Digitalisierung souverän gestalten

Digitale Technologien und ihre Auswirkungen auf Arbeitsverhältnisse beschäftigen aktuell viele Branchen. Fachkräfte ebenso wie Manager können jedoch schwer einschätzen, was für sie und ihr Unternehmen – insbesondere für kleinere Unternehmen – nötig ist, um inmitten der Digitalisierung weiterhin souverän zu agieren. Digitale Souveränität bedeutet in diesem Kontext, den Überblick über neue technische Möglichkeiten zu behalten, um informiert entscheiden und zwischen alternativen digitalen Angeboten das Passende für das eigene Unternehmen auswählen zu können. Im Fokus des Beitrags stehen KMU im Werkzeugmaschinenbau, denn gerade dieser Industriezweig steht seit vielen Jahrzehnten für das Gestaltungsprinzip der Souveränität von Menschen im Umgang mit Maschinen ein. Hochqualifiziertes Fachpersonal wird in diesem Bereich stetig an hochtechnisierten Maschinen aus- und weitergebildet. Dieser Umstand führt dazu, dass im Werkzeugmaschinenbau Hightech mit hoher Flexibilität angeboten werden kann. Auf der Grundlage von Literaturrecherchen und Experteninterviews aus den Bereichen Produktionstechnik, Arbeitswissenschaften und Geschäftsmodellentwicklung wurden Themen und Trends identifiziert, die mit der Frage nach digitaler Souveränität im Zusammenhang stehen: rechtliche Rahmenbedingungen, Datenschutz, digitaler Kompetenzaufbau und -entwicklung, Datenspeicherkonzept, globaler Wettbewerb, Unternehmensgröße und damit verbundene Handlungsspielräume, Unternehmenskollaborationen, Austausch von Informationen zwischen den Unternehmen, Individualisierung von KI-basierten Technologien. Es zeigt sich, dass „digitale Souveränität” ein zukünftiges Gestaltungsprinzip digitaler Systeme werden könnte, das gerade für KMU im Werkzeugmaschinenbau innovationsfördernde Auswirkungen haben kann.

Die stetig fortschreitende Digitalisierung verändert in einem hohen Tempo das Geschäftsumfeld produzierender Unternehmen. Die weite Verbreitung digitaler Technologien führt dazu, dass stetig mehr Daten erhoben und gespeichert werden. Eine zielgerichtete Auswertung und Nutzung dieser Datenspeicher mittels Maschinellen Lernens (ML) eröffnet bisher unbekannte Potenziale zur Wissensgewinnung. Die technische Entwicklung schreitet jedoch in einem solch hohen Tempo voran, dass stets neue Herausforderungen hinsichtlich der Kompetenzentwicklung der Beschäftigten entstehen. Insbesondere die Bewertung der Möglichkeiten des ML sowie die Anwendung datengetriebener Methoden zur Lösung von Problemen in Fertigung und Montage rücken in den Vordergrund. Dies betrifft sowohl Anlagennutzende als auch Anlagenherstellende welche zunehmend unter Druck geraten, ML-basierte Services und Dienstleistungen mit ihren Fertigungsanlagen anzubieten. Eine erwachsende Tendenz ist daher, solche Tätigkeiten an externe Dienstleister auszulagern und somit das zukünftige Gut Daten aus der Hand zu geben. Zur Wahrung und Sicherstellung der digitalen Souveränität ist es jedoch erforderlich, Kompetenzen innerhalb der produzierenden Unternehmen zu entwickeln, um weiterhin die Hoheit über die eigenen Daten zu bewahren. Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über aktuelle Entwicklungen der Kompetenzentwicklung und einen Ausblick, welche künftigen Schritte erforderlich sein werden.

Heutige Methoden der Programmierung von Produktionsmaschinen erfordern großen manuellen Aufwand. Dies hat zur Konsequenz, dass der Einsatz heutiger Automatisierungslösungen nur bei großen Stückzahlen wirtschaftlich ist. Im Zuge der Massenpersonalisierung kommt es gleichzeitig zu immer höheren Anforderungen an die Flexibilität der Produktion. Damit kann der Produktionsstandort Deutschland nur mittels einer gesteigerten digitalen Souveränität über die eigenen Produktionsmaschinen durch eine aufwandsreduzierte, flexible Programmiermöglichkeit von Produktionsmaschinen gehalten werden.

Zur Reduzierung des Programmieraufwands sind Methoden des Maschinellen Lernens geeignet, insbesondere das Teilgebiet des Reinforcement Learning (RL). Beides verspricht eine deutlich gesteigerte Produktivität. Im Folgenden werden die Möglichkeiten und die Hindernisse auf dem Weg zur RL-gestützten, flexiblen, autonom handelnden Produktionsmaschine analysiert.

Besonders im Fokus stehen dabei Aspekte der Zuverlässigkeit von Systemen aus dem Feld der Künstlichen Intelligenz (KI). Ein zentraler Aspekt der Zuverlässigkeit ist die Erklärbarkeit der KI-Systeme. Diese Erklärbarkeit ist wiederum eine tragende Säule der digitalen Souveränität auf der Ebene der das System nutzenden Menschen.

Der Megatrend Digitalisierung durchdringt alle Bereiche des täglichen Lebens von Unternehmen und Individuen. Insbesondere das produzierende Gewerbe befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel. Die Digitalisierung löst als Schlüsseltreiber der Innovationen des 21. Jahrhunderts grundlegende Veränderungen in der Produktentstehung aus. Auf der einen Seite bieten sich zahlreiche Erfolg versprechende Möglichkeiten durch den Einsatz neuer Technologien, eingebetteter Systeme und neuer Ansätze in der Datenverarbeitung. Auf der anderen Seite steigt dadurch aber auch die Komplexität der intelligenten, technischen Systeme. Immer kürzer werdende Entwicklungszyklen, immer größere Datenmengen sowie die steigende Komplexität der neuen Marktleistungen stellen Unternehmen vor große Herausforderungen. Die Entwicklung, Implementierung und Nutzung von Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI) eröffnet Unternehmen die Möglichkeit, nicht nur diese Herausforderungen zu meistern, sondern auch vielfältige Nutzenpotenziale in der Produktentstehung zu erschließen. Dies ist Gegenstand des vorliegenden Beitrags. Zunächst wird daher das Spannungsfeld aus KI und Produktentstehung analysiert. Überdies werden die mit der Einführung, Entwicklung und Nutzung von KI-Anwendungen verbundenen Potenziale und Herausforderungen gezeigt. Abschließend werden auf dieser Basis Forschungsfelder für KI in der strategischen Produktplanung abgeleitet. Aspekte der digitalen Souveränität und verwandte Themen – wie Erklärbarkeit der KI-Anwendungen und Verfügbarkeit interner Kompetenzen – spielen eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, Potenziale der KI für die strategische Produktplanung zu nutzen.

Der Einsatz von Informationstechnologien im Unternehmenskontext hat eine weitreichende Vernetzung von Unternehmen, Personen und Objekten zur Folge und erfordert entsprechend den Aufbau notwendiger technologischer Fähigkeiten und Ressourcen, um unabhängig und eigenständig zu handeln, d. h. digital souverän zu sein. Aufgrund der engen Zusammenarbeit von Anbieter und Kunde im Industriegüterkontext müssen Industriegüteranbieter nicht nur die eigene digitale Souveränität, sondern auch die digitale Souveränität des Kunden entwickeln. Wesentliche Voraussetzung der kundenseitigen digitalen Souveränität ist die Existenz der notwendigen Kompetenzen sowie das Vorhandensein des erforderlichen Wissens, um souverän handeln zu können. Die Kompetenzen und das Wissen können dabei von den Kunden zum einen selbst erlernt werden, zum anderen können Industriegüteranbieter durch eine systematische Kundenentwicklung den Aufbau der digitalen Souveränität von Kunden aktiv unterstützen. Ziel ist es daher, mögliche Instrumente der Kundenentwicklung zu analysieren, um den Kunden beim Aufbau von notwendigem Wissen und Kompetenzen für die Ausübung der digitalen Souveränität zu unterstützen.

Ausgehend von einer konkreten Diskussion in der Luftfahrtbranche über Zugriffs- und Nutzungsrechte an den Daten, die durch Flugzeuge generiert werden, nimmt dieser Beitrag die rechtlichen Aspekte rund um das Thema „Datenhoheit“ in den Blick. Aufbauend auf einer Darstellung der gegenwärtigen Rechts- und Interessenlage, allgemein und insbesondere in der Dreieckskonstellation Maschinenhersteller-Plattformbetreiber-Maschinennutzer in Bezug auf Rechte an Daten, werden Hinweise für eine mögliche vertragliche Ausgestaltung gegeben und bestehende Regelungslücken einschließlich ihrer möglichen Folgen aufgezeigt. Ferner wird kurz auf weitere, vom Ausgangsproblem mittelbar betroffene juristische Fragen eingegangen. Schließlich erfolgt eine Auseinandersetzung mit möglichen Ansätzen zur Beseitigung der bestehenden Regelungslücken, Rechtsunsicherheiten und daraus resultierender Probleme.

Der Einzug digitaler Technologien in die Baubranche verändert mit den Beziehungen zwischen Menschen und Maschinen auch die Handlungsfähigkeit der Beschäftigten. Neben Chancen auf Entlastung von schwerer Arbeit und eine verbesserte Repräsentation komplexer Bauwelten steht die Herausforderung, die hohen Sicherheits- und Qualitätsanforderungen für langlebige Bauprojekte ohne oder mit nur wenigen menschlichen Eingriffen zu erfüllen. Dafür kommt es auf eine kluge Integration von menschlicher und künstlicher Intelligenz an, bei der ausreichend Handlungsfähigkeit und -kompetenz auf Seiten der menschlichen Maschinensteuerung verbleibt. In unserem Beitrag diskutieren wir drei (Ideal-)Typen von Mensch-Maschine-Beziehungen und ihre Implikationen für Handlungsfähigkeit und Resilienz in künftigen Bauwelten. Dabei wird die Bedeutung vertrauenswürdiger und lernförderlicher Konfigurationen der Mensch-Maschine-Kooperationen herausgestellt.

Digitalisierung und Industrie 4.0 spielen im Rahmen der digitalen Vernetzung eine immer größere Rolle für den Maschinen- und Anlagenbau – und das sowohl als Anbieter als auch als Anwender digitaler Produkte. Digitale Geschäftsmodelle und neue Wettbewerber aus dem Bereich digitaler Plattformen stellen zunehmend Herausforderungen für die Maschinenbauunternehmen dar. Der Beitrag befasst sich mit den Digitalisierungsstrategien der Maschinenbauunternehmen ebenso wie mit dem Stand der Digitalisierung bei den Prozessen, Produkten und Geschäftsmodellen. Es werden Wirkungen der digitalen Transformation auf Beschäftigung untersucht sowie arbeits- und beschäftigungspolitische Herausforderungen in der Branche aus Sicht von Mitbestimmungsakteuren diskutiert. Daraus werden Gestaltungsfelder und strategische Orientierungen für die Mitbestimmungsträger erarbeitet.

Damit Deutschland nachhaltiger Wirtschaftsraum bleibt, muss in Forschung und Entwicklung, Geschäftsmodellinnovation und Kompetenzentwicklung im Bereich hybrider Leistungsbündel sowie der Plattform-Ökosysteme breitflächig investiert werden.

Dahinter steht das Ziel, Deutschland wieder zu einer der führenden Technologienationen zu machen, denn diese Position hat Deutschland, als die Digitalisierung Einzug erhielt, in vielen Feldern verloren. Nun gilt es, Boden wieder gut zu machen und nach den Bereichen Daten-Hosting und B2C-Plattformen, die fest in US-amerikanischer und chinesischer Hand sind, jetzt das bedeutende Feld der Plattform-Ökonomie zu gestalten, in denen Prozess-Know-how mit Fertigungs-Wissen kombiniert wird, Expertenwissen im Anlagenbau und Produktionsplanung zusammenkommen sowie die Erfahrungen mit produktionsnahen und produktspezifischen Dienstleistungen die Basis hybrider Leistungsbündel darstellen. Der Wettkampf um dieses weltweit bedeutende, weiße Feld auf der Landkarte der webbasierten und mit Plattformen verbundenen Business Ecosystems und mit diesen den hybriden Leistungsbündel im B2B- sowie B2C-Bereich, hat gerade erst begonnen – und Deutschland startet dazu aus einer hervorragenden Ausgangslage.

Damit diese Pole-Position ausgebaut werden kann, müssen die technologischen Enabler (Modularität, Konnektivität, Digitaler Zwilling und Autonomie) sowie die Geschäftsmodell-Enabler (Denken in Geschäftsmodellen, Resilienz sowie Wertschöpfungsnetze und Plattform-Ökonomie) konsequent angegangen werden. Dabei wird die Fähigkeit, Kooperationen einzugehen, zu einer Kernkompetenz, denn nur durch das schnelle, flexible Zusammenbringen von Kompetenzen, schaffen wir den eigentlichen und nicht schnell kopierbaren Mehrwert für hybride Leistungsbündel, in denen physische Produkte und smarte Services verschmelzen und neue Geschäftsmodelle ermöglicht werden.

Offene Datennetze, die Bereitschaft, Daten zu teilen und Open-Source-Ansätze werden mit diesen Kooperationen zur kritischen Voraussetzung für die Wertschöpfung von heute und morgen. IT Security und Intellectual Property müssen gewahrt bleiben, doch darf die Angst vor dem Missbrauch von Daten nicht dazu führen, dass ad hoc und für spezielle Produkte zu gestaltende Supply Chains nicht organisiert, den wahrgenommenen Kundennutzen bietende Services zu physischen Produkten nicht erstellt oder freie Produktionskapazitäten nicht genutzt werden. „Mehrwert“ heißt morgen „Kooperation“!

Die Förderung der digitalen Souveränität von Personen, die von der Verwendung von Systemen der Künstliche Intelligenz (KI) betroffen sind, wird nur gelingen, wenn die KI selbst die Handlungsfähigkeit und -kompetenz des einzelnen Menschen unterstützt, statt sie seiner Kontrolle zu entziehen. Dies verlangt die Gestaltung von KI für den Menschen mit eingebauter digitaler Souveränität (Sovereignty by Design). Dafür spielt die Schaffung von Rahmenbedingungen aus Standardisierung und Bewertung eine zentrale Rolle.