Maschinenbau-Trends 2023: Die große Expertenumfrage

Wie sich die Maschinenbaubranche dabei behaupten kann, welche Rolle dabei die Digitalisierung spielt und welche Maschinenbau-Trends 2023 im Fokus stehen, erläutern uns neun Automatisierungsexperten.

Maschinenbau-Trends vs. Herausforderungen

Die exportstarken Maschinen- und Anlagenbauer aus Deutschland haben sich 2022 in einem sehr schwierigen Umfeld bisher gut behaupten können. Die Maschinenexporte verzeichneten allein im dritten Quartal laut vorläufiger Werte des Statistischen Bundesamtes einen Zuwachs von nominal 5,2 Prozent zum Vorjahr. In den ersten neun Monaten legten die Maschinenausfuhren gegenüber dem Vorjahreszeitraum um nominal 4,0 Prozent auf 140,3 Milliarden Euro zu. Dennoch steht die Branche vor großen Herausforderungen aber auch Maschinenbau-Trends, wie uns die Experten auf den folgenden Seite erläutern.

Unsere Fragen an die Experten:

1. Hohe Energiekosten, verschärfte Gesetze, Fach­kräfte­mangel, gestörte Lieferketten: Wie kann der deutsche Maschinenbau diese Krisen meistern?
2. Wie sieht Ihrer Meinung nach die richtige Digitalisierungsstrategie für mittelständische Maschinen­bauer aus?
3. Welche Maschinenbau-Trends und Entwicklungen in der Automatisierungstechnik sehen Sie für 2023?

1. Etwa 47 Prozent des gesamten Stromverbrauchs gehen auf die Industrie zurück, 70 Prozent davon entfallen auf elektrische Antriebe. Durch den Einsatz von energieeffizienter Technologie lässt sich also eine Menge Energie einsparen. Dabei sollte man jedoch nicht nur die Produkte im Auge haben, sondern auch die eigenen Prozesse und Arbeitsumgebungen. Partnerschaften und intensive Zusammenarbeit mit Lieferanten helfen, die Bedarfe vorrausschauend zu planen und energieeffiziente Lösungen zu entwickeln.

2. Digitalisierung betrifft sehr viele unterschiedliche Bereiche im Unternehmen: von der Optimierung der eigenen Prozesslandschaft, über die Verbesserung der eigenen Produkte und Entwicklung neuer Funktionalitäten bis hin zu komplexen Servicekonzepten. Wichtig ist ein klarer Fokus auf die Verbesserungen, die man mittels Digitalisierung angehen möchte, sowie eine systematische Heran­gehensweise. Ein Beispiel sind smarte Sensoren zur Zustandsüberwachung und vorausschauenden Wartung. Sie ermöglichen gerade kleinen und mittleren Unternehmen einen einfachen und kostengünstigen Einstieg in die Digitalisierung und sind beliebig nach oben skalierbar.

3. Die Themen Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit werden aus unserer Sicht auch im Jahr 2023 eine wichtige Rolle spielen und gehören sicher zu den Maschinenbau-Trends. Wenn Lieferketten und die Verfügbarkeit von Komponenten sich im Lauf des kommenden Jahres normalisieren, bietet das die Chance, den Fokus auf noch effizientere Lösungen zu legen. Die Steigerung der Energieeffizienz ist und bleibt sicherlich eine wesentliche Aufgabe, und auch das Thema Kreislaufwirtschaft dürfte zu den Stichworten des nächsten Jahres zählen.

1. Durch Nutzung von Solarenergie und eine möglichst autarke Stromversorgung vor Ort und indem wir bundesweit einen Plan umsetzen, schnell grün und unabhängig zu werden. Ein Fachkräfteplus erzielen wir durch innerbetriebliche Ausbildung, langfristige Bindung und Mitbestimmung mit dem Bonus eines guten Betriebsklimas. Und Lieferketten halten, wenn wir eine regionale Produktion aufbauen, in unserem Fall also in Europa für Europa.

2. Die digitale Kundenansprache zu jeder Zeit an jedem Ort durch Online-Konfiguratoren, einen E-Shop und Digital Twins ist ebenso ein Erfolgsrezept wie die Verknüpfung mit der Produktion und Echtzeit-Informationen zum Kunden über Preis, Verfügbarkeit und Lieferzeiten.

3. Auch 2023 werden beide Bereiche im Zeichen von effizienzsteigernden, möglichst emissionsfreien Maschinen stehen, wobei unsere stromlos arbeitenden Komponenten, beispielsweise beim Endlagenschutz, nicht unwesentliche Rollen spielen. Auch der Digitalisierung vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 und smarten Technologien gehört ebenso die Zukunft wie den Digital Twins. Diese tragen zur Nachhaltigkeit und Kostensenkung bei, indem sie physische Prototypen reduzieren, den Wartungsaufwand senken, Probleme früh erkennen und Ausfallzeiten verhindern. Das führt zu einer größeren Nachhaltigkeit, die von vielen Unternehmen immer mehr bedacht wird, und somit zu einem kleineren CO2-Fußabdruck.

Schritt für Schritt zur Smart Factory

1. Der Schlüssel, um auf solche Herausforderungen flexibel reagieren zu können, ist die Digitalisierung. Indem Unternehmen auf eine nachhaltige, datengetriebene Fertigung setzen, verbessern sie nicht nur die eigene CO2-Bilanz oder erfüllen gesetzliche Anforderungen, sondern sparen durch Energieeffizienzmaßnahmen auch langfristig Kosten. Zudem machen Datenplattformen frühzeitig mögliche Schwachpunkte in der Lieferkette sichtbar und unterstützen dabei, diese resilient und agil zu gestalten. Der Weg zu einer digitalen Smart Factory hilft außerdem, den Technologie- und Automatisierungsgrad zu erhöhen und so dem Fachkräftemangel entgegenzuwirken.

2. Das Wichtigste ist, Schritt für Schritt vorzugehen und sich zunächst auf drei Schwerpunkte zu konzentrieren: die Digitalisierung von Kernprozessen und -systemen, den Aufbau resilienter Betriebsabläufe und Infrastrukturen sowie die Förderung datengesteuerter Entscheidungsprozesse. Der Umzug in die Cloud ist einer der wichtigsten Schritte, um langfristig erfolgreich zu sein. Indem zunächst nur ein Teil der Funktionalitäten digitalisiert wird, lassen sich Risiken minimieren. Die Nutzung einer einheitlichen Datenplattform anstelle verschiedener Einzelplattformen und Tools führt zudem zu spürbar mehr Effizienz und ist ein Wegbereiter für eine umfassende digitale Transformation.

3. Das industrielle Internet of Things (IIoT) wird sich weiter etablieren und gemeinsam mit Technologien wie dem virtuellen Zwilling den Grundstein für eine vollständig vernetzte Wertschöpfungskette legen, die vom Designprozess über die smarte Fertigung bis hin zum Kundenerlebnis reicht. Darüber hinaus wird Nachhaltigkeit zukünftig eine noch zentralere Rolle spielen. Innovative Technologien und Maschinenbau-Trends werden helfen, Ressourcenverschwendung und den Energieverbrauch erheblich zu reduzieren.

1. Das erste Halbjahr 2022 war von anhaltenden Problemen in den Lieferketten und von zunehmender Unsicherheit bei der Vergabe von Neuaufträgen geprägt. Die Groß­industrie wie die Automobilindustrie und deren Zulieferer treiben den Um- und Ausbau ihrer Werke voran. Die Rückholung von Fertigungs­kapazitäten aus Asien und der zunehmende Fachkräftemangel erhöhen den Bedarf an Automatisierungs­lösungen. Durch den Austausch des Maschinenparks mit energieeffizienten Lösungen versucht der deutsche Maschinenbau dem Problem der stetig steigenden Energiekosten entgegenzuwirken.

2. Durchgängiges digitales Engineering, von der Planung über die Inbetriebnahme bis hin zum digitalen Zwilling, ist hierfür der richtige Weg. Die vorangestellte Digitalisierung in Form von virtuellen Maschinen, automatischer Generierung von Software bis hin zur kompletten Vernetzung von Produktionsanlagen führen jederzeit zur vollen Transparenz. So erreicht man die höchste Effektivität der Gesamtanlagen.

3. Im Maschinenbau und der Automatisierungstechnik sehe ich die Trends hin zu einer bedienerfreundlicheren Oberfläche, autonomer Fertigung und 24/7-Maschinennutzung. Zudem haben digitale Geschäftsmodelle enormes Potenzial, zusätzliche Mehrwerte sowohl für den Maschinenhersteller als auch für den Betreiber zu generieren. Die Autonomiezeit der Maschinen in den Produktionsstätten soll durch ­Automatisierungslösungen von einer Schicht bis hin zu einer Woche gesteigert werden. Zugleich soll in einer Smart Factory mit Smart Devices eine twenty-four-seven-Transparenz sowie eine bedienungsfreundlichere Automation ermöglicht werden, damit ein komplementäres Netzwerk der Industrie 4.0 entsteht.

1. Wir leben in der Dekade der Automatisierung. In den nächsten Jahren werden Unternehmen verstärkt in die Automatisierung ihrer Maschinen und Werke investieren müssen – aus allen Gründen, die Sie genannt haben. Die Maschinenbauer kaufen jedoch nicht mehr nur Hardware, sondern Applikationen und Services. Dafür brauchen sie Partner wie Lenze. Mit den Anwendungen und digitalen Services können sie neue Umsätze generieren. Automation kann Maschinen zudem energieeffizienter machen. Wir konnten bei Kunden Einsparungen im zweistelligen Prozentbereich erzielen. Die Kunst ist es, Hardware, Domänenwissen, Daten und Machine Learning zusammenzubringen. Die Lieferketten sind angespannt, das spüren wir auch. Viele Kunden warten auf unsere Lösungen. Ich hoffe, dass im Frühjahr eine Entspannung eintritt. Die ersten Signale sind positiv. Dem Fachkräftemangel begegnen wir und unsere Kunden mit unserer Plattformstrategie, die es Maschinenbauern erleichtert, Software zu entwickeln – auch ohne eigene Entwicklermannschaft.

2. Wir können die Digitalisierung unserer Prozesse im Maschinenbau nicht allein schaffen. Jeder Unternehmer sollte sich Partner für die Umsetzung der Maschinenbau-Trends suchen. Wir tun das mit unseren Kunden aus dem Maschinenbau und arbeiten beispielsweise auf unserer Open Automation Platform Nupano mit ihnen zusammen – offen, einfach und flexibel –, und der Kunde muss keine Vorkenntnisse im Bereich App-Entwicklung mitbringen. Wir nehmen auch häufig externe Expertinnen und Experten dazu, denn auch wir können nicht überall führend sein. Wir verfolgen einen Best-of-Breed-Ansatz, den wir aus der IT schon kennen.

3. Es muss und wird einfacher werden, Automatisierungstechnik und Maschinenbau-Trends zu nutzen. Neue Programmiersprachen halten schon seit Jahren Einzug in die Branche. Das wird noch zunehmen. Wir müssen aber auch in No-Code-Lösungen denken, müssen Daten nutzen und neue Umsatzmöglichkeiten für unsere Kunden schaffen. Darüber hinaus, und das ist mir wichtig, müssen wir enger Kontakt zum Kunden halten. Das machen uns die Tech-Riesen vor. Nur wenn wir noch näher am Kunden sind, können wir neue Lösungen gemeinsam entwickeln.

Unsere Fragen an die Experten:

1. Hohe Energiekosten, verschärfte Gesetze, Fach­kräfte­mangel, gestörte Lieferketten: Wie kann der deutsche Maschinenbau diese Krisen meistern?
2. Wie sieht Ihrer Meinung nach die richtige Digitalisierungsstrategie für mittelständische Maschinen­bauer aus?
3. Welche Trends und Entwicklungen sehen Sie für 2023 im Maschinenbau und in der Automatisierungstechnik?

1. Eigentlich gibt es nur eine langfristig erfolgreiche Strategie: Digitalisieren. Es zeichnet sich ab, dass Unternehmen, die sich nicht mit der Thematik beschäftigen, bald im globalen Wettlauf abgehängt werden könnten. Die Vorteile liegen auf der Hand: ­Digitalisierung und der Einsatz von KI bieten Transparenz und Optimierungsansätze in den unterschiedlichsten Bereichen – sei es beim Energieverbrauch, einer einfachen und effektiven Programmierung von Robotern, generell bei Prozessoptimierungen oder auch bei so wichtigen Themen wie Vermeidung von Abfall. Der große Vorteil beim aktuellen Fachkräftemangel ist, dass auch ungelernte Mitarbeiter schnell eingesetzt werden können. Auch das hilft Unternehmen dabei, krisenfest zu werden.

2. Nach wie vor ist für viele Unternehmen der erste Schritt in Richtung Digitalisierung der schwierigste. Es herrscht Furcht vor Fehlinvestitionen, Fachkräftemangel, aber auch mangelnden Visionen, wie man sich für die Zukunft aufstellen sollte. Hierbei kann ein Blick auf japanische Tugenden wie Kaizen und Poka Yoke helfen. In unserem Smart ­Manufacturing Kaizen Level-Konzept (SMKL) stellen wir erst einmal fest: Wo steht unserer Kunde eigentlich und wo will er hin? Ist das Ziel klar definiert, entwickeln wir gemeinsam einen Weg der kleinen Schritte, der sich immer wieder anpassen lässt, damit Investitionen zum Erfolg führen. Unser Werkzeugkasten beinhaltet diverse Tools, die bereits heute von KI unterstützt werden, zum Beispiel für das Energiemanagement und die vorbeugende Wartung.

3. Für mich eindeutig KI, Simulation, Virtual ­Reality, Augmented Reality und digitale Zwillinge. Sie werden uns 2023 verstärkt helfen, den Fachkräftemangel zu entschärfen, die ‚Time to Market‘ zu verringern und mit unseren Ressourcen besser umzugehen. Denn insbesondere die junge Generation setzt mehr auf Nachhaltigkeit. Ein wichtiger Trend ist das Thema Energieeinsparung, die einhergeht mit einer Verringerung des CO2-Ausstoßes.
Ein weiterer Punkt der Maschinenbau-Trends ist die engere Anbindung der OT an die IT. Bedingt durch die weiterhin ‚unsicheren‘ Lieferketten muss die Transparenz von der Bestellung bis zur Auslieferung gewährleistet sein. Dies sind Beispiele für Themen, die bereits jetzt die Flexibilität bei den Maschinenbauern erhöhen und die Abhängigkeit von einzelnen Zulieferern verringern können.

Maschinenbau-Trends: Digitalisierung als Schlüssel

1. Im Maschinenbau muss man diese Krisen aus zwei Perspektiven betrachten: aus der eigenen Fertigung heraus, aber auch aus Sicht der Endkunden. Die Digitalisierung ist dabei nicht nur der Schlüssel für viele der heutigen Pro­bleme, sondern die nötige Voraussetzung. Hohe Energiekosten erfordern einen möglichst sparsamen Umgang mit Ressourcen. Verbrauchsdaten liefern hier die notwendige Transparenz, um Einsparungen vornehmen zu können. Einige gesetzliche Vorgaben werden erst durch digitalisierte Prozesse bedienbar, zum Beispiel die CO2-Bilanz, ebenso eine Erhöhung der Effi­zienz und damit ein zielgerichteter Einsatz von Fachkräften. Neue Technologien wie AR ermöglichen beispielsweise geführte Handarbeitsplätze. Mit der modularen Produktion lässt sich zumindest zeitweise flexibel auf gestörte Lieferketten reagieren. Starke Partnerschaften werden in diesem Zusammenhang ebenfalls wichtiger.

2. Den einen richtigen Weg gibt es nicht. Das Entscheidende ist, überhaupt zu starten und es als Lernprozess zu verstehen. Nicht jeder Schritt wird sofort erfolgreich sein. Agilität ist gefragt: sich an neue Technologien herantasten, immer wieder nachzubessern, aber auch Fehler zu erlauben. Gerade aufgrund des Fachkräftemangels muss nicht das ganze Know-how inhouse aufgebaut werden – es gibt viel Expertise und etablierte Lösungen am Markt. Davon kann man beispielsweise über Partnerschaften profitieren. Die eigentliche Differenzierung erfolgt dann über das Domänenwissen der Maschine. Auf diese Weise bietet die Digitalisierung die große Chance für neue Geschäftsmodelle, zum Beispiel im Rahmen von Software-as-a-Service.

3. Im Jahr 2023 werden Themen und Maschinenbau-Trends wie die CO2-Bilanz und Nachhaltigkeitsaspekte eine noch größere Rolle spielen. Auch die neue Maschinenrichtlinie muss man berücksichtigen. Aber vor allem wird das Thema Industrie 4.0 Fahrt aufnehmen. Voll digitalisierte Maschinen ermöglichen eine stärkere Einbindung von kollaborativen Robotern und generieren neue Mehrwerte, beispielsweise durch Machine Learning.

1. Jede Krise bedeutet auch Chancen. Energieeffiziente Maschinen und Prozesse sind unter diesen Rahmenbedingungen ein echter Wettbewerbsvorteil. Moderne Automatisierungs- und Antriebstechnik ermöglicht energieeffiziente Maschinen, und digitale Lösungen eröffnen zusätzliches Einsparpotenzial. Um Fachkräfte zu gewinnen und zu halten, gilt es für den deutschen Maschinenbau, attraktive Arbeitsplätze zu schaffen. Das ist beispielsweise durch den digitalen Zwilling möglich: Der ist attraktiv, weil ich nicht nur an der Maschine stehe, sondern manche Aufgaben im Büro erledigen kann. Und: Dieses Büro kann auch Homeoffice heißen; die Arbeitnehmer gewinnen also auch an Flexibilität.

2. Man kann in kleinen Schritten vorgehen und beispielsweise eine mechanisch bereits optimierte Maschine durch kleine Maßnahmen noch besser machen. Ein Beispiel hierfür ist die adaptive Vorschub­regelung für Werkzeugmaschinen, die mit wenig Aufwand zu implementieren ist und schnell Vorteile auf dem Shopfloor zeigt.
Eine weitere Möglichkeit ist, sich einen speziellen Prozess im eigenen Haus herauszugreifen, den man digitalisieren möchte, beispielsweise die Instandhaltung mit digitalen Tools zu unterstützen (Stichwort Remote Service) oder Engineering-Prozesse zu optimieren mit dem digitalen Zwilling, um eine kürzere Time-to-market zu erzielen.
Die Königsklasse ist dann, daraus ein Geschäftsmodell abzuleiten, um Prozesse beim Anwender zu optimieren. Hier liegt auch das größte Potenzial, um sich vom Wettbewerb zu unterscheiden.

3. Die Digitalisierung ist nicht mehr aufzuhalten und stärkt den Maschinenbau auch hinsichtlich der Herausforderungen steigender Energiekosten und dem Fachkräftemangel.

1. Im VDMA bilden wir die Synthese der Industriesicht und stehen im Dialog mit Politik und Gesellschaft, um die richtige Linie zu finden. Wir entwickeln zugleich Standards – Lösungswege zur Kreislaufwirtschaft und zur klimaneutralen Produktion – oder Positionen, zum Beispiel zur Außenwirtschaftspolitik. Wir kämpfen für besseren Nachwuchs in Qualität und Quantität. Wir denken neue Ökosysteme vor, hin zu resilienteren Lieferketten – Stichwort Manufacturing-X. Die Maschinenbauer liefern die Technologien für den Klimaschutz, für eine nachhaltige Produktion sowie für eine Kreislaufwirtschaft und sie sind global erfolgreich, wie die hohen Auftragsbestände zeigen.

2. Connected Industry ist die Botschaft. Produkte und Prozesse müssen als digitale Verkettung verstanden werden. Wir gehen den Weg mit Industrie 4.0 erfolgreich, führend in der Welt. VDMA-seitig treiben wir mit hunderten von Unternehmen die Entwicklung der Weltsprache der Produktion – Umati – voran und pushen die Technologie Wireless Communication for Machines in unserer Arbeitsgemeinschaft WCM. Zusammen mit dem ZVEI haben wir die IDTA gegründet (Asset Administration Shell), und mit Manufacturing-X – dem Aufbau eines föderativen Datenökosystems – geben wir dem Big Picture einen Handlungsraum als Vertrauensraum. Wir empfehlen: Be connected! Mitmachen im Maschinenraum unserer Wirtschaft.

3. Die Wertschöpfungsketten werden getrieben von Kostendruck, Resilienz in der Supply Chain und Zielsetzungen einer klima-neutralen und nachhaltigen Produktion. Dies gelingt nur effi­zient auf Basis bester digitaler Prozesse im OT/IT-Feld.
Leider wird auch die Cybersecurity ein Thema bei den Maschinenbau-Trends bleiben. Der damit einhergehende Cyber Resilience Act oder auch der European Data Act sind Herausforderungen in den kommenden Jahren, die zudem einen föderativen Datenraum Manufacturing-X dringlich machen.

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