Das von Fraunhofer initiierte Projekt „Industrial Data Space“ setzt sich zum Ziel, einen sicheren virtuellen Raum zu schaffen.
Vision von Reife

Wo Sorgfalt Methode hat.

Daran, dass deutsche Unternehmen reihenweise zur Weltspitze zählen, haben Fraunhofer-Forscher einen nicht unbeträchtlichen Anteil. Aber ist die deutsche Wirtschaft innovativ genug, um bei der Digitalisierung nicht ins Hintertreffen zu geraten?
Autor: Prof. Dr.-Ing. Reimund Neugebauer
Fotos: Ines Escherich/Fraunhofer, ToKo, Natalie Bothur, Scheer Group, Festo AG
Illustration: Andrew Timmins
Prof. Dr.-Ing. Reimund Neugebauer
Prof. Dr.-Ing. Reimund Neugebauer leitete über 20 Jahre lang das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik. Er ist einer der beiden Vorsitzenden des Hightech-Forums, das die Bundesregierung zu allen Themen der Hightechstrategie berät. Seit 2012 amtiert er als Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft.
Es ist fast schon zum Ritual geworden: die Klage über die angeblich mangelnde Innovationskraft in Deutschland. Vor allem unsere Mittelständler seien zu langsam und zu schwerfällig, um sich gegen angloamerikanische oder asiatische Unternehmen durchzusetzen. Als Gegenbeispiel wird dann gerne das Start-up aus dem Silicon Valley angeführt, das mit genialen Innovationen und disruptiven Geschäftsmodellen eine ganze Branche aufmischt. Was ist dran an solchen Klischees? Wie weit hinkt Deutschland – Stichwort digitale Transformation – tatsächlich hinterher? Aus meiner Sicht bietet sich ein wesentlich differenzierteres Bild – und vor allem ein wesentlich positiveres für die deutsche Wirtschaft. Im Jahr 2015 haben Unternehmen etwa 157 Milliarden Euro in die Entwicklung neuer Produkte investiert, mehr als je zuvor. 2017 sollen die Ausgaben auf 165,7 Milliarden Euro steigen. Der Anteil der Innovationsausgaben am Umsatz stieg auf drei Prozent, auch das ein neuer Höchststand. Allein diese Zahlen aus der aktuellen Studie des Zentrums für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW) belegen die hohe Innovationskraft Deutschlands.

MISSVERSTÄNDNIS ZWISCHEN SOLL & IST

Aber woher rührt dann das eher undifferenzierte Bild, das zum Zahlenwerk des ZEW so gar nicht passt? Vor allem daher, dass die Stärken Deutschlands überall dort liegen, wo wenig Glamour, aber viel Qualität gefragt ist. In hochwertiger und effizienter Fertigung beispielsweise. Oder auch bei systemnaher Software, den „embedded systems“, mit denen unsere Industrie etwa beim Automobilbau ihre Stärken ausspielt. Deutschlands tiefes Know-how im Bereich Sensoren, Aktoren und Datenerfassung ist eine hervorragende Ausgangsbasis für den Megatrend Industrie 4.0, hin zur sich selbst organisierenden Fabrik(ation), die jederzeit agil auf Änderungswünsche bei der Produktion reagiert.
Visionen wie diese in marktreife Lösungen zu verwandeln ist der Auftrag von Fraunhofer. Ein konkretes Beispiel ist eine Technik unseres Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK, bei der die gesamte reale Fertigungsanlage auf virtueller Ebene visualisiert wird. Dabei registriert eine Vielzahl von Sensoren den Betriebszustand der Maschinen und gibt die Daten in industriekompatiblen Standardformaten und Protokollen an das Kontrollzentrum weiter. So entsteht ein digitaler Zwilling, in dem der Mensch den Ablauf der Produktion nahezu in Echtzeit überblickt und bei Bedarf eingreifen kann. Im Ergebnis wird es damit möglich, Einzelstücke und Sonderanfertigungen herzustellen, ohne dass deshalb die ganze Produktion gestoppt werden muss.

ARBEITEN AM HIGHSPEED-LIMIT 5G

Doch dafür zwingende Voraussetzung – im Sinne von Industrie 4.0 – ist ein echtes Highspeed-Internet mit kurzen Latenzzeiten. Deshalb arbeiten auch wir von Fraunhofer an der Mobilfunktechnik 5G, die mit mehr als zehn Gigabit pro Sekunde um den Faktor 100 schneller ist als aktuelle LTE-Netze. Damit sind Latenzzeiten von einer Millisekunde oder kürzer realisierbar. Basierend darauf wird eine entscheidende Plattform für Echtzeitanwendungen geschaffen, die in der Telemedizin, bei selbstfahrenden Autos, im Bereich smartes Wohnen oder beim Einsatz in digitalen Fabriken unerlässlich für eine sichere Prozesssteuerung sind. Ein komplexes Vorhaben, bei dem gleich mehrere Fraunhofer-Institute mit Firmen wie Ericsson, Huawei, Alcatel-Lucent oder der Deutschen Telekom eng zusammenarbeiten. Gleiches gilt für das Stichwort Sicherheit, dem im Kontext solch datenintensiver Anwendungen in Industrie und Wirtschaft eine herausragende Rolle zukommt. Ganz konkret ist es hier das von Fraunhofer initiierte Projekt „Industrial Data Space“. Ziel ist, gemeinsam mit Industriepartnern und Unterstützung der Bundesregierung einen sicheren virtuellen Raum zu schaffen, in dem Unternehmen und Geschäftspartner gemeinsam an Projekten arbeiten und dabei Daten austauschen, ohne die Kontrolle über ihre Daten aus der Hand zu geben. Das funktioniert mithilfe von Software-Konnektoren, die Informationen nur zwischen Partnern mit zertifizierter Identität vernetzen. Somit behalten die Unternehmen ihre volle Datensouveränität. Die Federführung bei „Industrial Data Space“ haben die Fraunhofer-Institute für Materialfluss und Logistik IML sowie für Software- und Systemtechnik ISST. Dies sind nur einige Beispiele für das immense Hightech-Know-how, das die deutsche Wirtschaft in die Waagschale werfen kann.
Aber es gibt auch Schwachstellen, ergo eine To-do-Liste, die ich sehe. Bei Smart Data, also der Analyse und Mustererkennung in großen Datenbeständen, verfügen US-Unternehmen über einen Vorsprung. Die Entwicklung komplexer Algorithmen für die Datenanalyse und Methoden für das Maschinelle Lernen, insbesondere beim Deep Learning, sollten daher eine Top-Priorität werden. Auch deshalb haben wir bei Fraunhofer 28 unserer Institute zu einer Big-Data-Allianz zusammengeführt, die nicht nur an neuen Methoden des Maschinellen Lernens (insbesondere Deep Learning) forschen, sondern auch Unternehmen darin unterstützen, ihre Geschäftsmodelle mit Big-Data-Lösungen zu optimieren. Ein weiteres Beispiel für unsere zahlreichen Initiativen ist das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS, das gezielt Schulungen für Data-Scientists und -Analysten anbietet.

HAND IN HAND MIT DER WIRTSCHAFT

Schulungen, Trainings, Vorbereitungen sind ein Feld, das direkt zu einer der vielleicht wichtigsten Stärken Deutschlands zählt: der Fähigkeit, technologische Herausforderungen sorgfältig und methodisch anzugehen. Wenn dieserart „deutsche Gründlichkeit“ den Eindruck bedient, dass wir zu langsam seien, müssen wir uns besser verkaufen. Auch dazu jeden falls wird die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren knapp 70 Instituten, davon allein 20 IT-Instituten, ihre wissenschaftliche Exzellenz beisteuern und in engem Schulterschluss mit der Wirtschaft technologische Innovationen entwickeln, die als Basis für neue digitale Geschäftsmodelle dienen. Und wenn es nach uns geht, sehr gern auch solche, die schnell den Weg auf die Straße finden.

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