Organisationale Ambidextrie als Erfolgsfaktor für KI-basierte Innovationen in der Produktion: Das Audi Production Lab

Produzierende Unternehmen stehen unter stetigem Kostendruck und sind daher fortwährend bestrebt die Effizienz ihrer Wertschöpfungsprozesse zu steigern. Um wettbewerbsfähig zu bleiben ist es daher unabdingbar neue Technologien zu erschließen und diese nutzenbringend im Unternehmen einzusetzen. Im Verlauf des letzten Jahrhunderts hat der technologische Fortschritt bereits zu mehreren industriellen Revolutionen geführt, in denen die Produktionsstätten durch Realisierung technologischer Innovationen tiefgreifend verändert wurden (Dwivedi et al. 2021). Mechanisierung, Massenproduktion und Automatisierung haben das heutige Produktionsumfeld geformt und Fertigungsprozesse sind nach den Prinzipien des Lean Manufacturing, Six Sigma und Total Quality Management standardisiert, optimiert und auf Effizienz getrimmt. Leistungskennzahlen wie Stückzahl, Zykluszeit, Stillstandszeit oder OEE (Overall Equipment Effectiveness) gelten als zentrale Steuergrößen in modernen Produktionssystemen. Heute investieren Unternehmen stark in digitale Technologien, zum Beispiel in den Bereichen Virtualisierung, Big Data, Cloud und Künstliche Intelligenz (KI). Durch die zunehmende Datenverfügbarkeit, steigende Rechenleistungen und Weiterentwicklungen im Bereich der Algorithmik werden insbesondere KI-Technologien seit einigen Jahren verstärkt industriell nutzbar. KI ermöglicht die Automatisierung von Funktionen, die bisher nur mit kognitiven menschlichen Fähigkeiten ausgeführt werden konnten; beispielsweise das Erfassen und Wahrnehmen der Umwelt oder auch das Problemlösen, Lernen und Entscheiden (Benbya et al. 2021).

Exemplarische Einsatzbereiche von KI in der Produktion sind die prädiktive Wartung von Maschinen, die Vorhersage von Störungen, die Automatisierung von Entscheidungen in der Produktionssteuerung, Materialdisposition, Qualitätsüberwachung oder auch die (teil-)automatisierte Prozessoptimierung. Diese generelle Anwendungsbreite von KI weckt sehr hohe Erwartungen (Winkler et al. 2019). Doch letztendlich können Unternehmen mit neuen (KI-)Technologien erst dann erfolgreich werden, wenn anfängliche Ideen zu Innovationen ausgearbeitet werden, die im realen Produktionsumfeld positiv auf die jeweiligen Unternehmensziele einzahlen. Dazu benötigen Unternehmen ein differenziertes Verständnis der technologischen Möglichkeiten und der damit verbundenen spezifischen Fragestellungen, wobei gleichzeitig die Kosten einer potenziellen Lösung nicht außer Acht gelassen werden dürfen (Canhoto und Clear 2020). Potenzielle Use Cases müssen in einem konkreten Fertigungskontext bezogen auf eine konkrete Aufgabe bewertet und mit alternativen Lösungsmöglichkeiten verglichen werden.

Daraus ergeben sich für produzierende Unternehmen zwei grundlegende Fragestellungen. Erstens, wie können sie sich organisatorisch aufstellen und strukturieren, um innovative Konzepte und Use Cases für ihren individuellen Unternehmenskontext zu entwickeln und zu erproben, ohne dabei den produktiven Betrieb zu beeinträchtigen? Zweitens, welche Fragestellungen müssen sie im Rahmen von KI-basierten Innovationen bearbeiten und explorieren, um wertstiftende und unternehmerisch verwertbare Innovationen hervorzubringen? Als Antwort darauf liefert der vorliegende Beitrag mit dem Audi Production Lab (P-Lab) ein Praxisbeispiel für erfolgreich praktizierte organisationale Ambidextrie im Innovationsmanagement im Kontext der Automobilproduktion. Der Beitrag gliedert sich wie folgt: In Abschn. 2 wird das Konzept der organisationalen Ambidextrie eingeführt und dessen Relevanz für Produktionsinnovationen erläutert. In Abschn. 3 wird das Audi P‑Lab vorgestellt und portraitiert. In Abschn. 4 werden KI-spezifische Eigenschaften und damit einhergehende Herausforderungen in KI-basierten Innovationen skizziert; anschließend wird die Operationalisierung organisationaler Ambidextrie illustriert, indem die zentralen Innovationsaktivitäten des Audi P‑Labs im Zusammenhang mit KI-basierten Innovationen herausgearbeitet werden. Abschn. 5 fasst die identifizierten Erfolgsfaktoren KI-basierter Innovationen zusammen. Im abschließenden Abschn. 6 endet der Beitrag mit einer kritischen Diskussion und gibt Ausblick auf künftige Herausforderungen.

Für einen wertorientierten Einsatz neuer Technologien ist es für (fertigende) Unternehmen entscheidend sich mit neuen Technologien im unternehmensspezifischen Fertigungskontext und bezogen auf definierte Aufgaben und Fragestellung auseinanderzusetzen. So kann ein tiefgreifenderes Verständnis darüber erlangt werden, welche neuen Wertschöpfungsmechanismen durch die Nutzung von neuen Technologien in der Fertigung realisiert werden können. Denn der Hype rund um neue, heute insbesondere KI-basierte Technologien, kann schnell zu überhöhten Erwartungen¹ führen, sodass Technologien allzu schnell zur Projektionsfläche unterschiedlichster Wünsche und Bedürfnisse werden. Das konkrete Problem im konkreten Kontext kann dabei schnell vernachlässigt werden. Die Exploration neuer Technologien sowie die Entwicklung und Erprobung neuer Innovationen für den Einsatz im hoch performanten Produktionsumfeld stellt für produzierende Unternehmen damit eine entscheidende strategische Fähigkeit dar und bildet einen differenzierenden Wettbewerbsfaktor.

Eine Möglichkeit die Exploration parallel zu den produktiven, auf Effizienz getrimmten Fertigungsprozessen zu organisieren, ist die sogenannte organisationale Ambidextrie. Ambidextrie ist ein weit verbreitetes und umfassend² behandeltes Forschungsfeld in der Betriebswirtschaftslehre. Ambidextrie ([lat.]; ambo + dextera = Beidhändigkeit) beschreibt die Fähigkeit eines Unternehmens Exploration und Exploitation zeitglich und in ausgewogener Art und Weise zu betreiben (Kauppila 2010). Explorative Tätigkeiten umfassen die Erschließung und Erprobung neuer Technologien und der damit einhergehenden Veränderungspotentiale. Exploitative Tätigkeiten im Rahmen des Kerngeschäfts umfassen die Erwirtschaftung von Gewinnen sowie den Fokus auf Optimierung und Steigerung von Effizienzen. Aus einem anderen Blickwinkel betrachtet, beschreibt Ambidextrie das Vermögen eines Unternehmens sowohl bestehendes Wissen zu nutzen und zu verfeinern (Exploitation) als auch zeitgleich neues Wissen zu erzeugen, Wissensdefizite zu beseitigen bzw. neue Erkenntnisse durch geeignete Tätigkeiten (Exploration) aufzubauen (Turner et al. 2013). Die explorativen Tätigkeiten zielen demnach darauf ab das Problemverständnis zu erweitern und neue Erkenntnisse zu gewinnen, die dann das weitere Innovationsdesign informieren. So kann beispielsweise nachgewiesen werden, ob bzw. unter welchen Voraussetzungen ein konkreter Use Case innerhalb der unternehmensspezifischen Rahmenbedingungen und Zielgrößen technisch und wirtschaftlich machbar ist (Abb. 1).

Das Audi Production Lab (P-Lab) wurde 2012 im Ingolstädter Stammwerk der AUDI AG gegründet und bietet seither Infrastruktur und organisatorisch verankerte Start-up-Gedankenkultur für Innovationen im Kontext der Produktion (Audi 2022). Neue Produktionsinnovationen sollen dabei helfen die Effizienz, Ergonomie, Flexibilität sowie die Qualität der weltweiten Audi Produktionen zu optimieren. Das umfasst unter anderem die zunehmende Vernetzung und Virtualisierung der Shopfloor-IT sowie die Senkung der Fabrikkosten, beispielsweise durch Automatisierung und Integration von cloudbasierten Softwarelösungen. Hierzu erarbeitet das P‑Lab zusammen mit seinen Schnittstellenpartner_innen sowohl geschäfts- als auch technologiegetriebene Anwendungsfälle und ordnet diese in den größeren strategischen Kontext des Unternehmens ein. Ziel ist es neue Technologien zu identifizieren und diese dann in Form von Innovationen serientauglich in die produktiven Produktionsprozesse zu überführen (Audi 2022).

Das P‑Lab ist bei Audi eine Unterabteilung in der Technologieentwicklung im Bereich der Produktion und Logistik und beschäftigt sich mit neuen Trends und Technologien, die noch keine organisatorische Heimat haben. Durch die organisationale Nähe zum internen Kunden, also der Produktion, bekommen das Technologie- und Innovationsmanagement sowie damit einhergehende Investitionsentscheidungen bereits in einer sehr frühen Phase einen festen Platz auf der Agenda der Audi-Entscheidungsträger_innen. Dies fördert die frühzeitige Auseinandersetzung mit neuen Technologien sowie die Entwicklung und Erprobung von produktionsrelevanten Use Cases. Das P‑Lab arbeitet weltweit eng verzahnt mit Produktionsexpert_innen zusammen und unterstützt damit den übergreifenden Innovationsaustausch über alle Audi Produktionsstandorte. Außerdem arbeitet das P‑Lab mit zahlreichen externen Anbietern, Start-ups und Universitäten zusammen, um das Screening und Scouting neuer Technologien sowie den Wissensaustausch über die Unternehmensgrenzen hinweg zu fördern. So steigt die Zahl der heute rund 30 festen Mitarbeiter_innen im P‑Lab durch Einbindung temporärer Nutzer_innen und Projektbeteiligter um ein Vielfaches (Audi 2021).

Die Realisierung neuer technologischer Innovationen dient bei Audi nicht dem Selbstzweck, sondern muss letztendlich zu einer Wertrealisierung im produktiven Betrieb führen (Audi 2021). Das bedingt den Übergang von explorativen Aktivitäten zu verwertenden Geschäftsprozessen, also von der Idee bis zur Realisierung entsprechender Innovationen in der Produktion. Unter Berücksichtigung begrenzter finanzieller und personeller Ressourcen beinhaltet das Innovationsmanagement auch eine Priorisierung von Technologien und die Ressourcenzuweisung zu ausgewählten, besonders relevanten Projekten. Um das Wertpotenzial einer Technologie für Audi abzuschätzen und zu quantifizieren, ist das Prozess- und Erfahrungswissen sowie die fachliche Expertise der Produktionsexpert_innen fundamental. Umso wichtiger ist es die Expert_innen aus den Fachbereichen sowie potenzielle Nutzer_innen frühzeitig in die Innovationsaktivitäten einzubinden, was Audi mit einem internen (Technologie‑)Auftragsprozess sicherstellt.

In einer frühen Phase ist das Ziel des P‑Labs zunächst kein fertiges Produkt, sondern der Aufbau von Fähigkeiten und Wissen über geeignete Technologien, die Durchführung von Vorüberlegungen und die frühzeitige Validierung von potenziellen Anwendungsfällen. Außerdem werden Erkenntnisse zu prozessualen Anforderungen an eine potenzielle Serienlösung identifiziert. Dies ermöglicht die Bewertung von Use Cases mit einem höheren Reifegrad sowie eine genauere Kostenschätzung im Zuge der Gestaltung eines ganzheitlichen Technologie-Portfolios. Das Scheitern eines Versuchs ist dabei eingeplant und gilt als naturgemäßer Charakter der explorativen Phase, ebenso wie die kurzfristige Inbetriebnahme modifizierter Testaufbauten. Dieses explorative Vorgehen wäre in einer produktiven Umgebung nicht möglich und widerspricht der Logik eines stabilen, optimierten und fehlerfreien Produktivbetriebs (Audi 2021).

In diesem Beitrag wird am Beispiel des Audi P‑Labs gezeigt, wie (organisationale) Ambidextrie in der hoch technologisierten Automobilindustrie realisiert werden kann: Das Audi P‑Lab ist das Bindeglied zwischen Idee und Serienfertigung (Audi 2021). Doch warum beschäftigt sich die AUDI AG so umfassend mit neuen Produktionsinnovationen und leistet sich hierfür seit über 10 Jahren eine eigene organisatorische Innovationseinheit? Nachfolgend werden drei grundlegende Erfolgsfaktoren zusammengefasst, mit welchen das P‑Lab die Audi-Innovationsfähigkeit in der Produktion im Sinne der organisationalen Ambidextrie fördert. Diese Erfolgsfaktoren können anderen produzierenden Unternehmen einen übergeordneten Orientierungsrahmen bieten:

Der technologische Wandel schreitet rasant voran und digitale Technologien stehen heute im Fokus vieler Innovationsprojekte in der industriellen Fertigung. Die Fähigkeit eines Unternehmens, einen guten Fit zwischen neuen Technologien und verwertenden Geschäftsprozessen in einem gegebenen organisatorischen Kontext herzustellen, kann dabei über Erfolg und Misserfolg entscheiden (Bednar und Welch 2020). Das Ziel ist eine Balance aus Effizienz und Innovationskraft, was als Ambidextrie zusammengefasst werden kann.

Mit dem vorliegenden Beitrag wird ein praktischer Erfahrungsbericht erfolgreich praktizierter organisationaler Ambidextrie am Beispiel des Audi Production Labs geliefert. Der Fokus liegt dabei auf der Frage, welche neuartigen Herausforderungen KI in das Innovationsmanagement induziert und wie diese bewältigt werden können. Hierzu wurden drei zentrale Fragen thematisiert: (1) Wie können KI-geeignete Fragestellungen identifiziert werden? (2) Wie können KI-Proof-of-Concepts entwickelt werden? (3) Wie können KI-Lösungen produktiv implementiert werden? Zudem wurde die Operationalisierung des Ideen- und Innovationsmanagements anhand typischer Innovationsaktivitäten in Gegenwart KI-basierter Innovationen im Kontext der Produktion illustriert. Damit verdeutlicht der Beitrag, wie produzierende Unternehmen potenzielle Innovationspfade explorieren können, ohne dabei das eigene Kerngeschäft zu gefährden.

Der Fortschritt digitaler Technologien manifestiert sich nicht nur durch technologischen Fortschritt per se, sondern insbesondere durch die Anwendung und Implementierung technologischer Innovationen in den produktiven Geschäftsprozessen. Hierbei geht es nicht nur um technologische Aspekte, sondern vielmehr um die komplementäre Gestaltung von Menschen und Technologien im organisationalen Umfeld, um eine bestmögliche Kombination der menschlichen und maschinellen Fähigkeiten zu erreichen. Diese schnittstellenübergreifende Herausforderung können Unternehmen nur von innen heraus erfolgreich gestalten. Damit ist die digitale Transformation ein soziotechnischer Aushandlungsprozess, der in jedem Unternehmen individuell gestalten werden muss. Innovationskraft, Innovationskultur und Innovationsnetzwerke bilden entscheidende Wettbewerbsvorteile.