Industrie 4.0 Geschäftsmodelle - Ein Analyse-Raster zum Erkennen von Industrie 4.0 Potenzialen und notwendigen Veränderungen

Patricia Deflorin, Maike Scherrer, Janick Amgarten

Industrie 4.0 umfasst viel mehr als Sensoren, Aktoren und Vernetzungskomponenten. Die Technologien ermöglichen einerseits das Anbieten neuer Produkte und Dienstleistungen für den Kunden, andererseits führen sie zu internen Effizienzsteigerungen. Anhand des Industrie 4.0 Geschäftsmodells wird visualisiert, welche Ziele eine Industrie 4.0 Initiative verfolgt, welcher Wert für den Kunden entsteht, welche Leistungen intern zu erbringen sind, welche Technologien und Fähigkeiten benötigt werden und welche Informationssysteme die Vernetzung zwischen Kunden, Lieferanten und innerhalb des Unternehmens ermöglichen. Wichtig ist dabei, dass die Dimensionen der Industrie 4.0 Geschäftsmodelle aufeinander abgestimmt sind.

Revolutionen verändern Märkte, Angebote und Bedürfnisse. Die Veränderungen der vierten industriellen Revolution beinhalten die vermehrte Digitalisierung und Vernetzung innerhalb und zwischen Unternehmen. Viele Unternehmen haben diese Fragestellung aufgenommen und arbeiten an Lösungen, wie sie mit den Veränderungen im Rahmen der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung umgehen. Ziel dieser Veränderungen ist das Generieren von neuen Produkten und Dienstleistungen oder das Erzielen von Effizienzverbesserungen. Grundlage für diese Veränderungen bilden Technologien. Welche Technologien zu entwickeln sind, hängt von den angestrebten Zielen ab.
Um erfolgreich im Wettbewerb in Zeiten von Industrie 4.0 bestehen zu können, werden neue Technologien benötigt. Bekannte Beispiele wie die Schwierigkeiten des Unternehmens Kodak veranschaulichen, dass das Vorhandensein einer Technologie alleine nicht erfolgversprechend ist [1, 2]. Entscheidend ist, dass das bestehende Geschäftsmodell so angepasst wird, dass die Veränderungen in allen relevanten Dimensionen adressiert werden.
Um die Potenziale der durch Industrie 4.0 angestoßenen technologischen Veränderungen zu erkennen, sind jedoch die Analysedimensionen bestehender Geschäftsmodelle an die neuen Anforderungen anzupassen. Der vorliegende Beitrag zeigt auf, welche Dimensionen eine Industrie 4.0 Geschäftsmodell-Analyse berücksichtigen muss.
Der Start und der Weg der digitalen Transformation sind für jedes Unternehmen unterschiedlich. Verfolgt ein Unternehmen klare Ziele, vereinfacht dies die Transformation. Die Analyse dieser Ideen anhand der Dimensionen des Industrie 4.0 Geschäftsmodells hilft einerseits, diese Ideen zu konkretisieren, die entsprechenden Maßnahmen abzuleiten und die Ziele von Industrie 4.0 bzw. der digitalen Transformation zu kommunizieren.
Im Folgenden wird in das Thema „Geschäftsmodelle“ eingeführt und anschließend die Anforderungen an ein Industrie 4.0 Geschäftsmodell abgeleitet. Darauf basierend werden die Dimensionen für das Industrie 4.0 Geschäftsmodell aufgezeigt. Anschließend wird dargestellt, wie durch den Einsatz des Modells die digitale Transformation angestoßen werden kann.
 


Bild 1: Industrie 4.0 Geschäftsmodell.

Geschäftsmodelle und Geschäftsmodell-Innovation

Ein Geschäftsmodell zeigt auf, welchen Nutzen ein Unternehmen seinen Kunden anbietet und wie dieser Nutzen in Form von Umsätzen an das Unternehmen zurückfließt [3]. Es ermöglicht die systematische Darstellung der Geschäftslogik eines Unternehmens im Austausch mit der Umwelt (Kunden, Lieferanten, Partner) [4, 5]. Bestehende Geschäftsmodelle beruhen oftmals auf den folgenden vier Dimensionen [6-8]:
• Festlegen, welches Wertangebot dem Kunden angeboten werden soll
• Spezifikation des Marktsegments, d. h. aufzeigen, welchen Abnehmern das Angebot Wert stiftet
• Definition der Wertschöpfungskette, welche es dem Unternehmen ermöglicht, das Angebot zu erstellen und zu liefern
• Abschätzen der Erstellungskosten und Einnahmen, basierend auf dem identifizierten Wertangebot und der gewählten Wertschöpfungskette
Die Dimensionen sind so aufeinander abzustimmen, dass sie sich gegenseitig verstärken. Das bedingt, dass bei Veränderung einer Dimension die restlichen ebenfalls zu verändern und neu aufeinander abzustimmen sind. Solche Veränderungen werden mit dem Begriff Geschäftsmodell-Innovation beschrieben. Die Innovation kann sowohl eine inkrementelle (geringfügige) als auch eine radikale Entwicklung des Geschäftsmodells bedeuten [3].
Veränderungen, welche durch die Digitalisierung bzw. Industrie 4.0 angestoßen werden, bieten eine hervorragende Chance für Geschäftsmodell- Innovationen. Dabei ist es von zentraler Bedeutung, dass Industrie 4.0 Ideen anhand der Geschäftsmodell-Dimensionen analysiert werden, um zu erkennen, welche Veränderungen im Unternehmen und in der Leistungserstellung notwendig sind.

Industrie 4.0: Digitalisierung und Vernetzung

Im deutschsprachigen Raum hat sich für die digitale Transformation von Industrie-Unternehmen der Begriff Industrie 4.0 durchgesetzt. Industrie 4.0 bezieht sich auf die neuste und damit vierte industrielle Revolution. Revolutionen verändern Märkte, Angebote und Bedürfnisse, was darauf hinweist, dass Industrie 4.0 weit mehr als die Digitalisierung der Fabrik umfasst und Potenziale für Geschäftsmodell-Innovationen bietet.
Die Basis von Industrie 4.0 ist die Verfügbarkeit relevanter Informationen in Echtzeit durch Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Instanzen sowie die Fähigkeit, aus den Daten den zu jedem Zeitpunkt optimalen Wertschöpfungsfl uss abzuleiten. Die Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen ermöglicht dynamische, echtzeitoptimierte und selbst organisierende, unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke, die sich nach unterschiedlichen Kriterien, wie beispielsweise Kosten, Verfügbarkeit und Ressourcenverbrauch, optimieren lassen [9]. Ziel von Industrie 4.0 ist somit das Erzielen von Kundennutzen oder (internen) Effi zienzvorteilen anhand der Digitalisierung und Vernetzung der Wertschöpfungskette. Die Vernetzung ist folglich ein zentrales Element von Industrie 4.0.
Die Wichtigkeit der Vernetzung spiegelt sich auch beim Leistungsangebot von Industrie 4.0, wie zum Beispiel bei intelligenten Produkten, wider. Dieses besteht aus drei Kernelementen [10]: die physische, die intelligente und die Vernetzungskomponente. Unter den physischen Komponenten sind die bereits bekannten elektronischen und mechanischen Bauteile zu verstehen. Unter den intelligenten Komponenten werden Sensoren, Mikroprozessoren, Datenspeicher, Steuerungselemente, Software, integrierte Betriebssysteme und Bedienoberfl ächen subsumiert. Vernetzungskomponenten umfassen Schnittstellen, Antennen und Protokolle, welche kabelgebundene oder kabellose Verbindungen mit dem Produkt ermöglichen [10]. Die Digitalisierung und Vernetzung spiegelt sich zudem im Entstehen von neuen Dienstleistungen wie der vorausschauenden Wartung wider. Bei diesen handelt es sich oftmals um die Erweiterung, Vernetzung und Neukombination vorhandener Leistungen [11]. Zusammenfassend basieren Industrie 4.0 Angebote (Produkte und Dienstleistungen) auf der Entwicklung oder dem Einsatz (neuer) Technologien, einer Vernetzung und Fähigkeiten [12].
 


Bild 2: Geschäftsmodell „prädiktive Wartung“.
 

Das Industrie 4.0 Geschäftsmodell

Das Beschreiben von Geschäftsmodellen hilft zu verstehen, wie sich der Geschäftserfolg zusammensetzt. Relevant sind mehrere Dimensionen, welche aufeinander abzustimmen sind.Basierend auf den Anforderungen von Industrie 4.0 konnten literaturbasiert 5 zentrale Dimensionen identifi ziert werden: Nutzenversprechen, die Wertschöpfungskette, Ertragsmechanik, Industrie 4.0 Fähigkeiten und Technologien sowie Vernetzung (Bild 1). Die Dimensionen wurden anhand der Evaluation von 13 Industrie 4.0 Initiativen bei drei Industrieunternehmen im Rahmen eines Forschungsprojekts der Schweizer Kommission für Technologie und Innovation (KTI) überprüft und verfeinert.
Wesentlich für die Dimensionen eines Geschäftsmodells ist, die einzelnen Dimensionen aufeinander abzustimmen. Unabhängig, ob Ideen aus der Produktentwicklung, dem Service, dem Vertrieb oder aufgrund neuer Technologien stammen, sind alle Dimensionen bei der Veränderung zu berücksichtigen. Bild 1 fasst die zentralen Fragen zusammen, welche bei der Analyse und Implementierung von Industrie 4.0 Initiativen zu beantworten sind und gibt eine Handlungsanleitung; d. h. anhand der Beantwortung der Fragen wird deutlich, welche Veränderungen im Unternehmen anzustoßen sind, um die Idee erfolgreich umzusetzen. Wesentlich ist, dass die Dimensionen abgestimmt werden. So können zum Beispiel Veränderungen bei den Technologien zu neuen/ angepassten Nutzenversprechen führen. Nachfolgend werden die einzelnen Dimensionen anhand eines Beispiels verdeutlicht.
Eine oft diskutierte Industrie 4.0 Dienstleistung ist das Nutzenversprechen der prädiktiven Wartung. Während die reaktive Wartung zu spät erfolgt, werden bei der präventiven die Arbeiten oftmals zu früh durchgeführt (um Ausfallkosten zu vermeiden). Anhand der Echtzeitüberwachung des Zustands einer Maschine werden bei der prädiktiven Wartung die Arbeiten je nach Notwendigkeit durchgeführt. Kunden entgehen somit teure Ausfallzeiten und unnötige Kosten für frühzeitiges Auswechseln der Ersatzteile.
Die zweite Dimension des Industrie 4.0 Geschäftsmodells beschreibt die Gestaltung der Wertschöpfungskette. Zentral ist zu erkennen, wie sich die Kundeninteraktion verändert und welche Aktivitäten der internen Leistungserstellung anzupassen sind. Das Anbieten einer prädiktiven Wartung bedingt, dass Echtzeitdaten der Nutzung evaluiert werden. Dies benötigt Veränderungen in der Zusammenarbeit/Interaktion mit dem Kunden. Der Zugriff auf die Maschine des Kunden ermöglicht eine gezielte Kommunikation über Maßnahmen zur Verbesserung der Maschine oder des Prozesses. Begleitend dazu wird die Interaktion virtueller erfolgen, z. B. über Smart Devices oder interaktive Dashboards. Die größten Veränderungen der internen Leistungserbringung spiegeln sich in der Erbringung der Wartungsarbeiten und dem Aufbau einer Einheit mit Datenspezialisten wider, um Wissen aus den generierten Daten beim Kunden zu generieren.
Gehen wir davon aus, dass die prädiktive Wartung dem Kunden als Dienstleistung angeboten wird, dann erfolgt der Ertrag in einer Einmal-, Monats- oder Jahreszahlung. Die Kosten entstehen zeitlich unabhängig von den Erträgen, d. h. bei der Datenanalyse, der Koordination der Serviceeinsätze, dem Auswechseln von Ersatzteilen etc. Hier ist wesentlich, dass neue Technologien entwickelt werden, welche sicherstellen, dass möglichst wenig Aufwendungen für die Erbringung der Leistung notwendig werden. Oftmals ist die Leistungserbringung auch ohne Technologie möglich, allerdings zu weitaus höheren Kosten. Die beeinfl ussbaren Faktoren der Ertragsmechanik (Kosten und Einnahmen) verändern sich aufgrund der neuen Technologien.
Eine kosteneffiziente Umsetzung des Geschäftsmodells basiert auf der Entwicklung der geeigneten Technologien und dem Aufbau der fehlenden Fähigkeiten (Industrie 4.0 Enabler). Notwendige Technologien sind beispielsweise diverse Sensoren zur Messung des Verschleißzustands sowie der Performance- und Umgebungsindikatoren, sichere Verbindungen zur Datenübermittlung, Datenbanken etc. Ebenso sind die notwendigen Fähigkeiten aufzubauen, wie z. B. die Fähigkeit, die gesammelten Daten zu analysieren und Erkenntnisse für die Aktivitäten der prädiktiven Wartung abzuleiten.
Als letzte Dimension sind die Vernetzung der Wertschöpfungskette mit dem Kundenerlebnisprozess und die dazu notwendigen Systeme und der Datenaustausch zu betrachten. Aufgrund der Echtzeitübertragung der Maschinenzustandsdaten sind diese in einer geeigneten Datenbank bzw. Cloud zu sammeln und die aufbereiteten Daten den entsprechenden Funktionen weiterzuleiten. Dadurch entsteht eine Vernetzung zwischen externen Anwendern (Kunde) und den internen Funktionen des Unternehmens.
Die Analyse einer Industrie 4.0 Idee anhand der Dimensionen des Geschäftsmodells zeigt den Grad der notwendigen Veränderung auf. Technologien können den Anstoß zu einer Veränderung geben. Werden die notwendigen Veränderungen aber in den weiteren vier Dimensionen des Geschäftsmodells nicht implementiert, sind die Überlebenschancen der Veränderung gering.

Industrie 4.0-Roadmap: die digitale Transformation anstoßen

Ideen, welche anhand des Industrie 4.0 Geschäftsmodells analysiert werden, bilden die Grundlage für die digitale Transformation. Ein wesentlicher Vorteil der Geschäftsmodell-Analyse ist die erzielte Transparenz. Darauf basierend kann entschieden werden, welche Ideen in welchem Zeitraum weiterverfolgt bzw. welche nicht weiter berücksichtigt werden. Somit ist die Grundlage für die Roadmap für die digitale Transformation bzw. Industrie 4.0 geschaffen. Die Ideen können aus einer Veränderung der Ertragsmechanik stammen und in sogenannten Pay-per-Use- oder Subscription-Geschäftsmodellen münden. Weitere Beispiele sind, neben der prädiktiven Wartung, die Umsetzung eines globalen Service, Informationsbörsen oder E-Commerce. Andere Ideen sind auf die smarte Fabrik bezogen und zeigen auf, welche Veränderungen notwendig sind, um interne Effizienzvorteile zu erzielen (z. B. digitaler Workflow). Unabhängig davon, ob der Nutzen intern oder extern ist, bedingen die Initiativen Anpassungen in den restlichen Dimensionen.


Bild 3: Prozess zur Umsetzung von Industrie 4.0 Ideen.

Ein Soll-Ist-Vergleich entlang der Dimensionen des Geschäftsmodells zeigt auf, welche Maßnahmen notwendig sind. Dabei kann sich die digitale Transformation beispielsweise auf das Nutzenversprechen (Produkte und Services) beziehen, auf die Kundeninteraktion, die interne Wertschöpfungskette (z. B. intelligente Fabrik) oder auf die Ertragsmechanik.
Chancen von Industrie 4.0 zu nutzen, bedeutet, neue Technologien und Fähigkeiten zu entwickeln und umzusetzen. Entscheidend ist, dass diese auf einen Kundennutzen oder auf eine interne Effizienzsteigerung ausgerichtet sind. Unabhängig davon, ob die Industrie 4.0 Initiativen nach innen oder außen gerichtet sind, hilft das Industrie 4.0 Geschäftsmodell zu analysieren, welche der erarbeiteten Ideen über genügend Potenzial verfügt. Weiter wird aufgezeigt, welche Technologien und Fähigkeiten für dessen Umsetzung notwendig sind und wie die Kundeninteraktion, die Wertschöpfungskette und die Vernetzung zu gestalten sind.

Dieser Beitrag entstand im Rahmen des Projekts „Digitalisierung und Vernetzung der Wertschöpfungskette: eine strategische Roadmap“, das von der Schweizer Kommission für Technologie und Innovation (KTI) gefördert wird.

Schlüsselwörter:

Industrie 4.0, Geschäftsmodelle, digitale Technologien, Vernetzung, Predictive Maintenance, Pay-per-Use

Literatur:

[1] Chesbrough, H.: Business model innovation: opportunities and barriers. In: Long range planning 43 (2010) 2, S. 354-363.
[2] Christensen, C.: The innovator’s dilemma: when new technologies cause great firms to fail. Boston 2013.
[3] Schallmo, D.; Rusnjak, A.: Roadmap zur Digitalen Transformation von Geschäftsmodellen. In: Schallmo, D. u. a. (Hrsg): Digitale Transformation von Geschäftsmodellen. Wiesbaden 2017, S. 1-31.
[4] Teece, D.J.: Business models, business strategy and innovation. In: Long range planning 43 (2010) 2, S. 172-194.
[5] Zott, C.; Amit, R.; Massa, L.: The Business Model: Recent Developments and Future Research. In: Journal of Management 37 (2011) 4, S. 1019- 1042.
[6] Chesbrough, H.; Rosenbloom, R.S.: The role of the business model in capturing value from innovation: evidence from Xerox Corporation’s technology spin-off companies. In: Industrial and corporate change 11 (2002) 3, S. 529-555.
[7] Schallmo, D., Geschäftsmodelle erfolgreich entwickeln und implementieren. Wiesbaden 2013.
[8] Gassmann, O.; Frankenberger, K.; Csik, M.: Geschäftsmodelle entwickeln. München 2013.
[9] Dorst, W.: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0. Ergebnisbericht der Plattform Industrie 4.0. 2015.
[10] Porter, M.E.: Wie smarte Produkte den Wettbewerb verändern. In: Harvard Business Manager Dezember 35 (2014) 12, S. 34-60.
[11] Iansiti, M.; Lakhani, K.R.: Digitale Erneuerung. In: Harvard Business Manager 35 (2014) 12, S. 63-74.
[12] Deflorin, P., Scherrer, M.; Eberhard, N.: Digitale Intensität und Management der Transformation. In: Schallmo, D. u. a. (Hrsg): Digitale Transformation von Geschäftsmodellen. Wiesbaden 2017, S. 265- 282.