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Roboter im deutschen Maschinenbau

Einsatzgebiete, Anforderungen und Auswirkungen.

Einsatzgebiete, Anforderungen und Auswirkungen.

Roboter im deutschen Maschinenbau

Roboter im deutschen Maschinenbau

Herausgegeben von der PricewaterhouseCoopers AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft (PwC)

Redaktion: Büsra Türk, Anisha Zaidi und Dr. Thomas Wolf

November 2016, 32 Seiten, 16 Abbildungen, Softcover

Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigungen, Mikroverfilmung, die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Medien sind ohne Zustimmung des Herausgebers nicht gestattet.

Die Inhalte dieser Publikation sind zur Information unserer Mandanten bestimmt. Sie entsprechen dem Kenntnisstand der Autoren zum Zeitpunkt der Veröffentlichung. Für die Lösung einschlägiger Probleme greifen Sie bitte auf die in der Publikation angegebenen Quellen zurück oder wenden sich an die genannten Ansprechpartner. Meinungsbeiträge geben die Auffassung der einzelnen Autoren wieder. In den Grafiken kann es zu Rundungsdifferenzen kommen.

© November 2016 PricewaterhouseCoopers Aktiengesellschaft Wirtschaftsprüfungsgesellschaft. Alle Rechte vorbehalten. „PwC“ bezeichnet in diesem Dokument die PricewaterhouseCoopers Aktiengesellschaft Wirtschaftsprüfungsgesellschaft, die eine Mitgliedsgesellschaft der PricewaterhouseCoopers International Limited (PwCIL) ist. Jede der Mitgliedsgesellschaften der PwCIL ist eine rechtlich selbstständige Gesellschaft.

Roboter im deutschen Maschinenbau 5

Vorwort

Vorwort

Der Markt für Roboter- und Automatisierungs technologie erlebt einen wahren Boom: Seit Beginn dieses Jahrzehnts hat sich die Zahl der weltweit installierten Industrie­roboter­mehr­als­verdoppelt.­Bis­zum­Jahr 2019­rechnen­Branchen­experten­mit­einer­kontinuierlichen­Steigerung­auf­mehr­als­2,6 Millionen­installierte Einheiten rund um den Globus. Die hohe Wachstums dynamik der letzten Jahre ist mitentscheidend für nachhaltige Investitionen in die digitale Transformation­der­Wertschöpfung­in­den­Unternehmen­(Stichwort­Industrie­4.0).­

Dies sind durchweg positive Nachrichten für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau,­der­nicht­nur­zu­den­weltweit­führenden­Entwicklern,­Produzenten­und­Zulieferern­von­Roboter­­und­Automatisierungs­technologien­zählt,­sondern­auch selbst an der Verbesserung bestehender bzw. Installation neuer Roboter interessiert ist. Dies hat zwangsläufig vor allem Auswirkungen auf die eigenen Produktions­prozesse­und­mitunter­auch­auf­die­angebotenen­Dienstleistungen­der­Unternehmen.­Schließlich­können­moderne­Industrieroboter,­vor­allem­in­Verbindung­mit­Industrie­4.0­Lösungen,­mehr­als­die­Generationen­vor­ihnen:­Sie sind­beweglicher,­präziser,­anwenderfreundlicher­und­besser­auf­den­Schutz­der Mitarbeiter­ausgerichtet.­Mit­anderen­Worten:­„Kollege­Roboter“­bzw.­der­co-bot (collaborative robot) hat Fingerspitzen gefühl entwickelt.

Diese Entwicklung beflügelt freilich die Fantasie mancher Experten. Gern schwingt in ihren Analysen die Idee von der Substitution des Menschen durch die Maschinen mit.­Doch­trifft­die­Vorstellung­menschenleerer­und­klinisch­sauberer­Produktions­stätten mit intelligenten Robotern tatsächlich die Erwartung der deutschen Maschinen­bauer?­Oder­frei­nach­Philip­K.­Dick­gefragt:­Träumen­die­Entscheider­in­den­Unternehmen­von­der­elektrischen­Belegschaft,­so­wie­Roboter­vielleicht­von­elektrischen Schafen träumen?

Um­ein­deutlicheres­Bild­der­Roboter­im­deutschen­Maschinenbau­zu­gewinnen,­haben­wir­im­Laufe­der­letzten­anderthalb­Jahre­wiederholt­Entscheider­in­den­Unternehmen gefragt: Wo werden Roboter heute schon eingesetzt? Welche Aufgaben­übernehmen­sie?­Welche­Bereiche­sind­davon­besonders­betroffen,­welche­Folgen hat dies für Unternehmen und Angestellte? Und wie funktioniert die Mensch-Maschine­Kooperation?­Welche­Voraussetzungen­müssen­hierfür­erfüllt­sein?

Unsere Analyse zeigt: Robots made in Germany­sind­weltweit­begehrt,­state of the art­und­stehen­in­enger­Verbindung­zur­Industrie­4.0.­Entwickler,­Hersteller­und­Anwender investieren in diesen Trend und erwarten deutliche Qualitätssprünge in der­Mensch­Maschine­Kooperation.

Viel­Freude­bei­der­Lektüre!

Dr. Frank SchmidtLeiter­Industrielle­Produktion PricewaterhouseCoopers­AGWirtschaftsprüfungsgesellschaft

6 Roboter im deutschen Maschinenbau

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis .............................................................................................7

A Zentrale Ergebnisse auf einen Blick ...................................................................8

B Analyse............................................................................................................101­­­ ­Markt­­und­Branchendaten­Robotik­und­Automatisierung ...............................102­­­ ­Robotertechnologie­im­deutschen­Maschinenbau ............................................22

C­ ­Fazit ................................................................................................................29

D­ Literatur ..........................................................................................................30

Ihre Ansprechpartner .............................................................................................31

Roboter im deutschen Maschinenbau 7

Abbildungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb.­1­ ­Bestand­an­installierten­Robotern­weltweit­seit­1973­ und­Prognose­2019 ................................................................................10

Abb.­2­ ­Operativer­Bestand­an­Industrierobotereinheiten,­ differenziert­nach­Ländern­–­Prognose­2018 ..........................................12

Abb.­3­ ­Wichtige­Hersteller­von­Industrierobotern­weltweit­nach­Umsatz­im­Jahr 2014 ...............................................................................................13

Abb.­4­ ­Anzahl­der­Roboter­im­Jahr­2014 ...........................................................14

Abb.­5­ ­Entwicklung­der­Exportquote­im­Fachzweig­„Robotik­und­Automation“­nach­Regionen­seit­2010 ........................................................................15

Abb.­6­ ­Entwicklung­der­Exportquote­im­Fachzweig­ „Robotik­und­Automation“­in Deutschland­seit­2010 ..............................16

Abb.­7­ Engpasssituation­in­der­industriellen­Produktion­im­Jahr­2030 .............17

Abb. 8 Entwicklung der Beschäftigtenzahl im Fachzweig „Robotik­und­Automation“­seit­2010 ......................................................18

Abb.­9­ ­Digitalisierungsgrad­einzelner­Unternehmensbereiche .........................20

Abb.­10­ ­Forcieren­der­Digitalisierung­in­bestimmten­Unternehmensbereichen ..21

Abb.­11­ ­Auswirkungen­des­Einsatzes­von­Robotertechnik ..................................22

Abb.­12­ ­Einsatzgebiete­von­Robotertechnik­im­deutschen­Maschinenbau ..........23

Abb.­13­ ­Investitionen­in­Robotertechnik­in­den­kommenden­drei­Jahren ...........24

Abb.­14­ Investitionshemmnisse ..........................................................................25

Abb.­15­ ­Erwartungen­an­die­Robotertechnik ......................................................27

Abb.­16­ Voraussetzungen­für­die­Mensch­Maschine­Kooperation .......................28

Zentrale Ergebnisse auf einen Blick

A Zentrale Ergebnisse auf einen Blick

Der globale Markt für Industrie roboter wächst kontinuierlich und ist hochdynamisch.­Im­Jahr 2014­waren­weltweit­circa­1,5 Millionen­Roboter­in­der industriellen Fertigung im Einsatz. Das sind über ein Drittel mehr als noch zu­Beginn­dieses­Jahrzehnts.­Seit 2010­ist­die­Anzahl­der­installierten­Einheiten­jährlich um mindestens 7 % gewachsen.

Laut­Prognose­der­International­Federation­of­Robotics­(IFR)­wird­der­globale­Bestand­von­Industrierobotern­bereits­im­Jahr 2018­die­Zwei­Millionen­Grenze­überschritten­haben.­Für­das­Jahr 2019­werden­weltweit­2,6 Millionen­installierte­Einheiten­prognostiziert.­Das­ist­eine­Steigerung­um­den­Faktor 2,3­gegenüber­dem­Beginn der Dekade.

Deutschland ist im internationalen Vergleich einer der größten Märkte für Roboter-technologie.­Hierzulande­waren­im­Jahr 2014­insgesamt­rund­175.000 Industrie­roboter­installiert,­rund­12­%­aller­weltweit­eingesetzten­Einheiten.­Gegenüber­dem­Vorjahr ist dies ein im globalen Maßstab überdurchschnittliches Wachstum von 11­%.­Bis 2018­wird­mit­einem­weiteren­Wachstum­auf­über­216.000 installierte­Einheiten gerechnet.

Deutschland zählt zu den führenden Robotik nationen. Dies ist unter anderem darauf­zurückzuführen,­dass­zu­Beginn­der­1990er­Jahre­die­Einführung­des­life cycle costing­(LCC),­also­einer­ganzheitlichen­Betrachtung­der­Kosten­eines­Produkt­lebens­zyklus­von­der­Entwicklung­bis­zur­Rücknahme­vom­Markt,­in­Westeuropa­zu­einer effizienteren und kostengünstigeren Fertigung führte. Für den anhaltenden Erfolg und gegenwärtigen Boom sind darüber hinaus weitere Faktoren maßgeblich: a)­die­enge­Verbindung­in­Forschung,­Entwicklung­und­Anwendung­zu­Industrie­clustern,­vor­allem­in­der­Lebensmittel­­und­Automobil­industrie,­b)­die­logistische­Nähe­zu­den­Absatz­märkten­in­Deutschland­und­Europa,­c)­die­demografische­Entwicklung­in­den­Unternehmen­und­d)­der­allgemeine­Trend­zur­Digitalisierung­der­Wertschöpfung­(Industrie­4.0).

Die Digitalisierung verläuft jedoch nicht nach einem einheitlichen Muster. Vielmehr zeichnen sich einige Unternehmens bereiche durch verschiedene Digitalisierungs-geschwindigkeiten bzw. Reifegrade aus: So schätzt die Mehrheit der Entscheider im Maschinenbau die Bereiche Vertrieb sowie Forschung und Entwicklung als hoch digitalisiert­ein,­während­Service,­Logistik­und­Produktion­noch­Potenzial­für­zukünftige Digitalisierungs vorhaben bergen. Investitionen in den Aufbau digitaler Strukturen­und­Prozesse­konzentrieren­sich­vorerst­auf­den­Vertrieb­sowie­die­Montage­und­Produktion.

Bereits­heute­setzt­mehr­als­die­Hälfte­der­befragten­deutschen­Maschinen­bauer­Roboter technologie in ihren Unternehmen ein. Mehr als zwei Drittel der Befragten rechnen infolgedessen mit der Schaffung neuer Arbeits plätze. Jeder fünfte Befragte hingegen prognostiziert den technologiebedingten Abbau von vorhandenen Arbeitsplätzen.

8 Roboter im deutschen Maschinenbau

Zentrale Ergebnisse auf einen Blick

Schwerpunkte des Einsatzes von Roboter technologien liegen erwartungsgemäß in­der­Produktion­bzw.­der­Montage­(38­%)­und­im­Kontext­von­Tätigkeiten,­die­ein­hohes­Maß­an­Geschicklichkeit­und­Präzision­erfordern­(34­%).­Ein­Einsatz­zu­Transport zwecken ist bislang nur in wenigen Ausnahmefällen zu erkennen.

Nahezu­zwei­Drittel­(65­%)­der­Maschinen­bauer­planen­für­die­nächsten­drei­Jahre­weitere­Investitionen­in­die­Roboter­technik,­vor­allem­in­den­Bereichen­Montage­und­Aufbau.­Darüber­hinaus­werden­Investitionen­in­den­Bereichen­Lager­abwicklung,­Material­wirtschaft­bzw.­Verpackung­(21­%)­und­in­der­Durchführung­von­hochgradig­gefährlichen­oder­beschwerlichen­Aufgaben­(15­%)­getätigt.­Als­Ersatz für handwerkliche Arbeit kommen Roboter lediglich bei 4 % der befragten Unternehmen zum Einsatz.

Als typische Investitions hemmnisse werden identifiziert: die fehlende Notwendigkeit­für­Robotik­in­Produktions­prozessen,­zu­hohe­Kosten­als­Investitions bremse sowie unzureichende Ressourcen und Expertise der Belegschaft.

Die größten Auswirkungen wird die Einführung von Roboter technologien wahrscheinlich auf die Mitarbeiter im Maschinen bau haben: So erwartet die überwiegende Mehrheit der Unternehmen eine Qualifikations veränderung für ihre­Belegschaft,­sollten­diese­mit­Robotern­arbeiten.­Weitere­Erwartungen­richten­sich­vor­allem­an­Zugewinne­in­Effizienz,­Qualität­und­Präzision.­Zudem­soll­die­Fertigung­durch­den­Einsatz­von­Robotern­beschleunigt­und­die­Kosten­gesenkt­werden.­Mehr­als­die­Hälfte­der­Befragten­glaubt­zudem­an­sich­ändernde­Ansprüche an die IT-Sicherheit und eine insgesamt verbesserte Markt position.

Rund­drei­Viertel­der­Befragten­sind­dennoch­nicht­der­Ansicht,­dass­sich­die­Suche nach Fach kräften in Zukunft leichter gestalten wird. Eine Verlagerung von Standorten kommt für die Befragten als Folge des Roboter einsatzes nicht in Betracht.

Damit­die­Mensch­Maschine­Kollaboration­gelingen­kann,­müssen­verschiedene­Bedingungen aus Sicht der Maschinenbauer erfüllt sein. Für die meisten Befragten muss­sich­der­Einsatz­der­Roboter­zunächst­einmal­schlichtweg­lohnen,­also­rentabel­sein.­Darüber­hinaus­sind­die­einfache­Bedienung­der­Roboter,­die­Mitarbeiterqualifikation,­die­Auslastung­der­Roboter,­aber­auch­die­praktischen­Bedingungen vor Ort wie Arbeits sicherheit oder die Infrastruktur rund um die Fertigung relevant.

Roboter im deutschen Maschinenbau 9

10 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

B Analyse

1­­­Markt­­und­Branchendaten­Robotik­und­Automatisierung

Dynamisches Wachstum – Kernregion AsienDer globale Bestand installierter Industrieroboter1 ist in den vergangenen Jahrzehnten kontinuierlich gewachsen. Gerade in den letzten Jahren ist eine sehr hohe­Dynamik­auf­dem­Markt­zu­beobachten.­Im­Jahr 2014­waren­weltweit­circa­1,5 Millionen­Roboter­in­der­industriellen­Fertigung­im­Einsatz.­Das­sind­über­ein­Drittel­mehr­als­noch­zu­Beginn­dieses­Jahrzehnts.­Seit 2010­ist­die­Anzahl­der­installierten Einheiten jährlich um mindestens 7 % gewachsen.

1 Industrieroboter sind laut ISO-Norm 8373 universell einsetzbare, mit mehreren Achsen versehene Bewegungs automaten, deren Bewegungen hinsichtlich Reihenfolge, Wegen und Winkeln frei programmierbar sind. Ein Industrieroboter ist mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungs-mitteln ausgerüstet und kann Handhabungs- und/oder Fertigungs aufgaben ausführen. (http://wirtschaftslexikon.gabler.de/Archiv/74635/industrieroboter-v8.html). Darunter fallen also sowohl die typischen Knickarm-Roboter als auch kleinere Pick-and-place-Einheiten, die in der Fertigung wahrscheinlich den größten Roboteranteil ausmachen.

Abb. 1 Bestand an installierten Robotern weltweit seit 1973 und Prognose 2019

in Mio. Einheiten

Quelle: International Federation of Robotics (IFR), World Robotics 2016.

1973

0,1

0,50,6

0,80,9

1,1

1,51,6

2,3

Prognose

2,6

0,0

1995 20101983 2000 2014 20181990 2005 2015 2019

Roboter im deutschen Maschinenbau 11

Analyse

2 In den kommenden Jahren bis 2021 werden Unternehmen weltweit mehr als 900 Mrd. US-Dollar in Industrie 4.0 investieren. Vgl. PwC, Industry 4.0: Building the digital enterprise, 2016.

Die zuletzt publizierten Wachstumszahlen weisen geradezu auf einen Boom für Roboter- und Automatisierungs technologie hin. Entsprechend positiv fällt auch die­kurzfristige­Prognose­aus.­Die­Branchen­experten­der­IFR­gehen­aktuell­von­einem sprunghaften Anstieg der Anzahl installierter Industrieroboter in den kommenden­Jahren­aus,­sodass­im­Jahr 2018­bereits­deutlich­die­Zwei­Millionen­Grenze­überschritten­werden­kann.­Im­Jahr 2019­rechnen­Experten­dann­mit­rund­2,6 Millionen­installierten­Einheiten­weltweit,­womit­die­Anzahl­der­weltweit­eingesetzten­Industrie­roboter­gegenüber­2010­um­den­Faktor 2,3­gestiegen­wäre.­Zudem­rechnen­Branchen­experten­damit,­dass­zwischen­2017­und­2019­der­Absatz­von­Industrie­robotern­weltweit­jedes­Jahr­durchschnittlich­um­13­%­wachsen­werde. Damit hätte sich auch die Dynamik des Wachstums stark beschleunigt. Einer der­wesentlichen­Katalysatoren­dieser­Prognose­ist­vermutlich­die­zunehmende­Digitalisierung­der­Wertschöpfung­bzw.­Industrie­4.0.2

Die­traditionelle­Kern­region­für­Entwicklung,­Installation­und­Betrieb­von­Robotern­ist­Ostasien.­Japan,­Südkorea­und­inzwischen­auch­China­bilden­gemeinsam –­betrachtet­man­die­Anzahl­installierter­Roboter­einheiten­differenziert­nach­Ländern –­einen­gigantischen­Absatzmarkt.­Asien­mit­Ozeanien­wies­eine­41­prozentige­Steigerung­der­Zahl­verkaufter­Industrier­oboter­gegenüber­dem­Vorjahr auf. Zum dritten Mal in Folge konnte dort der Absatz auf ein neues Rekord-niveau gesteigert werden.

Der zweitgrößte regionale Markt für Roboter ist Europa mit einem 5-prozentigen Anstieg­von­2013­auf­2014­auf­insgesamt­rund­400.000 installierte­Industrie­roboter –­das­sind­rund­ein­Viertel­aller­Industrie­roboter­weltweit.­Es­folgen­Nord­­und­Südamerika­mit­rund­einer­Viertel­million­installierter­Einheiten­im­Jahr 2014,­was­einem­Anteil­von­17­%­entspricht.

Um durchschnittlich 13 % wird zwischen 2017 und 2019 der globale Bestand an Industrierobotern wachsen.

12 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

Abb. 2 Operativer Bestand an Industrierobotereinheiten, differenziert nach Ländern – Prognose 2018

Region/Land 2013 2014 2015 20181

Nord- und Südamerika 226.071 248.430 272.000 343.000

Brasilien 8.564 9.557 10.300 18.300

Nordamerika (Kanada, Mexiko, USA)

215.817 236.891 259.200 323.000

Sonstige 1.690 1.982 2.500 1.700

Asien/Australien 689.349 785.028 914.000 1.417.000

China 132.784 189.358 262.900 614.200

Indien 9.677 11.760 14.300 27.100

Japan 304.001 295.829 297.200 291.800

Südkorea 156.110 176.833 201.200 279.000

Taiwan 37.252 43.484 50.500 67.000

Thailand 20.337 23.893 27.900 41.600

Sonstige 29.188 43.871 60.000 96.300

Europa 392.227 411.062 433.000 519.000

Tschechische Republik 8.097 9.543 11.000 18.200

Frankreich 32.301 32.233 32.300 33.700

Deutschland 167.579 175.768 183.700 216.800

Italien 59.078 59.823 61.200 67.000

Spanien 28.091 27.983 28.700 29.500

Großbritannien 15.591 16.935 18.200 23.800

Sonstige 81.490 88.777 97.900 130.000

Afrika 3.501 3.874 4.500 6.500

Sonstige 21.070 32.384 40.500 41.500

Gesamt 1.332.218 1.480.778 1.664.000 2.327.0001 Prognose

Quelle: IFR

Robotiknation DeutschlandIn­Deutschland­waren­im­Jahr 2014­insgesamt­über­175.000 Industrie­roboter­installiert,­dies­sind­rund­12­%­aller­weltweit­eingesetzten­Einheiten.­Gegenüber­dem Vorjahr ist dies ein im globalen Maßstab überdurchschnittliches Wachstum von 11­%.­Damit­liegt­Deutschland­im­Hinblick­auf­die­Anzahl­installierter­Einheiten­im­internationalen­Ranking­hinter­Japan,­China­und­Nordamerika­auf­Platz vier­der­„Roboter­nationen“.­Für­das­Jahr 2018­prognostizieren­Branchen­experten­ein­Wachstum­auf­216.000­installierte­Einheiten­in­Deutschland­(siehe­Abb.­2).­

Die­deutsche­Industrie­ist­natürlich­nicht­nur­Abnehmer­von­Industrie­robotern,­speziell­für­den­großen­Automobil­sektor­und­die­Lebensmittel­industrie.­Auch­als­Robotik entwickler und -hersteller haben sich deutsche Unternehmen weltweit einen­hervorragenden­Ruf­erarbeitet,­wenngleich­sie­als­hidden champions auf dem Weltmarkt für Robotik weniger prominent auffallen als zum Beispiel die großen asiatischen Misch konzerne. Dies ist unter anderem auf die überwiegend mittelständische Struktur der deutschen Robotik- und Automations branche und des gesamten Maschinen baus zurückzuführen.

Roboter im deutschen Maschinenbau 13

Analyse

Abb. 3 Wichtige Hersteller von Industrierobotern weltweit nach Umsatz im Jahr 20141

in Mio. Euro

Quelle: Statista, eigene Analyse.

10.653

1.354

8.287

1.193

604

1.401

910

365

Mitsubishi Electric (Japan)

Fanuc (Japan)

Kawasaki Heavy Industries (Japan)

Dürr AG (Deutschland)

ABB Robotics (Schweiz)

Yaskawa (Japan)

KUKA Robotics (Deutschland)

DENSO (Japan)

1 Mitsubishi Electric: Nettoumsatz im Geschäftsjahr 2015/2016 (endet zum 31.03.2016) im Segment „Industrial Automation Systems“. ABB Robotics: Umsatz im Segment „Industrie automation und Antriebe“. Darin ist auch die Robotik sparte enthalten. Umsatz wurde von US-Dollar in Euro umgerechnet (1 US-Dollar = 0,823 Euro, Wechsel kurs vom 31.12.2014). Kawasaki Heavy Industries: Nettoumsatz im Geschäftsjahr 2015/2016 (endet zum 31.03.2016) im Segment „Precision Machinery“, das rund 10 % des Unternehmens umsatzes ausmacht. Yaskawa: Nettoumsatz im Geschäftsjahr 2015/2016 (endet zum 20.03.2016) im Segment „Robotics“. Fanuc: Nettoumsatz im Geschäfts jahr 2014/2015 (endet zum 31.03.2015) im Segment „Robot“. Dürr AG: Umsatz im Segment „Application Technology“. DENSO: Nettoumsatz für das Geschäftsjahr 2015/2016 (endet zum 31.03.2016) im Segment „Industrial Systems“. KUKA Robotics: Nettoumsatz im Geschäfts jahr 2015. Alle Werte wurden gerundet.

Einer der größten Märkte für Roboter­technologie ist Deutschland. Der deutsche Maschinen bau ist zugleich Entwickler, Produzent, Zulieferer, aber auch Abnehmer von Industrierobotern.

14 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

Erfolgsfaktoren der Robotik in DeutschlandDie Grundlage für die erfolgreiche Entwicklung Deutschlands zur Robotik nation wurde­bereits­zu­Beginn­der­1990er­Jahre­gelegt,­als­die­Einführung­des­LCC­in­West europa zu einer effizienteren und kostensensibleren Fertigung führte. Weitere wesentliche­Erfolgsfaktoren­des­hoch­spezialisierten­Branchen­zweigs­Robotik,­der­gemeinsam­mit­dem­Segment­Automation­insgesamt­rund­50.000 Angestellte­in­Deutschland­beschäftigt,­sind:

a) Die enge Verbindung zu Industrie- und Forschungsclustern rund um die Automobilindustrie

Die Automobil branche ist einer der größten Abnehmer für Industrie roboter in Deutschland.­Die­Produktion­von­Kraft­­und­Nutzfahrzeugen­ist­nach­heutigen­Produktions­methoden,­Standards­in­Qualität,­Quantität­und­Arbeits­sicherheit­ohne Robotik schlichtweg undenkbar. Entsprechend sind gerade Nationen mit einem starken Automobil sektor auch führend in der Forschung und Anwendung der Roboter technologie. Der Vergleich mit anderen Industrie zweigen führt dies zweifelsfrei vor Augen. Während in Deutschland zum Beispiel in der Industrie allgemein­rund­160 Roboter­pro­10.000 Mitarbeiter­(1:63)­eingesetzt­werden,­sind­dies­im­Bereich­der­Automobil­produktion­rund­1.150­pro­10.000 Mitarbeiter­(1:9).­Dies­bedeutet,­dass­bereits­jede­zehnte­„Arbeitskraft“­in­der­Automobil­branche­ein­Roboter­ist.­Die­höchste­Roboter­dichte­weist­weltweit­Japan­auf,­Deutschland­folgt­auf Rang zwei.

Abb. 4 Anzahl der Roboter im Jahr 2014

1.414

1.149

1.141

734

305

58

211

161

89

31

17

1

Japan

Deutschland

USA

China

Vereinigtes Königreich

Indien

Quelle: Statista, IFR.

Automobilindustrie Industrie gesamt

pro 10.000 Mitarbeiter

b) Die logistische Nähe zu ihren klassischen Absatzmärkten in EuropaNicht­nur­deutsche­Autos,­auch­deutsche­Roboter­sind­Exportschlager.­In­den­Jahren nach der globalen Finanzkrise konnte die Exportquote (gemessen am Anteil­des­Umsatzes­mit­Auslandsgeschäften­am­Gesamtumsatz)­der­deutschen­Unternehmen­im­Bereich­„Robotik­und­Automation“­auf­deutlich­über­50­%­gesteigert werden.

Roboter im deutschen Maschinenbau 15

Analyse

Der Absatz schwerpunkt deutscher Roboter- und Automatisierungs technologie liegt in Deutschland selbst und in Europa. Mehr als zwei Drittel der Erzeugnisse aus diesem Sektor werden also in nahe gelegene Märkte geliefert. In den letzten Jahren jedoch nahm die Bedeutung Asiens für den Absatz deutscher Unternehmen in dieser­Branche­kontinuierlich­zu.­Im­Jahr 2015­lag­die­Quote­der­Exporte­deutscher­Automatisierungs­technologie­nach­Asien­mit­18­%­auf­einem­relativ­hohen­Niveau.­Insbesondere­China­(die­Quote­der­Exporte­in­das­Reich­der­Mitte­liegt­bei­11­%)­jedoch,­wird­sich­–­und­dies­belegen­die­Transaktionen­und­Übernahmen­durch­chinesische Firmen und Investoren der jüngsten Vergangenheit eindeutig3­–­nicht­länger mit der Rolle des reinen Technologie abnehmers zufriedengeben. Vielmehr wird­deutlich,­dass­die­chinesische­Industrie­durch­Konsolidierungs­bemühungen,­die Schaffung schlagkräftiger und international konkurrenzfähiger Groß konzerne und den gezielten Zukauf ausgereifter Technologie nicht mehr als verlängerte Werkbank der Welt wahrgenommen werden will. In Bezug auf Robotik heißt dies vielmehr:­China­will­selbst­Roboternation­werden,­anstatt­Roboter­zuzukaufen.

Abb. 5 Entwicklung der Exportquote im Fachzweig „Robotik und Automation“ nach Regionen seit 2010

51 %

22 %

11 %

6 %

5 %

5 %

46 %

23 %

10 %

10 %

5 %

6 %

47 %

23 %

13 %

7 %

5 %

6 %

46 %

24 %

12 %

8 %

5 %

4 %

45 %

24 %

11 %

9 %

7 %

4 %

Deutschland

China

restliches Asien

restliches Europa

Nordamerika1

andere

20122011 2013 2014 2015

1 inkl. Mexiko

Quelle: VDMA Robotik + Automation.

3 Vgl. PwC, M&A Report Industrial Manufacturing H1 2016.

16 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

Im­Rahmen­des­Plans­„Made­in­China­2025“­hat­Peking­zwar­der­eigenen­Industrie­einen­Wandel­von­hoher­Arbeits­intensität­zu­Hightech­und­Automatisierung­verordnet­und­in­der­Zwischenzeit­mehrere­Förder­projekte­vor­allem­im­Hinblick­auf­die­Modernisierung­im­Werkzeug­maschinenbau,­in­Automatisierungs­technik­und­Robotik­angestoßen.­Allerdings­zeigt­unsere­Analyse,­dass­viele­chinesische Investitionen noch stark auf klassische Automatisierungs lösungen setzen­(Industrie 3.0),­die­in­entwickelten­Industrie­ländern­bereits­Standard­sind.4 Industrie 4.0­Lösungen,­wie­sie­derzeit­in­Deutschland­in­einer­breiten­Industrie­landschaft­angestoßen­und­realisiert­werden,­beschränken­sich­in­China­noch­auf­einige­wenige­Leucht­turmprojekte.

Abb. 6 Entwicklung der Exportquote im Fachzweig „Robotik und Automation“ in Deutschland seit 2010

Quelle: VDMA Robotik + Automation.

2010

48 % 49 %53 % 54 % 54 % 55 %

20132011 20142012 2015

c) Die Altersstruktur der ArbeitnehmerschaftDie demografische Entwicklung in den Industrienationen der Welt ist ein nicht zu unterschätzender Faktor für die zukünftige Entwicklung von Robotik und Automatisierungstechnologie. Schließlich gelten gerade die führenden Roboternationen­Japan­und­Deutschland­als­„alte“­bzw.­„überalterte“­Gesellschaften.­Auch­die­vergleichsweise­junge­Industrienation­China­hat­Schwierigkeiten mit der demografischen Entwicklung als Folge der Ein-Kind­Politik­und­setzt­gerade­im­industriellen­Sektor­Hoffnungen­auf­die­Robotertechnologie.5 Im Fokus vieler Zukunftsszenarien stehen aus diesem Grund auch­immer­wieder­Fragen,­welche­die­Erleichterung­der­Arbeit­durch­Roboter­­bzw. Automatisierungstechnologie oder sogar die Substitution menschlicher Arbeitnehmer­durch­„künstliche­Intelligenz“­thematisieren.6

4 Vgl. PwC, China Compass, Sommer 2016, S. 21–23.5 Vgl. AHK Greater China, GC Ticker 1/2015, Automation and Industry 4.0, S. 22 ff.6 Die sog. automation anxiety ist Hintergrund vieler Szenarien, die sich um den Verlust menschlicher

Arbeit durch den vermehrten Einsatz von Robotern drehen. Zur Vertiefung der Argumente anbei lediglich eine übersichtliche, jedoch fokussierte und aktuelle Literaturauswahl: Zu Beginn des Jahres 2016 hat sich die Studie des Weltwirtschafts forums in Davos dem Zusammenhang zwischen Roboter technologie und dem Abbau von Arbeits plätzen gewidmet. World Economic Forum, The Future of Jobs. Employment, Skills and Workforce Strategy for the Fourth Industrial Revolution, 2016. Vgl. dazu auch ING-DiBa, Die Roboter kommen. Folgen der Automatisierung für den deutschen Arbeitsmarkt, 2015. Frey/Osborne, The Future of Employment: How Susceptible are Jobs to Computerisation?, 2013. BMAS/ZEW, Übertragung der Studie Frey/Osborne (2013) auf Deutschland, 2015.

Roboter im deutschen Maschinenbau 17

Analyse

7 Vgl. PwC, Demografischer Wandel: In Deutschland werden die Arbeitskräfte rar. Berufs-, qualifikations- und branchenspezifische Analyse bis zum Jahr 2030, 2016, S. 50 f.

8 Vgl. ebd., S. 38 f.9 Vgl. PwC, Der Einfluss der Digitalisierung auf die Arbeitskräftesituation in Deutschland. Berufs- und

branchenspezifische Analyse bis zum Jahr 2030, 2016, S. 30 f.

Der bereits heute zu verzeichnende Engpass im Arbeitskräfte angebot in der industriellen­Produktion­in­Deutschland­von­rund­300.000 Personen­wird­sich­in­den­kommenden­Jahren­unserer­Analyse­zufolge­verschärfen­und­im­Jahr 2030­bei­über­einer­halben Million­Angestellter­liegen.7 Der Engpass in einem Markt für rund­6,5 Millionen­Angestellte­läge­dann­bei­8,4­%.­Ein­sehr­ähnliches­Bild­zeigt­sich­in­der­Automobil­industrie.­Hier­rechnen­wir­mit­einem­Engpass­von­12­%­bzw.­155.000 Mitarbeitern­im­Jahr 2030.8

Für­die­Branchen­der­industriellen­Produktion­zeigt­die­Prognose­deutliche­Unterschiede differenziert nach Berufs qualifikation und -gruppe. Unter den höher qualifizierten­Arbeitskräften­(Fachkräfte,­Ingenieure­etc.)­kann­der­Engpass­je­nach­Berufs­gruppe­bis­zu­15­%­betragen,­also­nahezu­doppelt­so­viel­wie­der­Gesamt­branchen­schnitt.­Gleichzeitig­wird­laut­Prognose­2030­ein­Überschuss­an­Hilfsarbeits­kräften­zu­verzeichnen­sein.

Abb. 7 Engpasssituation in der industriellen Produktion im Jahr 2030

–8 %

15 %

8 %

9 %

Hilfsarbeitskräfte

gehobene Fachkräfte

Fachkräfte

akademische Berufe

Quelle: PwC, Demografischer Wandel, S. 51.

Gerade die fortschreitende Digitalisierung dieser Branchen übt einen enormen Einfluss­auf­die­Arbeits­kräfte­entwicklung­aus,­hauptsächlich­im­Segment­gering­qualifizierter Beschäftigter. Berechnet man die demografische Entwicklung allein auf­der­Grundlage­des­berufsspezifischen­Digitalisierungs­effekts,­erhält­man­ein­von der allgemeinen Beobachtung abweichendes Ergebnis: Demnach würden die­Branchen­nicht­auf­einen­Engpass­im­Arbeitskräfteangebot,­sondern­auf­digitalisierungsbedingten Nachfrage rückgang zusteuern. Genauer gesagt: Mehr als eine­halbe­Million­Stellen,­vornehmlich­im­Bereich­gering­qualifizierter­Mitarbeiter,­würden rein rechnerisch aufgrund der digitalen Transformation im produzierenden Gewerbe wegfallen.9

18 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

Diesen­„reinen“­Digitalisierungs­effekt­kann­man­allerdings­nicht­losgelöst­von­anderen­Entwicklungen­und­soziodemografischen­Faktoren­(Frauenquote,­Renten­eintrittsalter­etc.)­betrachten.­Vor­allem­wird­darin­nicht­berücksichtigt,­welche­neuen Jobprofile und Arbeits plätze durch die Digitalisierung erst entstehen werden.10­Zwar­können­moderne,­intelligente­Roboter­gegebenenfalls­sogar­mit­sozialen­Kompetenzen­(socio-bots)­heute­bereits­komplexere­Aufgaben­flexibler­und­autonomer­lösen­als­noch­vor­einigen­Jahren,11­dennoch­ist­der­„Kollege­Roboter“­(co-bot)­immer­noch­weniger­kreativ,­variabel­und­innovativ­als­der­Mensch.­Aus­diesem­Grund­wird­es­in­naher­Zukunft­primär­darum­gehen,­geeignete­Voraussetzungen­für­die­Mensch­Maschine­Kooperation­in­puncto­Sicherheit,­Bedienbarkeit­und­Interaktion­zu­schaffen,­als­am­Ersatz­des­Menschen­durch­die­Maschine zu arbeiten.

Die Automatisierung wird den Arbeitsplatz der Zukunft zweifelsohne verändern und den Angestellten neue Fähigkeiten und Fertigkeiten abverlangen. Aber dieses­„Fordern“­funktioniert­nicht­ohne­vorheriges­„Fördern“.­Die­Unternehmen­sind­zukünftig­nicht­auf­weniger,­sondern­auf­anders­qualifizierte­Mitarbeiter­angewiesen. Tatsächlich deuten die jetzige Altersstruktur der Belegschaft der deutschen Industrie und die demografische Entwicklung der Gesellschaft darauf hin,­dass­die­Branchen­des­produzierenden­Gewerbes­auch­in­Zukunft­mehr­Personal­benötigen­werden,­als­auf­dem­Arbeitsmarkt­zur­Verfügung­stehen­wird. Anders ausgedrückt: Der Fachkräfte mangel wird nicht durch Roboter allein­behoben­werden­können.­Vielmehr­gilt­es,­bereits­die­Ausbildung­an­die­neuen­Anforderungen­und­Bedürfnisse­anzupassen.­Dies­bedeutet­weiter,­dass­Personalarbeit­im­Unternehmen­zu­einer­strategischen­Aufgabe­werden­muss.12

10 Nach einer populären Schätzung werden zwei Drittel der heutigen Erstklässler später Berufe ergreifen, die heute noch nicht existieren. Vgl. World Economic Forum, The Future of Jobs, 2015, S. 32.

11 Einen Blick in die Zukunft der Robotertechnologie ermöglichen folgende Tagungsbände der International Conference on Robotics and Automation „Intelligent Robotics and Applications“.

12 Dazu können u. a. die Aufwertung der Personalarbeit durch Verankerung der Funktion auf Vorstandsebene oder auch Programme zählen, um Mitarbeiter zu finden, langfristig zu binden und zu qualifizieren. Vgl. z. B. zur Nachwuchsarbeit in der Chemieindustrie VCI, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Provadis Hochschule, und PwC, Von den Megatrends zum Geschäftserfolg, 2015, S. 24–27.

Abb. 8 Entwicklung der Beschäftigtenzahl im Fachzweig „Robotik und Automation“ seit 2010

Quelle: VDMA.

Anzahl Beschäftigte

2010

39.00043.000

48.600 50.200 51.600

20132011 20142012

+3 %

Roboter im deutschen Maschinenbau 19

Analyse

13 Vgl. PwC, Industry 4.0: Building the digital enterprise, 2016, S. 3.14 In Deutschland rechnen die Unternehmen bis 2021 mit 3,3 Mrd. Euro zusätzlichem Umsatz

pro Jahr durch Industrie 4.0. Vgl. http://www.pwc.de/de/digitale-transformation/assets/pwc-praesentation-industrie-4-0-deutsche-ergebnisse.pdf.

15 In einer ersten Welle werden Prozessautomatisierungen und Instandhaltungsoptimierungen vorangetrieben. In einer darauffolgenden, zweiten Welle erfolgen die Supply-Chain-Integration inklusive durchgängigen Trackings sowie eine Verknüpfung mit Qualitätsmanagement und FuE-Prozessen. Langfristig und als kontinuierlicher Prozess werden entsprechende Analytik- und Prozesssteuerungsfähigkeiten aufgebaut und die kontinuierliche Entwicklung und Nachhaltung des Business Case überwacht. Vgl. hierzu auch PwC, Stahl 2025: Quo vadis?, 2016.

16 Vgl. PwC, Maschinenbau-Barometer. Rückblick auf das 2. Quartal 2016 und Ausblick auf die nächsten zwölf Monate, 2016, S. 31.

Der­demografische­Wandel,­also­die­Alterung­der­Gesellschaft­sowie­in­den­Betrieben,­wird­die­Nachfrage­nach­Robotern­verstärken.­Dies­wiederum­wird­sich­positiv auf die Auftrags lage und die Einstellungs vorhaben von Roboter entwicklern und -herstellern auswirken. Entsprechend lässt sich über die letzten Jahre nicht nur ein­kontinuierlicher­Anstieg­der­Umsätze,­sondern­auch­der­Beschäftigten­zahlen­in­diesen­Fachzweigen­des­deutschen­Maschinenbaus­beobachten­(siehe­Abb.­8).

d) Die zunehmende Digitalisierung und Automatisierung der industriellen Wertschöpfung bzw. Smart Manufacturing durch Industrie 4.0

Gerade im Maschinen- und Anlagenbau wird in den kommenden Jahren massiv in digitale Technologien und folglich auch den Ausbau der Automatisierung investiert werden.­Eine­weltweite­Befragung­von­über­400 Entscheidern­aus­dem­Maschinen­bau­zeigte,­dass­die­Unternehmen­bis 2021­jährlich­im­Schnitt­5­%­ihres­Umsatzes­in­digitale­Lösungen­investieren­werden.­Schwerpunkt­technologien­werden­dabei­neben­3D­Druck­und­Nano­technologie­auch­Robotik­und­Cobotik­sein.13

Deutschland stellt keine Ausnahme von dieser internationalen Entwicklung dar. Hierzulande­erwarten­die­Entscheider­im­Maschinenbau­in­den­nächsten­fünf­Jahren einen Anstieg des Digitalisierungs grads ihrer Unternehmen von 33 % auf 84­%,­einen­zusätzlichen­Umsatz­von­durchschnittlich­2,5­%­p.­a.­und­eine­Effizienz­steigerung­durch­Kosten­senkung­von­durchschnittlich­3,2­%­p.­a.14

Doch­Digitalisierung­ist­keine­einheitliche­und­gleichförmige­Entwicklung,­die­in allen Unternehmen nach ein und demselben Muster abläuft. Zwar kann man generell­festhalten,­dass­sich­die­Digitalisierung­voraussichtlich­in­einer­Bewegung­über­zwei Wellen­vollziehen­wird.15­Wie­dies­aber­im­Einzelnen­funktioniert,­wird­sich vielmehr von Unternehmen zu Unternehmen massiv unterscheiden. Schließlich weisen nicht einmal alle Segmente innerhalb eines Unternehmens denselben Digitalisierungs grad auf. Eine Betrachtung einzelner Unternehmens bereiche im deutschen­Maschinen­bau­im­zweiten Quartal­2016­zeigt­ein­differenziertes­Bild­der­digitalen­Transformation.­Anders­gesagt,­bereits­heute­sind­einige­Unternehmens­funktionen im Maschinenbau stärker digitalisiert als andere. So schätzt die Mehrheit der im Rahmen des Maschinenbau-Barometers befragten Entscheider die Bereiche Vertrieb sowie Forschung und Entwicklung als hoch digitalisiert ein. Hingegen­zeigen­die­Bereiche­Service,­Logistik­und­Produktion­noch­Potenzial­für­zukünftige Digitalisierungsvorhaben.16

20 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

Abb. 9 Digitalisierungsgrad einzelner Unternehmensbereiche

Quelle: PwC, Maschinenbau-Barometer. Rückblick auf das 2. Quartal 2016.

Vertrieb

Beschaffung

Service

Forschung und Entwicklung

Lagerung

Transport, Logistik

Marketing

Qualitäts-management

Montage, Produktion

5 %

5 %

5 %

50 % 34 % 7 %

14 %

18 %

11 %

18 %

16 %

20 %

18 %

22 %

22 %40 %13 %

8 % 35 % 31 % 7 %

4

2

2

43 %36 %

9 % 31 % 38 %

37 %

39 %

36 %

25 %

28 %

26 %

47 %

43 %

3 4

4

33

hoch

sehr hoch

mittel

niedrig

sehr niedrig

62­%­der­Befragten­werden­in­den­kommenden­zwölf Monaten­die­Digitalisierung­in­dem­von­ihnen­bereits­als­hoch­digitalisiert­eingestuften­Bereich­„Vertrieb“­weiter­forcieren.­Der­Bereich­„Montage,­Produktion“,­der­zuvor­von­den­Befragten­insgesamt­als­am­niedrigsten­digitalisiert­eingestuft­wurde,­steht­mit­57­%­an­zweiter Stelle der Digitalisierungs vorhaben.

Roboter im deutschen Maschinenbau 21

Analyse

Abb. 10 Forcieren der Digitalisierung in bestimmten Unternehmensbereichen

Dreifachnennungen waren möglich.

Quelle: PwC, Maschinenbau-Barometer. Rückblick auf das 2. Quartal 2016.

62 %

57 %

28 %

27 %

26 %

23 %

20 %

14 %

14 %

6 %

Vertrieb

Service

Montage, Produktion

Forschung und Entwicklung

Marketing

Transport, Logistik

Beschaffung

Lagerung

Qualitäts-management

nichts davon, weiß nicht, k. A.

Dieses Vorhaben ist sicherlich auch als positives Signal für die Robotertechnologie zu­werten.­Schließlich­liegt­gerade­in­der­Montage­bzw.­Produktion­ein­Primärnutzen­von­Robotern.­

Nach dieser Bestandsaufnahme der Robotik im globalen und nationalen Rahmen werden wir nun den Fokus weiter auf den deutschen Maschinenbau verengen und uns den zentralen Fragen dieser Branche zuwenden: Wie steht sie zur Robotertechnologie? Welche Erwartungen werden an den Einsatz von Robotern geknüpft? Welche Folgen könnte dies für die Unternehmen haben?

22 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

2­­­Robotertechnologie­im­deutschen­Maschinenbau

EinsatzBereits­heute­setzt­mehr­als­die­Hälfte­der­deutschen­Maschinenbauer­Roboter­technologie in ihren Unternehmen ein.

Dieser Einsatz bleibt nicht ohne Folgen für die befragten Unternehmen und deren Belegschaft.­Mehr­als­zwei­Drittel­der­Befragten­(69­%)­rechnen­mit­positiven­Auswirkungen auf ihre Unternehmen durch die Einführung von Roboter-technologien,­wie­zum­Beispiel­die­Schaffung­neuer­Arbeits­plätze­zur­Bedienung­oder Entwicklung von Robotern sowie zur Entwicklung neuer Roboter oder ihrer Betriebs­systeme,­und­sogar­durch­die­Rückführung­zuvor­outgesourcter­Arbeits­plätze. Zwar prognostiziert jeder fünfte Befragte auch einen technologiebedingten Abbau­von­vorhandenen­Arbeits­plätzen,­das­Gros­glaubt­jedoch­nicht­an­tief­greifende­negative­Veränderungen.­Lediglich­3­%­der­Befragten­rechnen­mit­einer­sinkenden Arbeits moral.

Abb. 11 Auswirkungen des Einsatzes von Robotertechnik

Quelle: PwC Maschinenbau-Barometer. Rückblick auf das 1. Quartal 2015.

29 %

24 %

3 %

20 %

6 %

16 %

2 %

neue Arbeitsplätze für Fachkräfte zur Bedienung

der Roboter

neue Arbeitsplätze durch Rückführung outgesourcter

Unternehmensbereiche

neue Arbeitsplätze zur Entwicklung von Robotern und

Robotik-Betriebs systemen

sinkende Arbeitsmoral wegen Wegfall von Arbeitsplätzen

durch die Robotik

Abbau von Arbeitsplätzen

nichts davon

weiß nicht, k. A.

53 % der deutschen Maschinen bauer setzen Roboter technologie in ihren Unternehmen ein.

Roboter im deutschen Maschinenbau 23

Analyse

Insgesamt lässt sich festhalten: Die deutschen Maschinenbauer haben keine Furcht vor Automatisierung. Nicht einmal die übliche Skepsis aufgrund des möglichen Abbaus von Arbeits plätzen durch Automatisierung teilt die Mehrheit der Befragten. Für sie sind Roboter aus der täglichen Arbeit nicht mehr wegzudenken und übernehmen­immer­kompliziertere­Tätigkeiten.­Dies­erfordert­nicht­weniger,­sondern­vor­allem­geschultes­Personal.

Meist­werden­die­Roboter­technologien­für­Produktions­­bzw.­Montage­tätigkeiten­genutzt. Das zweithäufigste Einsatzgebiet für Roboter technologien ist der Einsatz bei­Tätigkeiten,­die­ein­hohes­Maß­an­Geschicklichkeit­und­Präzision­erfordern­(z.­B.­Schneide­­und­Schweißarbeiten).­Aber­auch­für­die­Lager­abwicklung,­Material wirtschaft bzw. Verpackung und für die Durchführung von hochgradig gefährlichen oder beschwerlichen Aufgaben werden Roboter genutzt. Ein Einsatz zu Transport zwecken ist bislang nur in wenigen Ausnahmefällen zu erkennen. Dies deckt sich mit den Ergebnissen zum Digitalisierungs grad der Unternehmens-bereiche­im­Maschinen­bau.­Hier­gibt­weniger­als­ein­Drittel­der­Befragten­an,­dass­der­Bereich­Transport­und­Logistik­bereits­zum­heutigen­Zeitpunkt­digitalisiert­sei.­Lediglich­20­%­wollen­den­Transport­und­14­%­die­Lagerung­weiter­digitalisieren.17

17 Vgl. PwC, Maschinenbau-Barometer. Rückblick auf das 2. Quartal 2016, S. 32.

Abb. 12 Einsatzgebiete von Robotertechnik im deutschen Maschinenbau

Quelle: PwC Maschinenbau-Barometer. Rückblick auf das 1. Quartal 2015.

38 %

34 %

2 %

13 %

2 %

11 %

Montage, Aufbau

Durchführung von hochgradig gefährlichen oder beschwerlichen

Aufgaben

Bearbeitung von Aufgaben, die eine hohe Geschicklichkeit und

Präzision erfordern

Transport von Bauteilen, Rohmaterialien zum Fertigungsort

Lagerabwicklung, Material-wirtschaft bzw. Verpackung

weiß nicht, k. A.

24 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

AusbauWie­bereits­gezeigt­werden­konnte,­planen­die­deutschen­Maschinenbau­unternehmen,­in­den­kommenden­fünf Jahren­im­Schnitt­5­%­ihres­Umsatzes­in­den Ausbau der Digitalisierung zu investieren. Auch die Roboter technologie ist ein zentraler­Baustein­dieser­digitalen­Transformation:­Nahezu­zwei­Drittel­(65­%)­der Maschinen bauer planen für die nächsten drei Jahre weitere Investitionen in die Robotik.

Abb. 13 Investitionen in Robotertechnik in den kommenden drei Jahren

Quelle: PwC Maschinenbau-Barometer. Rückblick auf das 1. Quartal 2015.

37 %

25 %

4 %

21 %

3 %

15 %

1 %

35 %

Bearbeitung von Aufgaben, die eine hohe Geschicklichkeit und

Präzision erfordern

Durchführung von hochgradig gefährlichen oder beschwerlichen

Aufgaben

Montage, Aufbau

Automatisierung von handwerklichen Tätigkeiten

Lagerabwicklung, Materialwirtschaft bzw.

Verpackung

Handling, Transport von Bauteilen, Rohmaterialien zum Fertigungsort

andere Bereiche

keine Investitionen geplant

Im­Einzelnen­verteilen­sie­ihre­Investitions­vorhaben­wie­folgt:­Knapp­mehr­als­ein­Drittel­(37­%)­der­Befragten­plant­Investitionen­in­Bereichen,­in­denen­die­Bearbeitung­von­Aufgaben­hohe­Geschicklichkeit­und­Präzision­erfordern.­Ein­Viertel setzt auf den Ausbau der Roboter technologie in den Bereichen Montage und Aufbau.­Darüber­hinaus­werden­Investitionen­in­den­Bereichen­Lagerabwicklung,­Material­wirtschaft­bzw.­Verpackung­(21­%)­und­in­der­Durchführung­von­hochgradig­gefährlichen­oder­beschwerlichen­Aufgaben­(15­%)­getätigt.­Als­Ersatz für handwerkliche Arbeit kommen Roboter lediglich bei 4 % der befragten Unternehmen in Betracht.

Knapp­mehr­als­ein­Drittel­der­Befragten­plant­keine­weitere­Investition­in­den­Ausbau­der­Roboter­technologie­im­eigenen­Unternehmen.­Die­Hintergründe­hierzu­sind­mannigfaltig,­wie­ein­Blick­auf­die­Investitions­hindernisse­zeigt.

Roboter im deutschen Maschinenbau 25

Analyse

Abb. 14 Investitionshemmnisse

Quelle: PwC-Analyse.

58 %

16 %

8 %

8 %

10 %

fehlende Notwendingkeit für Robotik

hohe Kosten

unzureichende Ressourcen und Expertise

Verdrängung von Arbeitskräften und niedrigere Arbeitsmoral

nichts davon

Hemmnisse und AnwendungsfälleMehr­als­der­Hälfte­der­Befragten­(58­%),­die­keine­Investitionen­in­den­kommenden­fünf Jahren­in­Roboter­technologie­planen,­fehlt­schlichtweg­die­erforderliche­Notwendigkeit­für­Robotik­in­ihren­Produktions­prozessen.­16­%­der­befragten­Entscheider­geben­zu­hohe­Kosten­als­Investitions­bremse­an.­Jeweils­8 % werden nicht in Roboter technik aufgrund unzureichender Ressourcen und Expertise sowie wegen Verdrängung von Arbeits kräften und entsprechend niedriger Arbeits moral investieren.

Die­Aussage,­bislang­mangele­es­an­der­fehlenden­Notwendigkeit­für­Investitionen­in­den­Ausbau­der­Roboter­technologie,­ist­deshalb­ein­besorgniserregendes­Argument,­weil­es­in­vielen­Fällen­auch­auf­Unwissenheit­über­die­technischen­Möglichkeiten der Roboter technologie zurückzuführen ist. Dies ist unter anderem­der­Tatsache­geschuldet,­dass­jahrzehntelang­das­Haupt­augenmerk­in­der­Automatisierung­auf­Geschwindigkeit,­Effizienz­und­Produktivität­lag,­während Roboter zukünftig an ihrer Adaptions fähigkeit und Flexibilität vor allem­im­Hinblick­auf­maßgeschneiderte­Erzeugnisse­gemessen­werden.­Mit­der­Idealvorstellung­einer­Losgröße 1­ist­auch­der­Roboter­gefordert,­sich­auf­ständig­ändernde Anforderungen einzustellen. Je mehr dies zum Beispiel im Verbund mit 3D­Druck­oder­anderen­Industrie 4.0­Anwendungen­gelingt,­desto­eher­wird­die­Idee des Smart Manufacturing18 Wirklichkeit werden.

Gerade­in­der­Verbindung­mit­digitalisierten­Maschinen­und­Prozessen­vor­dem­eigentlichen­robotergeführten­Prozess­ergeben­sich­Möglichkeiten­zur­Steuerung­der­Prozesse,­Überwachung­der­Abläufe­sowie­der­Qualitäts­kontrolle,­die­vor­Kurzem­noch­nicht­denkbar­gewesen­sind.­Auch­die­seit­Kurzem­verfügbare­Technologie,­Roboter­mit­Werkern­gemeinsam­im­Fertigungs­prozess­quasi­„Hand­in­Hand“­einzusetzen,­eröffnet­weitere­Möglichkeiten­für­den­Einsatz.­Diese­neuen­Einsatz­felder­sollten­nochmals­eindringlich­geprüft­werden,­um­eine­weitere­Effizienz steigerung zu erreichen.

18 Industrie-4.0-Lösungen werden zukünftig die klassischen Herstellungsprozesse grundlegend verändern. Vor allem durch die Verwendung von Echtzeitdaten, durch Big Data Analytics und vernetzte Sensorik und Aktorik werden z. B. bislang aufeinanderfolgende Schritte wie Produktion, Prüfung und Rekalibrierung zeitgleich und besser aufeinander abgestimmt möglich. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten z. B. bei der Wartung und Instandsetzung (predictive maintenance) von Maschinen oder die Veränderung von Aufträgen bei laufender Produktion bis hin zur Losgröße 1. Aus Manufacturing wird auf diese Weise Smart Manufacturing.

26 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

Der­Einsatz­von­3D­Druckern­wird­sich­auf­die­Dauer­im­Bereich­von­Proto­typen­und­Klein­serien­durchsetzen.­Damit­ist­die­Fertigung­von­Losgröße 1­machbar­und­hat­auch­Auswirkungen­auf­die­Handhabungs­roboter,­die­sich­flexibel­auf­die­Handhabung­der­Bauteile­einstellen­müssen.­In­Kombination­mit­moderner­Visualisierungs­­und­Sensor­technik,­welche­die­Bauteil­dimensionen­und­­lage­in­die­Roboter­steuerung­melden­und­zur­Anpassung­der­Greif­positionen­führen,­kann­ein­autarkes­und­quasi­selbstkontrollierendes­System­aufgebaut­werden,­welches­nicht­mehr­auf­manuelle­Programmier­prozesse­angewiesen­ist,­sondern­flexibel­auch­kleine­Losgrößen­verarbeiten­kann.­

Neben­dieser­generellen­Einstellung­und­Koordination­der­Roboter­bewegungen­über Bauteil dimensionen ist eine Feinjustierung durch den Einsatz von Big Data Analytics­denkbar.­Durch­die­Kombination­von­umfangreichen­Sensordaten­in­den­Maschinen­prozessen­(z.­B.­Strom­aufnahme,­Vibrationen,­Wärme­entwicklung)­können Rückschlüsse auf die ursprüngliche Bauteil beschaffenheit gezogen werden. Durch den Einsatz von intelligenten Algorithmen können damit wiederum Muster erarbeitet­werden,­die­dann­zu­einer­Feineinstellung­der­Roboter­bewegungen­zum­Beispiel im Bearbeitungs- oder Fügeprozess führen.

Zusammenfassend­ermöglichen­traditionelle,­taktile­oder­optische­Mess­systeme­in­Verbindung mit den Möglichkeiten der Digitalisierung in der Fertigung sowie der Verwendung­von­Big­Data­Analytics­den­Aufbau­von­nahezu­autarken­Systemen,­die sich kontinuierlich auf sich ändernde Randbedingungen selbstständig einstellen können­und­somit­eine­sehr­hohe­Flexibilität­aufweisen,­die­wiederum­den­Einsatz­bei­Losgröße 1­wirtschaftlich­zulässt.­

Insgesamt­wird­deutlich,­dass­es­vor­allem­faktische­Gegebenheiten­in­Produktion­und­Montage­sind,­die­den­Einsatz­von­Roboter­technologie­erforderlich­machen­oder eben nicht. Dies beeinflusst die weiteren möglichen Investitionsschritte maßgeblich.

Roboter im deutschen Maschinenbau 27

Analyse

Abb. 15 Erwartungen an die Robotertechnik

Quelle: PwC-Analyse.

trifft eher nicht zu

trifft sehr/eher zu

weiß nicht, k. A.

Änderung der Qualifikation der Belegschaft

Zugewinn an Präzision

Veränderung der Ansprüche an die IT-Sicherheit

Effizienzsteigerung

Beschleunigung der Fertigung

Verbesserung Ihrer Marktposition

Qualitätsverbesserung

Kostensenkung

Erleichterung der Suche nach Fachkräften

Verlagerung des Standorts ins Ausland

73 % 26 %

69 % 31 %

68 % 32 %

63 % 37 %

60 % 40 %

57 % 42 %

55 % 43 %

51 % 48 %

26 % 72 %

94 %6

2

2

KonsequenzenSollte­eine­solche­Wissenslücke­vorliegen,­ist­diese­nicht­mit­der­klassischen­Furcht­vor Technisierung zu begründen. Schließlich macht lediglich eine Minderheit der befragten Entscheider im deutschen Maschinen bau die Entscheidung für weitere Investitionen­in­den­Ausbau­der­Roboter­technologie­von­den­Konsequenzen­für­die­Mitarbeiter und deren Expertise abhängig. Vielmehr erwartet die überwiegende Mehrheit­der­Unternehmen­eine­Qualifikations­veränderung­für­ihre­Belegschaft,­sollten­diese­mit­Robotern­arbeiten­(siehe­Abb.­15).­Weitere­Erwartungen­richten­sich­vor­allem­an­Zugewinne­in­Effizienz,­Qualität­und­Präzision.­Zudem­rechnet­man­mit­Prozess­optimierungen­hinsichtlich­der­Beschleunigung­und­Kostensenkung.­Immer­noch­mehr­als­die­Hälfte­der­Befragten­glaubt­zusätzlich­an sich ändernde Ansprüche an die IT-Sicherheit und eine insgesamt verbesserte Marktposition.

Fast­drei­Viertel­der­Befragten­glauben­nicht,­dass­sich­die­Suche­nach­Fachkräften­in Zukunft leichter gestalten wird. Eine Verlagerung von Standorten kommt für die Befragten als Folge des Roboter einsatzes allerdings nicht in Betracht.

28 Roboter im deutschen Maschinenbau

Analyse

Mensch­Maschine­KollaborationDass eine so große Mehrheit der Befragten einen Schub in der Mitarbeiter-qualifikation­erwartet,­hängt­eng­mit­der­Idee­einer­verbesserten­Mensch­Maschine­Kooperation­zusammen.­Im­Rahmen­unserer­Erhebungen­wurden­die­deutschen­Maschinen­bauer­auch­um­ihre­Einschätzung­gebeten,­welche­Voraussetzungen­erfüllt­sein­müssten,­damit­eine­solche­Zusammen­arbeit­zwischen­den­Kollegen­Mensch­und­Roboter­aus­ihrer­Sicht­gelingt.­Die­Maschinen­bauer­knüpfen ein solches Vorhaben an zahlreiche Bedingungen. Für die meisten Befragten­muss­sich­der­Einsatz­der­Roboter­zunächst­einmal­schlichtweg­lohnen,­also rentabel sein. Darüber hinaus ist erwartungsgemäß die einfache Bedienung der­Roboter­(z.­B.­im­Hinblick­auf­eine­leistungsfähige­Umgebungs­erkennung,­kurze­Reaktions­zeiten­bei­Sprach­­oder­Gesten­steuerung)­von­hoher­Relevanz.­Für­ein­Viertel der Befragten zählt auch die Mitarbeiter qualifikation zu den wichtigsten Voraussetzungen,­also­nicht­nur­die­Lern­fähigkeit­der­Roboter­systeme.­Weitere­Bedingungen­sind­die­Auslastung­der­Roboter­(17­%),­ihre­Funktions­fähigkeit­(16­%),­aber­auch­die­praktischen­Bedingungen­vor­Ort­wie­Arbeits­sicherheit­(16­%)­oder­die­Infra­struktur­rund­um­die­Fertigung­(13­%).­Für­mehr­als­jeden­zehnten Befragten­hängt­das­Gelingen­der­Mensch­Maschine­Kooperation­zudem­generell­von­der­Digitalisierung­der­Wertschöpfung­ab,­sprich­der­Einführung­von­Industrie 4.0­Lösungen.

Abb. 16 Voraussetzungen für die Mensch-Maschine-Kooperation

Quelle: PwC-Analyse.

42 %

41 %

16 %

16 %

6 %

26 %

13 %

6 %

17 %

12 %

2 %

Rentabilität

Funktionsfähigkeit des Roboters

einfache Bedienbarkeit des Roboters

Arbeitssicherheit

Mitarbeiterqualifikation

Infrastruktur rund um die Fertigung

räumliche Gegebenheiten der Produktionsstätte

Auslastung des Roboters

Digitalisierung der Wertschöpfung

IT-Infrastruktur

nichts davon, k. A.

Roboter im deutschen Maschinenbau 29

Fazit

C Fazit

Roboter- und Automatisierungs technologien werden den Maschinen- und Anlagen-bau in absehbarer Zukunft tief greifend verändern. Roboter werden weitere Aufgaben­übernehmen,­die­ein­hohes­Maß­an­Geschick­und­Präzision­erfordern­oder­schlichtweg­zu­gefährlich­für­den­Menschen­sind.­Die­Übernahme­handwerklicher­Tätigkeiten­ist­für­die­Branche­nicht­denkbar.­„Handmade­by­robots“­werden­wir­also auch in naher Zukunft nicht auf deutschen Maschinen lesen.

Die­Mensch­Maschine­Kooperation­ist­ein­Eckpfeiler­der­digitalen­Transformation­bzw. des Smart Manufacturing im Rahmen der Digitalisierung der Wertschöpfung (Industrie 4.0).­Damit­diese­Zusammenarbeit­erfolgreich­sein­kann,­müssen­aber­zunächst Fragen der Rentabilität und nutzerfreundlicher Bedienbarkeit der Roboter geklärt werden.

Die deutschen Maschinenbauer haben keine Angst vor Automatisierung. Allerdings sind­sie­sich­im­Klaren,­dass­der­digitale­Wandel­zwangsläufig­Konsequenzen­für die Belegschaften haben wird. Entsprechend ist die Maschinen bau branche der­Meinung,­dass­sich­die­Fähigkeiten­und­Fertigkeiten­bzw.­die­Qualifikations­merkmale­der­Beschäftigten­ändern­werden­müssen.­Kurzum,­die­Betriebe­brauchen­nicht­weniger,­sondern­im­Umgang­mit­Automatisierungs­­und­Roboter­technologie­besser­qualifizierte­Angestellte.­Gerade­im­Hinblick­auf­den­demografischen­Wandel,­den­Fachkräfte­mangel­oder­die­Frage­der­Modernisierung­von­Ausbildung­und Studium ist dieser erwartete Qualitäts sprung ein wichtiges Signal.

Auf der anderen Seite sind sich die Branchen entscheider auch der Risiken ihrer Investitions vorhaben bewusst. Aus ihrer Sicht muss zwingend die Frage der Notwendigkeit des Roboter einsatzes geklärt sein. Dies könnte durchaus auch so verstanden­werden,­dass­bislang­noch­zu­wenig­über­die­technischen­Details­der­modernen,­intelligenten­Automatisierungs­systeme­bekannt­ist.­Erst­danach­sind­Fragen­der­Rentabilität,­der­Arbeits­sicherheit,­der­Logistik­und­der­Infrastruktur­in­Produktion­und­Fertigung­–­den­Haupteinsatzgebieten­der­Roboter­–­zu­beantworten.­

Bereits heute setzt eine Mehrheit der Unternehmen im deutschen Maschinen bau Roboter technologie ein. In naher Zukunft wird sich die Zahl der Anwender deutlich vergrößern.­Jedoch­kann­diese­Entwicklung­nicht­planlos­laufen,­sondern­bedarf­eines verantwortungsvollen Blicks auf effizienten Ressourcen einsatz in finanzieller und­personeller­Hinsicht,­sprich:­Sie­muss­mit­einem­strategischen­Ansatz­gesteuert­werden.

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Literatur

D Literatur

AHK­Greater­China,­GC­Ticker­1/2015,­Automation­and­Industry­4.0.

BMAS/ZEW,­Übertragung­der­Studie­Frey/Osborne­(2013)­auf­Deutschland,­2015.

Frey/Osborne,­The­Future­of­Employment:­How­Susceptible­are­Jobs­to­Computerisation?,­2013.­

ING­DiBa,­Die­Roboter­kommen.­Folgen­der­Automatisierung­für­den­deutschen­Arbeitsmarkt,­2015.

International­Conference­on­Robotics­and­Automation,­Intelligent­Robotics­and­Applications,­2014­ff.

PwC,­China­Compass,­Sommer­2016.

PwC,­Demografischer­Wandel:­In­Deutschland­werden­die­Arbeitskräfte­rar.­Berufs­,­qualifikations­­und­branchenspezifische­Analyse­bis­zum­Jahr­2030,­2016.

PwC,­Der­Einfluss­der­Digitalisierung­auf­die­Arbeitskräftesituation­in­Deutschland.­Berufs­­und­branchenspezifische­Analyse­bis­zum­Jahr­2030,­2016.

PwC,­Industry­4.0:­Building­the­digital­enterprise,­2016.

PwC,­M&A­Report­Industrial­Manufacturing,­H1­2016,­2016.

PwC,­Maschinenbau­Barometer­Q1­2015–Q2­2016,­2016.

PwC,­Stahl­2025:­Quo­vadis?,­2016.

VCI,­Westfälische­Wilhelms­Universität­Münster,­Provadis­Hochschule­und­PwC,­Von­den­Megatrends­zum­Geschäftserfolg,­2015

World­Economic­Forum,­The­Future­of­Jobs.­Employment,­Skills­and­Workforce­Strategy­for­the­Fourth­Industrial­Revolution,­2016.­

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