Serie Industrie 4.0 im globalen Kontext – Teil 4

Betriebe sollten Hausaufgaben machen

Dabei sollten besonders die kleinen und mittelständischen Betriebe ihre Hausaufgaben machen, große Konzerne haben hier bereits Erfahrung, ihre Interessen zu schützen und wüssten sich im Zweifel auch rechtlich zu verteidigen. Denn nach Einschätzung von Elliot Papageorgiou, der für Rouse & Co Firmen bei der Expansion nach China berät, bleibt der Schutz von geistigem Eigentum und dessen Durchsetzung weiter problematisch, und kann hinsichtlich der aktuellen Industriepolitik sogar noch schlimmer werden: „Durch dessen Förderung ist ein enormes Wachstum an Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen in den entsprechenden Branchen zu erwarten, was zum Verlust des ‚Freedom to Operate‘ deutscher Unternehmen führen könnte.“ Papageorgiou zufolge profitieren dagegen häufig die National Champions vom lokalen Protektionismus, es herrscht ein starker Drang zu nationalen Innovationen und nicht selten würden deutsche Technologien ebenfalls zur Lokalisierung gezwungen. Ebenso würden lokale Technologien bei Standardisierung und Förderung bevorzugt. Der entsprechende chinesische Partner muss also genau geprüft werden. „Seien Sie nicht überrascht, wenn Sie das Ziel chinesischer Akquisition werden“, so Papageorgiou.

Um den KMU-Innovationstreibern abseits der Konzerne ein Stück vom Kuchen zu ermöglichen, hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung gemeinsam mit dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie der Volksrepublik China eine Pilotfördermaßnahme aufgelegt. Sie soll die Zusammenarbeit von deutschen und chinesischen Vertretern aus Wissenschaft und Wirtschaft in Form von „2 + 2-Projekten“ fördern. Darunter werden Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit Beteiligung mindestens einer deutschen und einer chinesischen Forschungseinrichtung und mindestens einem deutschen kleinen oder mittleren Unternehmen und einem chinesischen forschenden Industriepartner verstanden. Mit China besteht zudem ein Austausch mit Beteiligung verschiedener Ministerien und Normierungsorganisationen: Im Themenfeld intelligente Fertigung arbeiten das deutsche und das chinesische Wirtschaftsministerium im Rahmen eines Memorandum of Understanding zusammen. Zentraler Bestandteil ist die Deutsch-Chinesische Arbeitsgruppe zur Kooperation in der Intelligenten Fertigung. Diese wird von der Deutsch-Chinesischen Arbeitsgruppe Unternehmen Industrie 4.0 und Intelligente Fertigung unterstützt. Dort diskutieren deutsche und chinesische Industrievertreter konkrete Herausforderungen der Rahmenbedingungen ihrer Geschäftstätigkeit und erarbeiten Lösungsvorschläge für die Politik. Das deutsche und chinesische Forschungsministerium kooperieren zudem in der Industrie-4.0-Forschung. Die deutsche Normierungsorganisation DKE und das chinesische Pendant SAC arbeiten zudem in einer eigenen Unterarbeitsgruppe „Normung Industrie 4.0“ im Kontext der Standardisierung zusammen.

Große lokale Unterschiede

Um konkrete Projekte anstoßen zu können, muss aber beachtet werden, dass sich China sehr heterogen entwickelt: „In manchen Teilen kämpft man noch gegen Hungersnöte, andere verfügen schon über viel Industrie, aber nur Low-Level und wieder andere sind genauso modern wie führende Industrienationen“, so Xiangqian Zhou von der DCAI4.0. Das bestätigt auch Lau Fowai, Managing Director von Bosch Rexroth China: „Hersteller sind hier auch firmenintern sehr unterschiedlich aufgestellt was Ausstattung und Ressourcen angeht. Daher sind die Anforderungen an Industrie-4.0-Lösungen sehr vielseitig. Chinesische Firmen wenden sich deswegen gern an erfahrene deutsche Konzerne, die maßgeschneiderte Konzepte für Retrofit ebenso wie für Neuanlagen beherrschen.“ Der Smart-Production-Begriff ist in China entsprechend breit gefasst und bedeutet für Unternehmen auch Schritte, die hierzulande als reine Digitalisierung – also eigentlich Industrie 3.0 – gelten. Künftig sollen die manuellen Arbeitsplätze der Massenfertigung sukzessive teilautomatisiert und später durch smarte Produktionsanlagen ersetzt werden. Denn viele Unternehmen können sich eine sofortige Umstellung auf vollautomatischen Betrieb schlicht nicht leisten, das daraus resultierende Umsatzplus wird meist ja nicht aus höheren Stückzahlen, sondern durch weniger Arbeiter und somit geringere Lohnkosten erzeugt. Wenn diese allerdings relativ niedrig sind, bringt auch eine teure Automatisierung nur wenig.

Künftig könnte sich das aber ändern, in vielen Bereichen herrscht auch im Reich der Mitte starker Fachkräftemangel, was die Löhne treibt: „Die Lohnkosten entwickeln sich in China wesentlich schneller, als die aktuellen Wachstumsraten. Im mittleren Management kann man in Shanghai ähnlich gut verdienen wie in Deutschland. Daher ist eine weitere Steigerung der Produktion ohne smarte Konzepte langfristig nicht mehr möglich, immer öfter kommen auch hier Roboter zum Einsatz“, sagt Zhou. Bereits seit 2013 ist China das Land mit dem weltweit größten Robotermarkt. 2017 sollen dort laut Schätzung der China Robot Industry Alliance fast 100 000 Roboter abgesetzt werden – 2016 waren es noch 85 000. Die chinesische Regierung verfolgt dabei die klare Strategie, nicht nur ein bedeutender Absatzmarkt, sondern auch ein starkes und innovatives Herstellerland im Bereich Robotik zu werden. Eine Schlüsselrolle übernimmt dabei der chinesische Elektronikkonzern Midea: Bereits 2015 schloss man ein Joint Venture mit dem japanischen Hersteller Yaskawa, um gemeinsam Roboter zu entwickeln, herzustellen und zu verkaufen. Ein Jahr später übernahm Midea den Augsburger Roboterhersteller Kuka, was hierzulande viele Gemüter erhitzte. Der Zukauf von notweniger Kompetenz im Ausland ist fester Teil der Modernisierungsstrategie, die Volksrepublik investierte im vergangenen Jahr rund 183 Milliarden US-Dollar außerhalb der Landesgrenzen, 44 % mehr als im Vorjahr. Allein nach Deutschland flossen im vergangenen Jahr elf Milliarden Euro. Kürzlich kauften chinesische Investoren den Wasser- und Heizungsableser Ista für 4,5 Milliarden Euro, Datentechnologie vom Feinsten. Inzwischen rückte China von Platz fünf auf Platz zwei der größten Auslandsinvestoren weltweit vor, Platz eins belegt wie gehabt die USA.

Mangel an eigener Innovation

Ein Grund für den massiven Zukauf ist wohl der Mangel an eigener Innovation bei gleichzeitig hohem Bedarf. Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO hat chinesische Patentaktivitäten im Bereich der Industrie 4.0 analysiert. In Sachen Patentquantität zur Industrie 4.0 hat China die USA und Deutschland weit hinter sich gelassen. Auf dem Gebiet energieeffizienter industrieller drahtloser Sensornetze meldeten chinesische Erfinder wichtige Grundlagenpatente an. Neue Ansätze für den Betrieb energieeffizienter und zuverlässiger Industrienetzwerke wurden etwa vom Shenyang Institute of Automation entwickelt und geschützt. Der Roboterhersteller Siasun meldete zwischen 2012 und 2015 rund 140 Erfindungen jährlich an. Daneben sind etwa 300 weitere chinesische Roboterhersteller aktiv. Auch im Bereich Big Data ist China einer der großen Player: Neben Internetriesen wie Alibaba, Tencent oder Baidu meldeten auch weniger bekannte Unternehmen wichtige Patente der Big-Data-Datenverarbeitungsverfahren sowie zur Verbesserung der Datensicherheit, beispielsweise durch Quantenverschlüsselung, an. Auffällig ist dabei laut Fraunhofer die relativ niedrige Innovationshöhe der Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen, wenn es um die Anwendung der Industrie 4.0-Technologien geht. So wurden zahlreiche Erfindungen mit geringer Neuheit angemeldet, die außerdem meist sehr unpräzise formuliert sind. „Für internationale Unternehmen bietet das einerseits die Chance, auf dem chinesischen Markt mit innovativen Lösungen zu punkten. Andererseits verfügen chinesische Erfinder über eine Vielzahl trivialer, jedoch aktiver Schutzrechte. Unternehmen müssen deshalb im chinesischen Markt mit Rechtsstreitigkeiten rechnen“, bewertet Truong Le, Patentexperte am Fraunhofer IAO, die Lage.

Einige chinesischen Unternehmen müssen sich im internationalen Vergleich inzwischen also nicht mehr verstecken. Firmen mit einem Fokus auf Künstliche Intelligenz etwa sind für das Vorantreiben von Industrie-4.0-Konzepten essentiell, viele passende Start-ups werden daher schnell von großen Konzernen gekauft. Hier sind aber nicht nur Google und Co. aktiv, auch China verfügt mit Tencent, Baidu und Alibaba über mehrere KI-Platzriesen: Letzterer ist inzwischen Asiens wertvollstes Unternehmen, man rechnet im nächsten Jahr mit einem Umsatzzuwachs von bis zu 49 %, der Börsenwert stieg auf 360 Milliarden US-Dollar. Baidu hat im Bereich Autonomes Fahren die Plattform Apollo eingerichtet, an welcher bereits 50 Partner beteiligt sind, darunter Continental, ZF und Bosch. Der chinesische Technologieminister Wan Gang stellte Anfang Juli zudem mehrere Projekte zur theoretischen und praktischen Weiterentwicklung von KI-Methoden in Aussicht, auch internationale Kooperationen sollen integriert werden. Entsprechende Rechnerleistung ist inzwischen ebenfalls vorhanden: Die beiden weltweit schnellsten Computer kommen seit Juni 2017 aus der Volksrepublik, der Spitzenreiter Sunway TaihuLight mit 93 Petaflops wird ausschließlich von in China designten Prozessoren angetrieben und kommt damit ohne US-Technik aus. Auf ihn folgt sein nationaler Konkurrent Tianhe 2 (33,9 Petaflops), danach die Schweiz. Die USA sind damit erstmals seit 1996 nicht mehr unter den ersten drei Plätzen.

Der chinesische Telekomuniaktionsspezialist Huawei ist inzwischen auch international etabliert und als Kooperationspartner für die Digitalisierung der heimischen Industrie daher ein wichtiger Faktor. Anfang 2014 führte man zusammen mit SAP drei gemeinsame Softwarelösungen ein: Das SAP Hana/Huawei All in One Business Warehouse, die SAP Hana/Huawei Cloud und die Kunlun Server. China Tobacco Hunan Industrial kann so etwa das ERP-System von SAP auf der Huawei-Cloudplattform betreiben und eine Verknüpfung des ERP mit einem MES herstellen.

Globales Umdenken

Durch die immer stärker notwendige Automatisierung und gestiegene Lohnkosten ändern aber inzwischen die ersten Unternehmen auch ihre Strategie: Sie verlagern die Produktion zurück in die USA oder nach Europa, denn entsprechende Modernisierungen erlauben inzwischen zu ähnlichen Preisen zu produzieren wie in China. Daher investiert man lieber im Heimatland, statt den gleichen Aufwand in eine chinesische Fabrik zu stecken. Zudem entsteht so der Vorteil, wieder näher am Kunden zu produzieren, was bei immer kleineren Losgrößen und immer stärkerem individuellen, vom lokalen Markt abhängigem Abstimmungsbedarf durchaus nachvollziehbar ist. Auch das ist ein Grund, warum China sehr viel stärker auf eigene, hochwertige Produkte setzen muss. Dennoch streben nach wie vor viele Unternehmen selbst nach China, siedeln dort aber nicht nur Produktionsanlagen, sondern auch F&E- sowie Vertriebsabteilungen an. So baut der deutsche Messinstrument- und Chemiehersteller Byk derzeit einen neuen Standort in Shanghai. Das Unternehmen investiert dort mehr als 30 Millionen Euro für Forschung und Entwicklung, technischen Kundendienst, Logistik sowie administrative Funktionen.

Denn China ist nicht mehr nur Billiglohnland, sondern ein gigantischer Absatzmarkt, gleichzeitig klingt ein Karrierestart in Shanghai für viele Jungingenieure nicht selten ansprechender als die schwäbische Provinz. Die Produktentwicklung direkt für einen spezifischen Markt mit Produktion und Vertrieb vor Ort und der entsprechenden örtlichen Verlagerung wird daher weiter zunehmen, zurück nach Europa oder in die USA, wenn der eigentliche Markt dort ist und auch weiter nach China, um dort ebenfalls zu verkaufen. Ein weiteres Beispiel ist der Technologie-Konzern Bosch, der in Nanjing gerade den Spatenstich für ein neues Werk vorgenommen hat. Die dort produzierten vakuumunabhängigen elektromechanischen Bremskraftverstärker sind eine Schlüsselkomponente für Elektromobilität und Fahrerassistenz. Bosch will mit dem Neubau, der auf einer Fläche von rund 20 000 Quadratmetern entsteht und mit Industrie-4.0-Lösungen ausgestattet wird, Produkte und Services anbieten, die genau auf die Bedürfnisse des chinesischen Marktes zugeschnitten sind. Auch mit Kuka-Käufer Midea hat Bosch ein Joint Venture zur Fertigung von Variable Refrigerant Flow (VRF)-Systemen für den globalen HVAC-Markt (Heizung, Lüftung und Klimatisierung) gegründet. VRF-Systeme werden für die Heizung und Klimatisierung von gewerblichen Gebäuden mittels variablen Kältemittelflusses eingesetzt. Sitz des Joint Ventures ist eine bestehende Produktionsstätte von Midea in Hefei. Die Kooperation verbindet die Klima-Technologien der Chinesen mit der Systemkompetenz der Deutschen, F&E ist eine gemeinsame Aufgabe im Joint Venture.

Intelligente Produktlinie

Gemeinsam entwickeln Bosch Rexroth China und Werkzeugbauer Qinchuan Machine Tool zudem eine intelligente Produktionslinie. Durch die Verfügbarkeit von Echtzeitdaten und die Installation eines Produktionsleitsystems soll die Produktion ressourcenschonender, effizienter und anpassungsfähiger gestaltet werden. Die strategische Partnerschaft startete im September 2015. Die Herausforderung bestand in der begrenzten Kapazität von Qinchuan Machine Tool in der Fertigung. Immer wieder kam es zu Engpässen und Effizienzverlusten. Es fehlten sowohl Transparenz in der Wertschöpfungskette als auch ausreichende Echtzeitdaten für das Datenmanagement und die Entscheidungstreffung für eine effiziente sowie anpassungsfähige Produktion. Konkret sollen in der Kooperation Fehler und Abweichungen verringert werden, um die Effizienz der Produktion zu steigern. Beide Unternehmen haben in der ersten Phase ein intelligentes Maschinenkonzept entwickelt. In Phase 2 folgt die Entwicklung eines Konzepts für smarte Fertigungslinien. Um Fehler und Abweichungen zu minimieren, wird ein Abweichungs- und Fehlermanagement in die modulare Fertigungslinie integriert werden. Dadurch wird außerdem eine smarte Verbindung zu menschlicher Steuerung ermöglicht. In Phase 3 wird ein Produktionsleitsystem (MES) in einem ganzheitlichen Wertesystem für intelligente Maschinen integriert. In einer letzten Phase implementieren die Partner ein Smart-Shop-Floor-Management-System mit einem aktiven Cockpit. Die Partner erhoffen sich durch die Maßnahmen eine Steigerung der Effizienz um 50 % und eine Verzehnfachung der Kapazität. Das entwickelte Konzept ist dabei nicht auf die Anwendung des Werkzeugbauers beschränkt, sondern lässt sich nach Anpassung auch auf andere Industrien übertragen.

Auch Siemens hat während des G20-Gipfels weitere Kooperationsvereinbarungen mit der chinesischen Regierung sowie chinesischen Unternehmen unterzeichnet. Digital-Enterprise-Lösungen des Konzerns sollen zur Modernisierung und Transformation des chinesischen Industriesektors beitragen. Siemens beabsichtigt darüber hinaus im Land seine Forschung und Entwicklung sowie die Förderung von Talenten im Bereich digitale Fertigung zu intensivieren. Ein Schwerpunkt bildet dabei die Weiterentwicklung des Cloud-basierten offenen IoT-Betriebssystems MindSphere in den Bereichen City Management und intelligente Stromnetze. Das Unternehmen hat zudem eine strategische Zusammenarbeit mit der China Aerospace Science and Industry Corporation vereinbart, die eine intensivere Zusammenarbeit in den Bereichen industrielles IoT sowie intelligente Fertigung vorsieht. Bereits seit August 2015 bilden Siemens und Baosteel ein gemeinsames Team, um einen Blue Print der zukünftigen Entwicklung der Eisen- und Stahlindustrie im Kontext von Industrie 4.0 zu definieren. Unter anderem sollen systematische Einsparung von Energie, die Product-Lifecycle-Management-Anwendung in der Eisen- und Stahlindustrie, Produktionsmanagement, automatisierter bzw. unbemannter Betrieb (Industrieroboter und Automatisierung), sowie das Konzept der Digital Factory vorangetrieben werden. Innerhalb des Projekts ist eine gemeinsame digitale Plattform der Eisen- und Stahlindustrie geplant, um eine Grundlage für Automatisierung, Digitalisierung bis hin zur intelligenten Fertigung zu schaffen.

Auch deutsche Forschungsinstitute treiben die Industrie 4.0 in China voran: Das Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik IML erkundet zusammen mit Haushaltsgroßgeräten-Hersteller Haier die Internet-basierte Fertigung, mit Fokus auf Schnittstellen zwischen vernetzter Fabrik und Online-Handelskanälen. Haiers vernetzte Waschmaschinenfabrik kooperiert dabei auch mit Siemens, Bosch, SAP und GE. Einen Ausblick auf die globalen Auswirkungen gibt die Studie „Industrie 4.0 im globalen Kontext“, die Verfasser der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften Acatech sehen kurz bis mittelfristig zahlreiche Chancen für Deutschland: Zum einen ließen sich Absatzpotenziale für Industriesoftware oder Automatisierungstechnik erschließen, zum anderen könne die hohe Umsetzungsgeschwindigkeit des chinesischen Marktes für die Entwicklung eigener Industrie-4.0-Lösungen oder die Verbreitung von entsprechenden Normen und Standards genutzt werden. Langfristig werde die geplante Transformation der chinesischen Wirtschaft das Land jedoch zu einem ernst zu nehmenden Konkurrenten machen.

Details zu weiteren Deutsch-Chinesischen Kooperationen hat die Plattform Industrie 4.0 zusammengefasst:

„In manchen Teilen Chinas kämpft man noch gegen Hungersnöte, andere verfügen schon über viel Industrie, aber nur Low-Level und wieder andere sind genauso modern wie führende Industrienationen.“