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25.02.2016

USA: High-Potential-Zone für Industrie 4.0-Anwendungen

Aktuelle Wirtschaftslage

Breite Grundlage – moderates Wachstum: Ausgehend von einer weitgehend stabilen wirtschaftspolitischen Lage bis Ende 2016 sind die Aussichten für den Industrie-Output der USA insgesamt positiv, entwickelt sich aber mit abgeschwächter Dynamik.

Als Dämpfer für übermäßigen Optimismus wird vor allem ein starker Dollar im Verhältnis zum Euro betrachtet. Dieser könnte, je nachdem wie stark er ausfällt, weitere Entwicklungspotenziale und auch den Export konkurrenzstarker Produkte und Technologien der Marke „Made in USA“ begrenzen. Tendenziell wird der US-Markt auch in nächster Zeit vor allem Binnenmarkt bleiben: mit bekannten Problemen in den rohstoffnahen Industrien und einer höheren Dynamik in der Automatisierung sowie einem nach wie vor stark konjunkturabhängigen Bau- bzw. Immobiliensektor.

Mit den Themen Industrie 4.0 und Internet of Things setzen sich aktuell insbesondere Unternehmen der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-Industrie sowie der Metallverarbeitung auseinander. Während die amerikanische Automobilindustrie wieder auf Rekordkurs ist, schrumpft aktuell eine Reihe von Marktsegmenten, mit nur schwachen Erholungstendenzen auf kurze und mittelfristige Sicht. Ursache ist der Preisverfall von Rohstoffen wie Erdöl, Erdgas, landwirtschaftlichen Produkten und Metallen.

Auch im Baumaschinensektor erwarten Experten eine schwächere Entwicklung, die bereits zu Überkapazitäten bei den Herstellern geführt hat.

Steckbrief Amerikanische Industrie

Trotz des enormen Wachstums Chinas in den vergangenen Jahren bleiben die USA mit einem nominalen Bruttoinlandsprodukt (BIP) von 17,4 Billionen US-Dollar in 2014 nach wie vor die mit Abstand größte Volkswirtschaft. Sie steht für fast ein Viertel der weltweiten Wertschöpfung. Zwar sind die Wachstumsraten der USA, verglichen mit Schwellenländern, niedriger. Aber aufgrund der enorm großen Basis führen auch kleine prozentuale Veränderungen zu hohen nominalen Ausschlägen.

Der Anteil der verarbeitenden Industrie beträgt nur rund 12 Prozent (Deutschland: 22,3 Prozent). Aber durch die schiere Größe der amerikanischen Wirtschaft waren 2015 rund 12,3 Millionen Menschen in diesen Industrien beschäftigt (Deutschland 5,4 Millionen).

Neben international agierenden Großkonzernen ist das Bild der amerikanischen Industrie besonders durch eine Vielzahl mittelständischer und kleiner Unternehmen geprägt. Laut NAM gibt es in den USA 256,363 Industrieunternehmen, von denen rund 250.000 weniger als 500 Mitarbeiter beschäftigen. Für Forschung und Entwicklung wendeten die Unternehmen der US-Industrie 2014 mit 229,9 Milliarden US-Dollar rund drei Viertel der nicht-öffentlichen Ausgaben auf.

Der Trend zur stärkeren Automatisierung wird durch einen deutlich spürbaren Facharbeiter- und Ingenieurmangel verstärkt. Hinzu kommt, dass Industriearbeiter in den USA überdurchschnittlich gut verdienen. Nach Angaben der National Association of Manufacturers, NAM, (http://www.nam.org/Newsroom/Facts-About-Manufacturing/ ) betrug der Durchschnittsverdienst eines Industriearbeiters einschließlich Zusatzleistungen 2014 fast 80.000 US-Dollar im Jahr.

US-Wirtschaft im Wandel

Die amerikanische Wirtschaft ist extrem wandlungsfähig und prägt seit fast einhundert Jahren die Weltwirtschaft. Nach dem Aufstieg zur größten Volkswirtschaft in den 1920 Jahren war die Leistungsfähigkeit der amerikanischen Industrie Sinnbild für Modernität. Ab den späten 1970er Jahren nahm die Bedeutung der Industrie innerhalb der Volkswirtschaft ab. Zeitgleich gewann die Informationstechnologie und Software immer mehr an Bedeutung. Bis heute ist Silicon Valley die Herzkammer der Informationstechnologie, auch wenn die hier entwickelten Hardwareprodukte oftmals nicht mehr in den USA hergestellt werden.

Während des Internetbooms um die Jahrtausendwende sagten viele Experten ein völliges Verschwinden der produzierenden Industrie in den USA voraus. Aber mit der Finanzkrise 2008 wandelte sich diese Einstellung. Die Regierung von Präsident Barack Obama fördert ausdrücklich die Re-Industrialisierung der USA. Eine wichtige Rolle spielten dabei bis vor kurzem die extrem niedrigen Energiekosten durch den Fracking-Boom. Er verschaffte amerikanischen Unter-nehmen einen großen Wettbewerbsvorteil, der aktuell aber durch die weltweit drastisch gesunkenen Erdölpreise ausgeglichen wird.

Maschinenbau in den USA

Der Maschinenbau ist ein wichtiger Wirtschaftszweig in den USA. Die USA sind weltweit der zweitgrößte Hersteller von Maschinen und Anlagen. Die heimischen Anbieter haben einen Marktanteil von knapp unter 60 Prozent. Die Branche beschäftigt rund 1,3 Millionen Mitarbeiter und erzielte 2014 einen Umsatz von 324 Milliarden Euro (VDMA). Nach Berechnungen der United States International Trade Commission (https://www.usitc.gov/research_and_analysis/trade_shifts_2014/machinery.htm ) exportierten die Unternehmen 2014 Anlagen und Maschinen im Wert von 105 Milliarden Euro – eine Steigerung von vier Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Gleichzeitig führten die Vereinigten Staaten Maschinen und Anlagen im Wert von 119 Milliarden Euro ein und sind damit, je nach Abgrenzung, der größte Maschinenmarkt der Welt. Nach Angaben des VDMA sind die USA 2015 erstmals seit der Finanzkrise wieder der wichtigste Exportmarkt für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau. In den ersten drei Monaten des Jahres 2015 stiegen die deutschen Maschinenausfuhren in die USA um 14,2 Prozent auf 12,5 Milliarden Euro.

Trends in der Fabrikautomatisierung

In der Fabrikautomation und der Prozessindustrie sieht der Verband The Association for Manufacturing Technology, AMT, http://www.amtonline.org/amt_items/TrendsInBrief.pdf ) drei bran-chenübergreifende Megatrends im amerikanischen verarbeitenden Gewerbe:

  • Robotik und Automation
  • Digitale Fabrik
  • Additive Fertigungen

Sie prägen die Schwerpunkte bei Forschung und Entwicklung rund um die industrielle Produktion und definieren die Kriterien für die Anschaffung neuer Investitionsgüter.

Robotik und Automation

Hohe Arbeitskosten und ein immer stärker spürbarer Ingenieur- und Facharbeitermangel zwingen amerikanische Unternehmen, die Automatisierung voranzutreiben, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Fortschritte in Peripherietechnologien wie schnelle, hochauflösende Kameras, neue Sensoren sowie RFID bieten neue Möglichkeiten. Zusammen mit intelligenter Software, die auf individuelle Sprachkenntnisse und Erfahrungen abgestimmte Arbeitsanweisungen gibt, steigern sie die Produktivität in der variantenreichen Montage.

Roboter übernehmen auf Sicht Aufgaben, die bislang nur von Menschen ausgeführt wurden, weil sie beispielsweise auch flexible Materialien erkennen und handhaben können. Ein weiterer Schwerpunkt ist die engere Zusammenarbeit von Menschen und Robotern. Durch neu entwickelte Sicherheitsfunktionen detektieren sie Menschen und kooperieren gefahrlos mit Mitarbeitern.

Branchenexperten erwarten einen massiven Produktivitätszuwachs durch die flächendeckende Einführung moderner, vernetzbarer Automationstechnologien. Darum erwarten die amerikanischen Anwender von den Maschinenherstellern noch mehr als bisher, dass sie offene Schnittstellen und Programmierstandards nutzen. Nur so können Anwender die Produktionsanlagen verschiedener Hersteller miteinander verbinden.

Digital Factory

Konzepte rund um das Internet of Things (IoT) oder das Industrial Internet werden in der amerikanischen Industrie derzeit stark diskutiert. Die hohe Affinität zur Informationstechnologie und Internettechnologien lässt sich auch mit Zahlen belegen. Nach Untersuchungen von Tata Consultancy Services (http://sites.tcs.com/internet-of-things/regions/north-america/ ) investieren nordamerikanische Unternehmen im Vergleich zur ihren europäischen und asiatischen Wettbewerbern am meisten in Aktivitäten rund um das Internet of Things. Demnach flossen 2015 bereits rund 100 Millionen US-Dollar in IoT-Projekte. Rund die Hälfte der amerikanischen Unternehmen hält den Kontakt zu Kunden über Apps auf deren mobilen Endgeräten. Die zweithäufigste Anwendung ist die Überwachung der Lieferkette.

Die Einführung von IoT-Anwendungen erfolgt in Amerika explorativ und geht – anders als in Europa - hauptsächlich von Treibern der Informationstechnologie aus. Das belegt auch die Gründungsgeschichte der Initiative Industrial Internet Consortium (IIC). Diese Organisation wurde 2014 von Großunternehmen der IT gegründet und hat heute mehr als 200 Mitgliedsunternehmen. Als erstes deutsches Unternehmen trat Bosch dieser Initiative 2014 bei.

Während in Deutschland der Fokus der Plattform Industrie 4.0 auf der Definition von Standards und Architekturen liegt, initiiert und koordiniert das IIC so genannte Test Beds. In diesen Pilotprojekten probieren Unternehmen neue Ideen rund um die Verschmelzung der realen Produktion mit der virtuellen Welt der Informationstechnologie und des Internets aus. Eines der ersten Test Beds wurde in der Flugzeugindustrie realisiert. Dort müssen tausende von Schrauben mit unterschiedlichen, genau definierten Drehmomenten mit elektrischen Schraubern angezogen werden. Um Fehler zu vermeiden, sind alle Schrauber mit einem Sender ausgerüstet, der die Position des Werkzeugs in der Halle auf 30 cm genau meldet. Dadurch kann die Software genau das notwendige Drehmoment an dieser Stelle an das Werkzeug senden und jede Verschraubung online dokumentieren. Die intelligenten Schrauber steuert Bosch Rexroth zu diesem Test Bed bei.

Grundsätzlich erwarten amerikanische Industrieunternehmen, dass sich Komponenten, Maschinen und Anlagen in die IT-getriebenen Ansätze einfügen. Dazu müssen sie eine eigene Intelligenz haben und offene, herstellerübergreifende Kommunikations- und Program-mierstandards unterstützen. In der IT-Welt kommen völlig andere Programmiersprachen zum Einsatz als in der Automatisierung von Maschinen. Hier hat Bosch Rexroth mit der Softwarelösung Open Core Engineering erstmals die Brücke zwischen den beiden Welten geschlagen und unterstützt offene Standards für die Automatisie-rung.

Additive Fertigung

Als dritten Megatrend hat die AMT die additive Fertigung, auch be-kannt als 3D-Druck, identifiziert. Hier sieht der Verband große Potenziale durch gemeinsame Forschung und Entwicklung von Maschinen- und Materialherstellern sowie der IT-Industrie. For-schungsschwerpunkte sind gedruckte Elektronikschaltungen und der Multi-Material-Druck. Mit der additiven Fertigung stellen Anwender bereits heute Prototypen und Kleinserien wirtschaftlich her und produzieren beispielsweise sehr komplexe Bauteile für Flugzeuge.

Bosch Rexroth in den USA

Bosch Rexroth ist seit 1967 ein etablierter Zulieferer und Lösungspartner für die amerikanische Industrie und beschäftigt dort 1.865 Mitarbeiter. In zwei Produktionswerken in Bethlehem, PA, und in Fountain Inn, SC, fertigt das Unternehmen Komponenten und Systemlösungen der Hydraulik. In Customizing Centern passen lokale Spezialisten elektrische Antriebe und Steuerungen sowie Linear- und Montagetechnik kundenspezifisch an. Amerikanische Branchen- und Technologiespezialisten von Bosch Rexroth entwickeln darüber hinaus auf lokale Anforderungen angepasste Produkte, Lösungen und Dienstleistungen.

Rexroth-Lösungen kommen entlang der gesamten Wertschöpfungskette zum Einsatz: Bei mobilen Arbeitsmaschinen für die Landwirtschaft, den Bau und die Rohstoffförderung ebenso wie bei der Stahlherstellung und der Holzverarbeitung. Im Bereich Fabrikautomation ist Bosch Rexroth traditionell ein Ausrüster der Automobilin-dustrie. Darüber hinaus arbeitet der Antriebs- und Steuerungsspezialist eng mit Maschinenherstellern aus der Nahrungsmittelherstellung und Verpackung zusammen. Ob Zeitungen, Kataloge oder Solarzellen, Rexroth-Technik kommt in Druckmaschinen aller Art zum Einsatz bis hin zur Ausstattung von 3D-Druckern. Darüber hinaus bietet das Unternehmen Automationslösungen für die Halbleiterherstellung sowie die allgemeine Automatisierung.

Als Drive & Control Company engagiert sich Bosch Rexroth für die Re-industrialisierung der amerikanischen Wirtschaft. Eine Schlüsselrolle spielt dabei Industrie 4.0 bzw. das Industrial Internet. In einer Doppelstrategie sammelt das Unternehmen mit zahlreichen Pilotprojekten Erfahrungen bei der Umsetzung von Pilotprojekten in den eigenen Werken. Diese Erkenntnisse teilt Rexroth mit Anwendern und Maschinenherstellern. So stellt Rexroth in Amerika die Fertigung in Bethlehem aktuell nach Industrie 4.0 Prinzipien um und zeigt amerikanischen Anwendern, welche Produktivitätsgewinne sie damit erzielen können. Daraus abgeleitet fließen die Anforderungen vernetzter Fertigungen in die Entwicklung von Produkten, Lösungen und Dienstleistungen rund um Industrie 4.0 ein.

Die Bosch-Gruppe arbeitet seit 2014 im Industrial Internet Consortium mit und ist mit Komponenten und Softwarelösungen in Test Beds vertreten. Für amerikanische Unternehmen ist besonders interessant, dass Rexroth seit Jahrzehnten, wo immer vorhanden, offene Standards und Schnittstellen nutzt. Diese Anforderung gewinnt mit der zunehmenden Vernetzung amerikanischer Produktionssysteme eine immer stärkere Bedeutung. Einen Durchbruch markiert dabei die mehrfach international ausgezeichnete Software-Lösung Open Core Engineering. Sie schlägt die Brücke zwischen der klassischen SPS-Automatisierung und der IT Welt. In IT- und Internet-Sprachen geschriebene Funktionen können damit erstmals – ohne dass eine Zeile SPS-Code geschrieben werden muss - direkt auf Steuerungen und Antriebe zugreifen. Dadurch entsteht eine durchgängige Vernetzung von Unternehmenssoftware, Maschinen und beliebigen Endgeräten wie Smartphones – so wie es amerikanische Industrieunternehmen anstreben.

Amerikanische IT-Unternehmen wie National Instruments oder Oracle nutzen Open Core Engineering bereits für ihre IT-basierten Lösungen und binden damit Antriebs- und Steuerungslösungen von Rexroth nahtlos in ihre vernetzten Konzepte ein.

Darüber hinaus hat sich Rexroth als Systempartner für die energieeffiziente Automatisierung von Maschinen und Anlagen etabliert. Dabei arbeitet das Unternehmen mit Maschinenherstellern zusammen und unterstützt industrielle Endanwender bei der energetischen Optimierung installierter Anlagen.

 

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