Forschung und Entwicklung 4.0

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Forschung und Entwicklung 4.0

Wie Digitalisierung und FuE voneinander profitieren.

Forschung und Entwicklung 4.0

Wie Digitalisierung und FuE voneinander profitieren.

Forschung und Entwicklung 4.0 Herausgegeben von der PricewaterhouseCoopers AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft (PwC) Von Nils Naujok, Dr. Gerhard Nowak, Dr. Christian Foltz, Dr. Alexander Timmer und Dr. Thomas Wolf Januar 2017, 24 Seiten, 4 Abbildungen, Softcover Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigungen, Mikroverfilmung, die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Medien sind ohne Zustimmung des Herausgebers nicht gestattet. Die Inhalte dieser Publikation sind zur Information unserer Mandanten bestimmt. Sie entsprechen dem Kenntnisstand der Autoren zum Zeitpunkt der Veröffentlichung. Für die Lösung einschlägiger Probleme greifen Sie bitte auf die in der Publikation angegebenen Quellen zurück oder wenden sich an die genannten Ansprechpartner. Meinungsbeiträge geben die Auffassung der einzelnen Autoren wieder. In den Grafiken kann es zu Rundungsdifferenzen kommen.

Die PricewaterhouseCoopers Aktiengesellschaft Wirtschaftsprüfungsgesellschaft bekennt sich zu den PwC-Ethikgrundsätzen (zugänglich in deutscher Sprache über www.pwc.de/de/ethikcode) und zu den Zehn Prinzipien des UN Global Compact (zugänglich in deutscher und englischer Sprache über www.globalcompact.de). © Januar 2017 PricewaterhouseCoopers Aktiengesellschaft Wirtschaftsprüfungsgesellschaft. Alle Rechte vorbehalten. „PwC“ bezeichnet in diesem Dokument die PricewaterhouseCoopers Aktiengesellschaft Wirtschaftsprüfungsgesellschaft, die eine Mitgliedsgesellschaft der PricewaterhouseCoopers International Limited (PwCIL) ist. Jede der Mitgliedsgesellschaften der PwCIL ist eine rechtlich selbstständige Gesellschaft.

Vorwort

Vorwort Sehr geehrte Leserinnen und Leser, hohe Kosten, schwer kalkulierbare Risiken sowie fehlendes Kapital und Fach­ personal. Dies sind die häufig von Unternehmen ins Feld geführten Gründe für ausbleibende Investitionen in Innovationen sowie Forschung und Entwicklung (FuE). Der Trend zur Digitalisierung der Wertschöpfungskette bzw. Industrie 4.0 könnte diese Gründe in Zukunft aushebeln. Schließlich vermag eine digitalisierte FuE einen maßgeblichen Beitrag zu Effizienzsteigerungen (durch kostensparendes Modellieren und Simulationen) sowie zur Risikominimierung (durch Validierung von Echtzeit-Daten) und zur Verbesserung der Engineering-Fähigkeiten (Fast Prototyping) zu leisten. Dadurch können sich Zyklus- und Entwicklungszeiten signifikant verringern. Voraussetzung hierfür ist, dass verfügbare Industrie 4.0-Lösungen für Innovationen und im Entwicklungsprozess richtig eingesetzt werden. Neben der technischen Anwendung von Big Data Analytics, additiven Fertigungsmethoden (3D-Druck), Cloud Computing und horizontaler sowie vertikaler Vernetzung ist gerade das richtige Verständnis für den Nutzen, aber auch für die Grenzen der Technologie entscheidend. Unternehmen müssen in diesem Zusammenhang die strategische Entscheidung fällen, welche Rolle sie in einer vernetzten Wertschöpfung spielen wollen. Insgesamt verdeutlicht unsere Analyse, dass Innovationen über reine technische Neuentwicklungen hinaus gedacht werden müssen. FuE kann entscheidend dazu beitragen neben den Produkten auch die eigenen Prozesse, Dienstleistungen bis hin zum Geschäftsmodell für Industrie 4.0 und die Anforderungen eines digitalen Marktes fit zu machen. In der vorliegenden Studie zeigen wir auf, welche Maßnahmen und Schritte erforderlich sind, um Industrie 4.0 einerseits und FuE andererseits zu einer FuE 4.0 zu verbinden. Wir wünschen Ihnen eine aufschlussreiche Lektüre und freuen uns auf Ihre Fragen und Anregungen. Frankfurt a. M., Januar 2017 Dr. Nils Naujok Leiter Innovation und Development Excellence Strategy&

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Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis..............................................................................................7

A

Mangelnde FuE in digitalen Zukunftsfeldern.....................................................8

B

Wechselwirkungen von FuE und Industrie 4.0................................................. 11

C Roadmap: Vier Optionen der FuE-Ausrichtung.................................................15 D In FuE das Richtige tun – und FuE in Industrie 4.0 richtig tun.......................... 17

Ihre Ansprechpartner..............................................................................................20

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Abbildungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis Abb. 1

Patentaktivitäten und Innovationserfolge von KMU 2020 bis 2012...........9

Abb. 2

Nutzen der Digitalisierung...................................................................... 10

Abb. 3

Technologietrends am Beispiel Automatisierungstechnik........................12

Abb. 4 Handlungsfelder innerhalb des Ökosystems am Beispiel der Elektronikfertigung................................................................................ 16

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Mangelnde FuE in digitalen Zukunftsfeldern

A Mangelnde FuE in digitalen Zukunftsfeldern Der digitale Abstieg? „Deutschland droht der digitale Absturz“1, titelte die Frankfurter Allgemeine Zeitung zu Beginn des Jahres 2016 nach Analyse des Gutachtens zu Forschung, Innovation und technologischer Leistungsfähigkeit Deutschlands 2016. Das Jahres­gutachten der Expertenkommission stellt Deutschland im europäischen Vergleich ein durchwachsenes Zeugnis aus. Weder in der klassischen Informations­ kommunikations­technologie (IKT) noch in den internetbasierten Bereichen zeigten sich besondere Stärken der deutschen Wirtschaft.2 So stellt die Kommission fest, dass sowohl Innovationsintensität als auch Innovationsausgaben kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) in Deutschland derweil deutlich geringer ausfielen als z. B. die Frankreichs, Schwedens und Großbritanniens. Hinzu komme erschwerend, dass die Innovationsausgaben deutscher KMU seit 2009 stagnierten; im Bereich neu gegründeter KMU seien die Aufwendungen in den letzten Jahren sogar gesunken. Frankreich, Schweden und Großbritannien hätten demgegenüber das Doppelte bis zum Zweieinhalbfachen für Innovation ausgegeben. Auch auf der Output-Seite landen die deutschen Unternehmen im internationalen Vergleich im hinteren Bereich. Mit Blick auf den Innovationserfolg rechnen die Experten damit, dass die deutschen KMU zwar bei transnationalen Patentanmeldungen im Mittelfeld rangierten und bei der Einführung von Produkt- oder Prozess­ innovationen sogar führend seien, dies aber weniger häufig in Umsatzerlöse überführen könnten als Unternehmen in anderen europäischen Nationen wie Großbritannien, Frankreich oder Italien (siehe Abb. 1). Die „Digitalisierung“ ist zwar im deutschen Mittelstand angekommen, jedoch zeichnet sich ein äußerst heterogenes Bild zum Einsatz von Cloud Computing, Big Data oder Industrie 4.0-Anwendungen ab. Drei von zehn der von uns in diesem Kontext befragten Unternehmen schätzen sich selbst als (stark) digitalisiert ein.3 Weitere 30 % bewerten ihren Digitalisierungsgrad als (sehr) gering. Im Gesamtbild verortet sich die deutsche Industrie also in der Mitte der Digitalisierungsskala, wobei auffällt, dass 43 % der Unternehmen selbst eine fehlende strategische Verankerung des Digitalisierungsprozesses bemängeln.

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Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 18.02.2016. E  xpertenkommission Forschung und Innovation (EFI), Gutachten zu Forschung, Innovation und technologischer Leistungsfähigkeit Deutschlands 2016. BDI/PwC, Mittelstandspanel. Die Digitalisierung im Mittelstand, 2015.

Mangelnde FuE in digitalen Zukunftsfeldern

Abb. 1

Patentaktivitäten und Innovationserfolge von KMU 2012 bis 2020 Patente

Innovationen

transnationale Patentanmeldungen von KMU (