Von evolutionären zu revolutionären Innovationen Herausforderung für die berufliche Entwicklung

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1 Von evolutionären zu revolutionären Innovationen Herausforderung für die berufliche Entwicklung Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dieter Spath Fraunhofer IAO

2 Es ist verrückt, die Dinge immer gleich zu machen und dabei auf andere Ergebnisse zu hoffen. Albert Einstein

3 Zur Situation: Menschen brauchen Zukunft Zukunft braucht Innovation

4 Relevante Megatrends bis zum Jahr 2050 Weltenergiebedarf Trinkwasserbedarf Demografisch e Entwicklung Wirtschaftsstrukturwandel Shanghai Hohe Bevölkerungsdichten Weltweiter Warenaustausch Digitale Vernetzung Wohnstandards in Entwicklungsländern Globale Migrationsprozesse Wohnstandards in Europa Elektromobilität bis 2020 Städte als Entscheidungsträger

5 Wo steht Deutschland im internationalen Vergleich? Forschungsausgaben steigen auf historischen Rekordwert Im Jahr 2011 sind die Ausgaben für Forschung und Entwicklung in Deutschland auf einen Rekordwert von über 74,6 Milliarden Euro gestiegen. n Ca. 7 % der weltweiten FuE-Ausgaben entfallen auf Deutschland (2009) n Ca. 25 % der weltweiten FuE-Ausgaben entfallen auf die EU-27 (2009) Anteil weltmarktrelevanter Patente (2011) in % Anteil am Welthandel (2010) in % (forschungs- und entwicklungsintensive Waren) 10,3 9,0 21,3 26,9 12,0 11,8 10,3 5,7 4,1 2,7 2,2 4,9 4,6 8,4 Quelle: BMBF, WIPO 2013

6 Europäischer Innovationsindex (1) Baden-Württemberg 2 (3) Île de France 3 (2) Bayern Spitzengruppe 4 (4) Berlin 5 (6) Finnland Vorderfeld 6 (8) Dänemark Mittelfeld 7 (5) Schweden 8 (7) Hessen Hinterfeld 9 (10) Hamburg Schlussgruppe 10 (11) Luxemburg 11 (20) Spanien Nordost 12 (9) Bremen 13 (24) Frankreich Mitte-Ost 14 (15) Sachsen (14) Nordrhein-Westfalen 16 (13) Vereinigtes Königreich Ost 17 (17) Österreich (16) Comunidad de Madrid 19 (25) Vereinigtes Königreich Südost 20 (30) Slowenien 21 (18) Niedersachsen 22 (27) Belgien 23 (22) Rheinland Pfalz 24 (19) Thüringen 25 (23) Frankreich Südwest (*): Werte in Klammern von 2010 Quelle: Statistisches Landesamt Baden-Württemberg 11/2012

7 Herausforderungen»Märkte von Übermorgen«Gesundheit und Ernährung Bezahlbare Gesundheit Schutz und Sicherheit Erkennen und Beherrschen von Katastrophen Mobilität und Verkehr Emissionsarme, zuverlässige Mobilität in urbanen Räumen Fotos Fraunhofer Information und Kommunikation Energie und Wohnen Verlustarme Erzeugung, Verteilung und Nutzung elektrischer Energie Produktion und Umwelt Produzieren in Kreisläufen

8 5 Bedarfsfelder und 10 Zukunftsprojekte der Hightech-Strategie Energie / Klima Die CO 2 -neutrale, energieeffiziente und klimaangepasste Stadt Gesundheit / Ernährung Auch im Alter ein selbstbestimmtes Leben führen Nachwachsende Rohstoffe als Alternative zum Öl Intelligenter Umbau der Energieversorgung Kommunikation Industrie 4.0 Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft Mobilität Sicherheit Krankheiten besser therapieren mit individualisierter Medizin Mehr Gesundheit durch gezielte Prävention und Ernährung Nachhaltige Mobilität Sichere Identitäten Quelle: BMBF Hightech-Strategie

9 Drei strategische Ansätze der Innovation Bewahrung der Spielberechtigung Ausreichende Investitionen zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit, ohne frühzeitige Festlegung weiterer Aktivitäten Anpassung an die Zukunft Geschwindigkeit, Agilität und Flexibilität zur Erkennung und Verwertung von Chancen in bestehenden Märkten Aktive Zukunftsgestaltung Führungsrolle bei der Bestimmung der Wettbewerbsregeln in der Branche, z.b.: - Standardfestlegung - Nachfragegenerierung Quelle: Fraunhofer IAO in Anlehnung an Courtney/ Kirkland/ Viguerie

10 Innovation braucht Forschung Christine Bärthel

11 Innovationschancen durch neue Technologien

12 Die Evolution von eingebetteten Systemen zum Internet der Dinge Vision: Internet der Dinge Intelligente Umgebung z.b. Smart City Cyber-Physical Systems z.b. Smart Factory, Smart Grid Vernetzte eingebettete Systeme z.b. Intelligente Kreuzung Eingebettete Systeme z.b. Airbag Quelle: PG Kommunikation, DFKI, 2012

13 Industrie 4.0 Cyber-Physical Systems CPS Cyber Physical Systems n sind Produkte mit eingebetteter Hardund Software n haben Sensoren und Aktoren, die auf die physikalische Welt reagieren n nutzen Internetprotokolle und -Dienste zur Vernetzung n interagieren über Anwendungsgrenzen hinweg n steuern Unternehmen und ganze Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit Quellen: und Gausemeier

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15 Cyber-Physical Systems - Anwendungen n Intelligente Stromzähler n Ambient Assisted Living n Vernetzte Navigationssysteme n Fahrerassistenzsysteme n EO smart connecting car Quellen: 1) 2) blogs.bournemouth.ac.uk / nullbarriere.de 3) Geisberger, Broy (Hrsg): agenda CPS/; 4) robotik.dfki-bremen.de

16 Cyber-Physical Systems Neue Geschäftsmodelle n Anreicherung konventioneller Produkte mit CPS-Assistenten n ermöglicht neue Leistungs- und Austauschprozesse: n Apps im Automobil, n Smartphone, Smartdevices, n erfordert neue Kompetenzen und Geschäftsprozesse: n Einbindung von Servicepartnern n Nutzung Open Innovation n Fraktale Leistungsabrechnung online und in Echtzeit n Womit wird zukünftig Geld verdient?

17 Industrie 4.0 Cyber-Physikalische Produktionssysteme Vernetzte Menschen und Objekte entscheiden kooperativ Industrie 4.0 und der Mensch n Vernetzte Objekte triggern und liefern die Informationen und Daten für Entscheidungen n Aufbereitung und Verteilung der Informationen in Echtzeit n Die Menschen / Mitarbeiter entscheiden, einzeln und in Gruppen Das heißt: n Mobile IKT für Mitarbeiter auch im Shopfloor n Zugriff auf Echtzeit-Informationen n Gruppenkommunikation n Social Group Decisions für die effektive Entscheidungsfindung

18 Industrie 4.0 Vernetzte Menschen und Objekte entscheiden kooperativ Magazin auffüllen übernehme ich. Samstag geht leider nicht. Schalt mich an! Ich kann diesen Samstag arbeiten. Magazin leer, bitte auffüllen! Kapazität bis Freitag ausgebucht! Muss in 2h am Warenausgang sein!

19 Acatech bringt Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt INDUSTRIE 4.0 heraus Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 Deutschland als wettbewerbs-fähigen Produktionsstandort sichern n Industrie 4.0 die vierte industrielle Revolution gestalten n Duale Strategie: Leitmarkt und Leitanbieterschaft n Forschungsbedarf n Handlungsfelder und vorläufige Umsetzungsempfehlungen n Stand im internationalen Vergleich n Plattform Industrie 4.0 n Mensch und Technik als neue Kooperationspartner

20 Initialprojekt: KapaflexCy Selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität in Cyber-Physical- Systems Problemlage und Handlungsbedarf: Langsame Kapazitätsanpassung mindert Erträge Schnelle Reaktionen sind teuer Zuwenig Personal = Verzug Ressourceneinsatz Zuviel Personal = Verluste Anteil der Unternehmen, die die Maßnahme Maßnahmen nutzen oft nutzen Interne Maßnahmen Mehrarbeit 99% 55% Überstundenabbau 93% 57% Teilzeit 84% 11% Gleitzeit 75% 31% flexible Jahresarbeitszeit 50% 22% Weitere interne Maßnahmen Verleihung 94% 28% befristete Verträge 67% 6% Heim- und Telearbeit 20% 1% Externalisierung Aushilfen, Werkstudenten 66% 7% Freelancer, Subunternehmer 60% 9% Zeitarbeitnehmer 53% 11% Verleih an Unternehmen 12% 1% Nachfrage Kurze Lieferzeiten und Volatilität verlangen Echtzeit-Kapazitätsflexibilität! Zunehmend auch für Produktionsunternehmen Schwankungsbreite über einen Tag

21 KapaflexCy Lösungsansatz»Echtzeit«- Datenquellen Kapazitätskoordination Mobile IKT für Mitarbeiter auch im Shopfloor Zugriff auf Echtzeit-Informationen Gruppenkommunikation»Social Group Decisions«für die effektive Entscheidungsfindung Kapazitätsbroker Abstimmung... Dezentrale Arbeitsgruppen BDE, MDE, Steuerung ERP, MES CPS- Engine Schnittstellen BIS Steuerungen BDE, MDE, ERP HR Visualisierer Kapazitätsbedarf Kapazitätsangebot Eskalation Personalisierer Kompetenzprofile Informationsverteilung Lokalisierung Mobile Endgeräte Webservice, Apps Sicherheit, Zugriffe Ortungsdienste

22 Fraunhofer-Innovationscluster Urban Production Zielsetzung der Initiative von Fraunhofer IAO, IPA, IBP und IWU Integration neuer Technologien in Produkte und Produktionen zur Steigerung der Stadtverträglichkeit... und damit Ermöglichung einer»urban Production«n Verbesserung der Kapazitätsflexibilität durch kurze Wege für Mitarbeiter n Nutzung des Fachkräftepotenzials im städtischen Umfeld n Erhöhung der Nachhaltigkeit industrieller Produktion Pilotprojekt WITTENSTEIN bastian GmbH, Fellbach und Fraunhofer IAO Foto und Logo: WITTENSTEIN bastian GmbH

23 Fraunhofer-Initiative»Morgenstadt«Herausforderungen und Forschungsfelder Dezentrale und zentrale Energie Energie emissionsfrei erzeugen + speichern Mobilität Verkehr Multimodale Mobilitätssysteme Planen Bauen Gebäude als klimaaktive Kraftwerke Produktion Logistik Urbane Produktion und Versorgung Information Kommunikation IKT-Plattformen für Smart Cities Urbane Prozesse Organisation Kollaborative Entscheidungsprozesse Sicherheit Schutz Resiliente Gebäude und Infrastrukturen Konvergenz der Stadtsysteme Stadtintegration und Technologiemanagement

24 Fraunhofer-Visionen für die Morgenstadt Was macht die Stadt der Zukunft aus? Umwelt Energie Ressourcen Städte, die nahezu keine CO 2 -Emissionen mehr erzeugen. Städte, die in hohem Maße energieeffizient sind. Städte, die hochgradig ressourceneffektiv sind. Lebensqualität Städte, die höchste Lebensqualität für alle Bewohner bieten. Visionen»Morgenstadt«Gesellschaft Städte, die Ausdruck einer post-fossilen Gesellschaft sind. Smart City Klimawandel E-Mobilität Städte, die alle ihre Potenziale/Stadtsysteme intelligent vernetzen. Städte, die sehr flexibel an klimatische Folgeeffekte anpassbar sind. Städte, die Nährboden für den Wandel zur Elektromobilität sind. Quelle:

25 Innovation braucht Management und Vernetzung Christine Bärthel

26 Unternehmen brauchen Unterstützung beim Innovationsmanagement Steigerung der Innovationsfähigkeit»besser werden«inno- Audit»Innovation«Verkürzung der Innovationsdauer»schneller werden«zeittreiberanalyse»technologieentwicklungtechnologiemarkt«technologieentwicklungsfähigkeit systematisch steigern Relevante neue Technologien identifizieren Alternative, ressourceneffiziente Technologien finden Den Reifegrad von Technologien bestimmen Patentlücken in Technologien aufspüren Neue Anwendungsfelder / Märkte für Technologien auffinden Tech- Audit Technologie- Radar Ressourceneffizienzanalyse Technologie- Kompass White- Spot- Analyse Markt- Explorer Technologieentwicklungsportal

27 Steigerung der Technologieentwicklungsfähigkeit Ursachen bzw. Auslöser für die Initiierung von Technologieentwicklungsprojekten Marktveränderungen bzw. Veränderungen der Kundenbedürfnisse Kreativität der Beschäftigten Neue technische Erkenntnis von außerhalb des Unternehmens Gewinnung von Marktanteilen 33% 33% 43% 79% Kostendruck Neue Produkteinführung durch Wettbewerber Andere 3% 19% 27% N=95 Keine Angaben 6% Der»Kostendruck«spielt nur bei jedem 4. Projekt eine Rolle. Quelle: Fraunhofer-Studie: Bullinger (Hrsg.), Slama, Potinecke: Erfolgreiche Technologieentwicklung Krisensicher in die Zukunft (2012)

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29 Vernetzte Innovatoren erzielen höheres Wachstum Umsatzgenerierung aus Produkt- und Dienstleistungsinnovationen, die jünger als 3 Jahre sind Umsatzwachstumsraten im Durchschnitt der letzten 4 Jahre 8 7,1 Umsatz [%] Wachstum [%] ,2 N=1600 stark vernetzte Unternehmen weniger stark vernetzte Unternehmen stark vernetzte Unternehmen weniger stark vernetzte Unternehmen Quelle: Europäische Benchmarking Studie, EU-Projekt IMP³rove

30 Was macht ein Netzwerk zum Netzwert Lernfähigkeit Leidenschaft Kreativität Offenheit Respekt Vertrauen Initiative Intelligenz Loyalität Sorgfalt notwendig und hinreichend notwendig, aber nicht hinreichend

31 Paradigmenwechsel im Lernbereich Lernen im 20. Jahrhundert: Lehrer-zentriert Lernen im 21. Jahrhundert: Lerner- und Team-zentriert»Lecture«Individuelles Lernen Zuhören, verfolgen Information übertragen Dozent als Quelle Stabile Inhalte Homogenität der Lernressourcen Prüfungen und Tests»Facilitation«Gruppenorientiertes Lernen Zusammenarbeiten Fähigkeiten erweitern Dozent als Begleiter Dynamische Inhalte Vielfalt der Lernressourcen Anwendung und Performance-Steigerung Quelle: Fraunhofer IAO, modifiziert nach Chute u.a.

32 Kompetenzen für die Zukunft Methodenkompetenz n Fähigkeit, Fachwissen zu kombinieren und zu ergänzen n Abstraktionsfähigkeit n Problemlösungs- und Entscheidungsfähigkeit Sozialkompetenz n Teamfähigkeit n Kooperationsfähigkeit n Kommunikationsfähigkeit n Vorbildhaftigkeit n Selbstaktivierung / Selbstverantwortung Fachkompetenz n Fachliches Grundlagenwissen n Spezialwissen (Lifelong Learning) n Interdisziplinäres Wissen Medienkompetenz n Informations- und Kommunikationstechnologien nutzen n Wissen managen / Medien beherrschen n Informationen nach Wichtigkeit filtern n Kreativitätstools einsetzen

33 Beispiel JITT Just In Time Training Innovation Marktzugang Mit fehlender Qualifikation Qualifikation Einführungs- Lücke Zeit Technologisch mögliche Entwicklung Qualifikatorisch mögliche Entwicklung Beispiel: CNC - Technik CNC-Facharbeiterlücke der 80er Jahre CNC Technologie war marktreif, aber die Facharbeiter fehlten

34 Beispiel JITT Just In Time Training Innovation Mit fehlender Qualifikation Qualifikation Marktzugang Einführungs- Lücke Zeit Technologisch mögliche Entwicklung Qualifikatorisch mögliche Entwicklung Entwicklung mit zeitgleich entwickelten Inhalten für die berufliche Bildung Just in Time Training: n Parallel zur Innovationsentwicklung Entwicklung von Lerninhalten n Inhalte stehen mit der Marktreife des Produkts zur Verfügung n Es können die Nutzer Just in Time trainiert werden Vorteil: n Markteinführung von Innovationen geht schneller voran n Vorteil gegenüber billig produzierenden Wettbewerbern

35 Fazit

36 Zielführende Antworten auf die Herausforderungen n Integrative Entwicklungskultur mit klaren Prozessen und kreativen Spielräumen aufbauen n Systematisches Innovationsmanagement betreiben n Methoden zur Bewertung der Innovationsfähigkeit nutzen und Innovationsbeschleunigung optimieren n Prozesse zur Komplexitätsbeherrschung integriert angehen n Kompetenzen für neue Technologien entwickeln n Innovationsnetzwerke aufbauen Das Potenzial für den Standort Deutschland ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft

37 Früher war selbst die Zukunft besser. Karl Valentin, , bayerischer Komiker