Anfang der 1960er Jahre gab es die ersten Vernetzungen zwischen Rechnern Dies sind die Geburts-jahre des Internets das bisher nicht wie von Robert Metcalfe 1996 prognostiziert wie eine spektakulaumlre Supernova in einem katastrophalen Kollaps unterging son-dern praumlsent ist wie nie Wir sind in der bdquodigitalen Realitaumltldquo [Sch 17] angekommen

Heute gibt es in Deutschland 556 Millionen Internetnutzer Dies entspricht 791thinsp der Bevoumllkerung Im Jahr 1997 waren es gerade einmal 41 Millionen Menschen also 65thinsp der damaligen Bevoumllkerung in Deutschland [ARD 14] Dieser Wandel ist unter anderem der digitalen Transformation geschuldet Diese bezeichnet den grundlegenden Wandel der gesamten Unternehmenswelt durch die Etablierung neuer Technologien auf Basis des Internets mit fundamentalen Auswirkungen auf die gesamte Gesellschaft [Pri 13 9] Das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) [BMWi 15] fuumlgt hinzu dass es um die umfassende Vernetzung aller Bereiche von Wirtschaft und Gesellschaft geht sowie die Faumlhigkeit relevante Informationen zu sammeln zu analysieren und in Handlungen umzusetzen Diese Veraumlnderungen so das BMWi bringen Vorteile und Chancen aber sie schaffen auch ganz neue Herausforderungen

Die digitale Transformation wirkt nach Roland Berger uumlber die vier Kernhebel bdquoDigi-tale Datenldquo bdquoAutomatisierungldquo bdquoVernetzungldquo und dem bdquodigitalen Kundenzugangldquo (s Bild 11)

Bild 11ensp Die Hebel der digitalen Transformation (in Anlehnung an [Blo 15 20])

511enspDas Internet der Dinge als Enabler fuumlr die digitale Transformation

Diese Kernhebel werden wie Blocher uthinspa [Blo 15 20] erklaumlren von sogenannten Enabler-Technologien ergaumlnzt Enabler-Technologien sind bspw Additive Ferti-gung Big Data Cloud Computing E-Commerce Autonomes Fahren und auch das Internet der Dinge [Blo 15 20] Ohne diese Enabler waumlre der Nutzen von Digitali-sierung beschraumlnkt

112 Das Internet der Dinge

1121 Das Internet der Dinge und seine TechnologienDas Internet der Dinge (engl Internet of Things kurz IoT) beschreibt die Verbin-dung eindeutig identifizierbarer physischer bdquoDingeldquo bzw Objekte mit dem Internet oder einer anderen vergleichbaren virtuellen Struktur (vgl auch den Begriff der cyber-physischen Systeme) in der der Mensch ergaumlnzt oder ersetzt wird Der wis-senschaftliche Dienst des deutschen Bundestages spricht in diesem Zusammen-hang auch vom bdquoAllesnetzldquo [Wis 16] Eine erstmalige Erwaumlhnung des Begriffs geht vermutlich auf Kevin Ashton zuruumlck der 1999 im Zusammenhang mit einer Studie zu RFID bei Procter amp Gamble vom Internet of Things sprach [Ash 09]

Heute verbindet der Begriff IoT eine Vielzahl an Technologien wie Bild 12 veran-schaulicht [Hau 15]

Bild 12ensp Aspekte die dem IoT zugeordnet sind (aus [Hau 15])


Neben der Machine-to-Machine (M2M) Communication also der Vernetzung und Kommunikation im zwischenmaschinellen Bereich beschreibt bdquoSmart RobotsHomeldquo die Anwendung im Heimbereich und liefert zunehmend alltagstaugliche Konzepte zur Vernetzung von Gebaumludetechnik hin zu einer zentralen Steuerung auch wenn die bdquoInteroperabilitaumltldquo zwischen verschiedenen Smart-Home-Systemen oft noch nicht gegeben ist Durch die Vernetzung saumlmtlicher Gegenstaumlnde und die dadurch moumlgliche Uumlberwachung aller Vorgaumlnge kommt es zu einer Ansammlung von Daten die gespeichert und verarbeitet werden muumlssen Das geschieht bei-spielsweise durch eine Cloud (Cloud Computing) in der groszlige Datenmengen ge-speichert werden koumlnnen die uumlberall abrufbar sind (vgl Kapitel 4) Des Weiteren kuumlmmert sich der Aspekt Big Data um die nutzenzentrierte Datenverarbeitung und -aufbereitung (vgl Kapitel 4) Augmented Reality beschaumlftigt sich mit der com-putergestuumltzten Erweiterung der Realitaumltswahrnehmung die heutzutage meist mithilfe spezieller Apps erreicht wird (vgl Kapitel 8) Das IoT findet daneben An-wendung im Industriesektor und wird von dem durch die Bundesregierung ge-praumlgten Begriff der bdquoIndustrie 40ldquo adressiert [BMWi 15b]

Zusammenfassend kann gesagt werden dass die Relevanz des IoT und seine zu-grunde liegenden Technologien oder Handlungsfelder mit ihrem breit gefaumlcherten Anwendungsbereich von zentraler Rolle fuumlr das Voranschreiten der digitalen Transformation sind

1122 Das Internet der Dinge im Gartner Hype CycleDer bdquoHype Cycleldquo ist ein jaumlhrlich erscheinender Analysebericht des US-Technolo-gieberatungsunternehmens Gartner und Technologietrends sowie deren Reifegrad Hierbei bdquodurchlaufenldquo Technologien den Graphen und durchleben fuumlnf definierte Stufen bis sie im Markt etabliert sind und somit nicht mehr als Trends also Hypes klassifiziert werden [Huumll 15]

Im Zeitverlauf lassen sich verschiedene Phasen unterscheiden die eine Technolo-gie auf ihrem Weg durchlaumluft Die erste ist der Innovationsausloumlser (Innovation Trigger) es muss sich also um eine voumlllig neue Technologie handeln die es davor noch nicht gab und deren Erfolg noch nicht absehbar ist Nach dem ersten Erschei-nen auf dem Gartner Hype Cycle werden die Erwartungen an die Technologie bdquohochgeschraubtldquo bis sie den Gipfel der uumlberzogenen Erwartungen (Peak of Infla-ted Expectations) erreicht haben Hier sind die Erwartungen meist unrealistisch und ruumlhren aus dem groszligen Medienrummel und dem daraus entstehenden Enthu-siasmus Deshalb folgt auf der Zeitachse das Tal der Enttaumluschung (Trough of Dis-illusionment) da die Technologie die viel zu hohen Erwartungen nicht erfuumlllen kann Um aus dem Tal herauszukommen und zum Pfad der Erleuchtung (Slope of Enlightenment) zu gelangen muumlssen die anfaumlnglichen Kinderkrankheiten uumlber-wunden werden Nach dem Pfad der Erleuchtung bei dem die Technologie anfaumlngt sich am Markt zu etablieren und auch ein realistisches Bild mit den Vorteilen aber


auch Grenzen erstellt ist erreicht die Technologie das Plateau der Produktivitaumlt (Plateau of Productivity) wo sie Economy-of-Scale-Effekte nutzen kann Hier ist sie solide genug dass sie sich schon in der zweiten oder dritten Generation befindet und es sich nicht mehr nur um einen bloszligen Hype handelt [Gar]

Das IoT im aktuellen Hype Cycle erschien zum ersten Mal 2011 mit der Aussicht innerhalb von fuumlnf bis zehn Jahren das Plateau der Produktivitaumlt zu erreichen [Cuc 11]

Im Vergleich zu den Vorjahren sind nun im aktuellen Hype Cycle mehrere Techno-logien verschwunden wie etwa das Cloud Computing oder auch Big Data Eine Technologie verschwindet erst dann aus dem Hype Cycle wenn sie entweder im Markt etabliert ist oder kein Hype mehr ist Laut Dumont laumlsst sich nicht feststel-len welcher der Gruumlnde fuumlr diese beschriebene Entwicklung verantwortlich ist Puumlttner dagegen hat sich bei dem Analystenhaus Gartner informiert und weiszlig dass der Hype Cycle entstehende Technologien listet und Big Data hier als etabliert gilt [Dum 15 Puumlt 15]

1123 Der Nutzen des Internets der DingeDie Frage nach den Bereichen des Nutzens des oder der Treiber fuumlr das Internet der Dinge beantwortet Cisco etwa mit der Optimierung der Ressourcennutzung Kostensenkung Steigerung der Mitarbeiterproduktivitaumlt Erhoumlhung der Arbeitseffi-zienz Optimierung von Lieferketten Steigerung der Kundenbindung und Erhoumlhung der Kundenzufriedenheit [Hau 15] Es muss also nicht nur die Unternehmensstra-tegie angepasst sondern auch die bisherigen bdquomono-organisationalenldquo Geschaumlfts-modelle muumlssen komplett uumlberdacht und neu definiert werden [Bar 15 17]

Einer der Hauptnutzen des Internets der Dinge ist zudem die Moumlglichkeit mit digi-tal vernetzten Produkten Services und Loumlsungen als Hersteller tiefer in die Wert-schoumlpfungsstrukturen seiner Kunden einzudringen um diesen ihre Arbeit und die Arbeit untereinander zu erleichtern

Viele Unternehmen agieren jedoch noch sehr traditionell in ihren jeweiligen Bran-chen Sie vergessen dabei oft dass im Zuge der digitalen Transformation immer mehr neue Spieler das Feld betreten welche etablierte Anbieter durch ihre Innova-tionskraft und Agilitaumlt unter Druck setzen [BMWi 15a 6]


12 Industrie 40

121 Die Industrie 40 als Teilbereich des Internets der Dinge

Ein Blick nach Deutschland zeigt dass der Begriff des Internet of Things nicht sehr verbreitet ist Gerade einmal 70 von 1000 Befragten gaben an ihn genauer be-schreiben zu koumlnnen [TNS 16] Aus industrieller Perspektive ist aber schon einiges passiert schon vor einem Jahrzehnt hat das Fraunhofer Institut ein Logistiksystem erschaffen in dem intelligente Geraumlte ohne menschliche Interaktion miteinander vernetzt sind und selbststaumlndig Erlerntes anwenden [Fra] In diesem Sinne soll hier wie im Bild 12 Industrie 40 als Teil(-Technologie) des Internet der Dinge angesehen werden

122 Herleitung und Einordnung

Der Begriff Industrie 40 wurde auf der Hannover Messe 2013 der Oumlffentlichkeit bekannt [BIT 14 12] Zuvor tauchte der Name als Zukunftsprojekt im Zusammen-hang mit der Hightech-Strategie der Forschungsunion der deutschen Bundesregie-rung auf [BMBF]

Industrie 40 beschreibt die vierte industrielle Revolution getrieben von Informa-tions- und Kommunikationstechnologien (IKT) und dem IoT Sie reiht sich in die industriellen Revolutionen seit dem 18 Jahrhundert ein Mit der Erfindung der Dampfmaschine begann die erste industrielle Revolution und fuumlhrte zur Mechani-sierung von Landwirtschaft und Produktion Der flaumlchendeckende Zugang zu Elek-trizitaumlt praumlgte Ende des 19 Jahrhunderts die zweite industrielle Revolution und ermoumlglichte somit die Massenproduktion Fortan wurden Verbrennungsmotoren eingesetzt Auch die Entwicklung von Telegrafen und Telefonen fand zu dieser Zeit statt Der Impulsgeber der dritten industriellen Revolution war die Erfindung des Computers und die daraus resultierende Automatisierung der Produktion [BIT 14 9]

International versteht man unter Industrie 40 die Digitalisierung der Industrie mit dem Ziel einer horizontalen und vertikalen Integration der Wertschoumlpfungs-ketten innerhalb welcher sowohl die Wertschoumlpfungskette mit Zulieferern und mit Kunden als auch die Kommunikation zwischen Mensch Maschine und Ressourcen vollkommen automatisiert stattfinden soll Die Idee von sich selbststaumlndig steuern-den und optimierenden Produktionssystemen sowie intelligenten Werkstuumlcken sind wesentlicher Bestandteil der sogenannten Smart Factory Die technologischen Voraussetzungen hierfuumlr sind die sogenannten cyber-physischen Systeme (CPS) [BMWi 15a 8]

912enspIndustrie 40

123 Momentaner Umsetzungsgrad von Industrie 40 in Deutschland

Die Industrie 40 ndash Readiness Studie der Impulsstiftung des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) [Lic 15] beschaumlftigt sich mit der Thematik des Umsetzungsgrades Industrie 40 in Deutschland Dazu wurde ein Modell ent-wickelt welches Unternehmen ndash vorwiegend aus dem Maschinen- und Anlagen-bau ndash ermoumlglicht ihren eigenen Umsetzungsgrad (Readiness) von Industrie 40 zu untersuchen Der VDMA legt hierzu sechs Dimensionen fest anhand derer sich dieser Reifegrad messen laumlsst Dazu wurde die Vision der Plattform Industrie 40 des Bundesministeriums fuumlr Wirtschaft und Energie um zwei weitere Dimensio-nen erweitert Neben den Smart Products der Smart Factory und den Smart Ope-rations sowie Data-driven Services (DdS) spielen die Strategie und Organisation wie auch die Mitarbeiter eine wesentliche Rolle fuumlr die erfolgreiche Einfuumlhrung und Umsetzung von Industrie-40-Konzepten [Lic 15 8] Diese sechs Dimensionen sind nun Grundlage der Kategorisierung der Unternehmen Je nach deren Ausprauml-gung erfolgt eine Einteilung der Unternehmen in eine der drei Hauptgruppen Neu-linge Einsteiger oder Pioniere

Betriebe die sich bislang uumlberhaupt nicht oder nur sehr wenig mit Industrie 40 auseinandergesetzt haben zaumlhlen zu den Neulingen Mit einem Anteil von 765thinsp der Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau und 891thinsp der Unternehmen des verarbeitenden Gewerbes sind die Neulinge am staumlrksten vertreten Nicht ganz ein Fuumlnftel (179thinsp) der befragten Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau gehoumlren zur Gruppe der Einsteiger und bilden damit das zweitgroumlszligte Segment Bei den Einsteigern handelt es sich um Unternehmen die bereits erste Schritte in Richtung Industrie 40 gewagt haben und sich mit deren Konzepten ernsthaft be-schaumlftigen Gerade einmal 56thinsp der deutschen Maschinen- und Anlagenbauer und 23thinsp der verarbeitenden Unternehmen sind der Kategorie der Pioniere zuzuord-nen Bei den Pionieren sind in der Regel grundlegende Strategien der Industrie 40 bereits umgesetzt Dabei nehmen die dieser Kategorie zugeordneten Unternehmen gleichzeitig eine leitende Rolle ein und geben Orientierungshilfen fuumlr Neulinge (s Tabelle 11) [Lic 15 24 ff]

Tabelle 11enspGesamtergebnis der Industrie 40 ndash Readiness

Sechs Dimensionen fuumlr den Maschinen- und Anlagenbau

Maschinen- und Anlagen-bau

Verarbei-tendes GewerbeS+O SF SO SP DdS M

Neulinge Stufe 0 Auszligen-stehender

548 565 382 553 841 298 389 582

Stufe 1 Anfaumlnger

218 205 15 134 55 335 376 309

Ein steiger Stufe 2 Fortge-schrittener

148 183 453 146 52 122 179 86





Pioniere Stufe 3 Erfahrener

46 31 139 49 39 103 46 17

Stufe 4 Experte

37 12 03 55 06 88 10 06

Stufe 5 Exzellenz

03 03 09 64 06 53 00 00

Durchschnittliche Readiness

08 07 14 11 03 15 09 06

Angaben fuumlr Readiness-Stufen 0 bis 5 in Prozent Angabe fuumlr durchschnittliche Readiness Skala 0 bis 5 n= 234 (Maschinen- und Anlagenbau) n = 602 (Verarbeitendes Gewerbe) Beruumlcksichtigt sind nur Unternehmen mit mehr als 20 Beschaumlftigten S+O = Strategie und Organisation SF = Smart Factory SO = Smart Operations SP = Smart Products DdS = Data-driven services M = Mitarbeiter In Anlehnung an [Lic 15 IW-Zukunftspanel 2015 26]

124 Stakeholder

In Anlehnung an die Ausfuumlhrungen in Abschnitt 1123 ist es sinnvoll die ver-schiedenen Stakeholder und ihre Interessen zu identifizieren sowie ihre gegensei-tigen Abhaumlngigkeiten aufzuzeigen [Hau 16] Diese sind Politik Wirtschaft Gesell-schaft und Wissenschaft (s Bild 13)

Bild 13ensp Stakeholder im Kontext der Industrie 40

1112enspIndustrie 40

Im Nachfolgenden sind die verschiedenen Stakeholder nochmals mit ihren Interes-sen und Forderungen dargestellt

PolitikInteressen

Wettbewerbsfaumlhigkeit Deutschlands im internationalen Vergleich sichern Wirtschaftsmacht bleiben Wachstum und Wohlstand

Forderungen Arbeitsplatzsicherheit (geringe Arbeitslosenquote) Einhaltung der Gesetzes- und Rahmenbestimmungen

Wirtschaft ndash Verbaumlnde ndash UnternehmenInteressen

Umsatzsteigerung beispielsweise durch Ressourceneinsparung Effizienzsteigerung Innovations- und Technologiefuumlhrer bleiben Marktposition und -anteil international sichern Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort sichern

Forderungen Standards und Normen Gesetze beispielsweise Regelung der Haftung qualifizierte Arbeitnehmer Ausbau der Bildung in den Faumlchern Mathematik Informatik Naturwissenschaft und Technik

WissenschaftInteressen

Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort sichern Entwicklung von Verfahren und Methoden

Forderung Investitionen und Foumlrdermaszlignahmen

GesellschaftInteresse

individuell angepasste Produkte

BorgmeierGrohmannGross





Die Herausgeber




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VI Inhalt


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16 Literatur 20









24 Literatur 37

VIIInhalt






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46 Literatur 71


51 Einleitung 74





56 Literatur 88

VIII Inhalt


61 Einleitung 92

62 Zielstellung 93



Verhandlungen 98




66 Literatur 105










78 Fazit 122

IXInhalt




83 Produktion 128

84 Logistik 130



87 Literatur 134











X Inhalt









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im Unternehmen 176


104 Literatur 178

XIInhalt



111 Einleitung 182





121 Einleitung 196




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XII Inhalt




139 Literatur 219





Optionen 232


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146 Literatur 240


151 Einleitung 242




XIIIInhalt



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218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

Stufe 4 Experte

37 12 03 55 06 88 10 06

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218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

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218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

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148 183 453 146 52 122 179 86






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218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

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37 12 03 55 06 88 10 06

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218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






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218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

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37 12 03 55 06 88 10 06

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12 Industrie 40







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548 565 382 553 841 298 389 582

Stufe 1 Anfaumlnger

218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

Stufe 4 Experte

37 12 03 55 06 88 10 06

Stufe 5 Exzellenz

03 03 09 64 06 53 00 00


08 07 14 11 03 15 09 06


124 Stakeholder





PolitikInteressen













1

Abstract






























12 Industrie 40







912enspIndustrie 40









548 565 382 553 841 298 389 582

Stufe 1 Anfaumlnger

218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

Stufe 4 Experte

37 12 03 55 06 88 10 06

Stufe 5 Exzellenz

03 03 09 64 06 53 00 00


08 07 14 11 03 15 09 06


124 Stakeholder





PolitikInteressen





































12 Industrie 40







912enspIndustrie 40









548 565 382 553 841 298 389 582

Stufe 1 Anfaumlnger

218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

Stufe 4 Experte

37 12 03 55 06 88 10 06

Stufe 5 Exzellenz

03 03 09 64 06 53 00 00


08 07 14 11 03 15 09 06


124 Stakeholder





PolitikInteressen











912enspIndustrie 40









548 565 382 553 841 298 389 582

Stufe 1 Anfaumlnger

218 205 15 134 55 335 376 309


148 183 453 146 52 122 179 86






46 31 139 49 39 103 46 17

Stufe 4 Experte

37 12 03 55 06 88 10 06

Stufe 5 Exzellenz

03 03 09 64 06 53 00 00


08 07 14 11 03 15 09 06


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46 31 139 49 39 103 46 17

Stufe 4 Experte

37 12 03 55 06 88 10 06

Stufe 5 Exzellenz

03 03 09 64 06 53 00 00


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