Di­gi­ta­li­sie­rung und IKT

Bei dem stra­te­gi­schen Tech­no­lo­gie­feld IKT ist das Bild zwie­ge­spal­ten: Deutsch­land und Bay­ern sind in prak­tisch al­len stra­te­gi­schen Teil­ge­bie­ten wie Chi­pent­wick­lung, End­ge­rä­te, Soft­ware und Ge­schäfts­mo­del­le für den Mas­sen­markt nicht an den Stan­dard­set­zun­gen be­tei­ligt und im Wett­be­werb schwach po­si­tio­niert, ge­ra­de im Ver­gleich zu den USA und Ost­asi­en. Beim In­ter­net für Ver­brau­cher ha­ben wir den An­schluss ver­lo­ren und müs­sen uns von ei­ner gu­ten Aus­gangs­po­si­ti­on in an­de­ren Be­rei­chen in der Schlüs­sel­tech­no­lo­gie IKT wie­der an die Spit­ze hoch­ar­bei­ten. 

In spe­zia­li­sier­ten in­dus­trie­na­hen IKT-Teil­be­rei­chen gibt es in Deutsch­land und Bay­ern gro­ße Stär­ken bis hin zur Welt­markt­füh­rer­schaft. Das gilt in Bay­ern ins­be­son­de­re für den spe­zia­li­sier­ten Mit­tel­stand in den Be­rei­chen Mess-, Steu­er- und Re­gel­tech­no­lo­gi­en im Ma­schi­nen­bau (spe­cial pur­po­se, Em­bed­ded Sys­tems). Sehr gu­te Chan­cen bie­ten sich da­durch im Be­reich Smart Pro­ducts, al­so bei in In­ter­net­tech­no­lo­gi­en ein­ge­bun­de­nen Pro­duk­ten.

In­tel­li­gen­te Ver­kehrs­sys­te­me und zu­künf­ti­ge Mo­bi­li­tät

Ver­kehrs­in­fra­struk­tu­ren sind die Le­bens­adern mo­der­ner Ge­sell­schaf­ten und ih­rer Wirt­schaft. An Be­deu­tung ge­winnt das sys­te­mi­sche Ver­ständ­nis von Mo­bi­li­tät, das so­wohl Per­so­nen- als auch Gü­ter­ver­kehr im Nah- und Fern­be­reich um­fasst und wel­ches durch das Leit­bild der „nach­hal­ti­gen Mo­bi­li­tät“ ge­prägt wird. Da­bei um­fasst die­ses Ver­ständ­nis nicht nur Fahr­zeug­an­bie­ter, son­dern auch Fahr­zeug­tech­no­lo­gi­en (bspw. Elek­tri­fi­zie­rung des An­triebs­strangs, in­for­ma­ti­ons­tech­ni­sche Ver­net­zung von Fahr­zeu­gen un­ter­ein­an­der und/oder mit der In­fra­struk­tur), neue Mo­bi­li­täts­for­men und Ge­schäfts­mo­del­le (bspw. Sharing-Mo­del­le, au­to­ma­ti­sier­tes Fah­ren, Elek­tro­mo­bi­li­tät). In Bay­ern gibt es ei­ne star­ke Kon­zen­tra­ti­on auf den Be­reich Au­to­mo­ti­ve. Mit der Be­herr­schung von un­ter­schied­li­chen Tech­no­lo­gie­ent­wick­lun­gen ha­ben baye­ri­sche Un­ter­neh­men ei­ne gu­te Aus­gangs­po­si­ti­on. Ei­nen ent­schei­den­den Ein­fluss auf die wei­te­re Ent­wick­lung in­tel­li­gen­ter Ver­kehrs­sys­te­me und zu­künf­ti­ger Mo­bi­li­tät ha­ben recht­li­che Rah­men­be­din­gun­gen und ei­ne leis­tungs­fä­hi­ge In­fra­struk­tur. 

Luft- und Raum­fahrt­tech­no­lo­gi­en

Die Luft- und Raum­fahrt be­dient sich un­ter­schied­li­cher Tech­no­lo­gie­fel­der als Ba­sis für die Ver­bes­se­rung be­stehen­der und die Her­stel­lung neu­er Pro­duk­te. Mit ih­ren lang­fris­tig aus­ge­rich­te­ten Pro­dukt­zy­klen so­wie den ho­hen An­for­de­run­gen an die ver­wen­de­ten Tech­no­lo­gi­en (u.a. hin­sicht­lich Si­cher­heit, Zu­ver­läs­sig­keit, En­er­gie­ef­fi­zi­enz, Leis­tungs­ge­wicht) stellt sie ei­nen we­sent­li­chen Trei­ber der tech­no­lo­gi­schen Ent­wick­lun­gen für die ge­nutz­ten Tech­no­lo­gi­en und da­mit ei­nen In­no­va­ti­ons­mo­tor dar. In der Luft­fahrt wird ne­ben den be­kann­ten Bei­spie­len im Be­reich des Ex­trem­leicht­baus vor al­lem die elek­tro­mo­to­ri­sche An­triebs­tech­nik mas­siv an Be­deu­tung ge­win­nen, aber auch die Tech­no­lo­gie für un­be­mann­te Flug­sys­te­me (UAV) – ein Be­reich, in dem zahl­rei­che Grün­dun­gen statt­fin­den. 

In der Luft- und Raum­fahrt­tech­no­lo­gie ein­ge­führ­te Tech­no­lo­gi­en und Pro­duk­ti­ons­ver­fah­ren wer­den zu­dem oft­mals als Spill­over in an­de­re Tech­no­lo­gie- und An­wen­dungs­fel­der über­tra­gen. Die Wis­sen­schaft und Wirt­schaft aus Deutsch­land und Bay­ern ha­ben in­ter­na­tio­nal ei­ne star­ke Po­si­ti­on so­wohl auf OEM- als auch auf Zu­lie­fe­re­r­e­be­ne. 

En­er­gie­sys­tem En­er­gie(sys­tem)-tech­no­lo­gie

Das En­er­gie­sys­tem Deutsch­lands ist der­zeit von star­ken Ver­än­de­run­gen ge­prägt: Kern­ener­gie­aus­stieg, Aus­bau der er­neu­er­ba­ren En­er­gi­en, Kli­ma­schutz­an­for­de­run­gen so­wie die not­wen­di­gen ver­brauchs­sei­ti­gen En­er­gie­ef­fi­zi­enz­stei­ge­run­gen füh­ren zu ei­nem Um­bau des En­er­gie­sys­tems in kur­zer Zeit. Tech­no­lo­gi­sche Her­aus­for­de­run­gen sind z.B. die Ent­wick­lung kos­ten­güns­ti­ger und lang­dau­ernd be­last­ba­rer Strom- und Wär­me­spei­cher so­wie die Sys­tem­ein­bin­dung von Elek­tro­mo­bi­li­tät mit so­ge­nann­ter Smart Grids. 

Ei­ne Rei­he die­ser Her­aus­for­de­run­gen sind nur in in­ter­na­tio­na­ler Ab­stim­mung und Ar­beits­tei­lung zu lö­sen. Das gilt ins­be­son­de­re für Mo­bi­li­täts­fra­gen so­wie die Steue­rung und den si­che­ren Um­bau des En­er­gie­sys­tems bis hin zur lang­fris­tig an­ge­streb­ten voll­stän­di­gen Ab­kehr von fos­si­len En­er­gie­trä­gern. Per­spek­ti­visch wird da­von aus­ge­gan­gen, dass auch in an­de­ren In­dus­trie­län­dern ähn­li­che Sys­tem­um­bau­ten er­fol­gen und den Schwel­len- und Ent­wick­lungs­län­dern Mög­lich­kei­ten zur Ver­fü­gung ge­stellt wer­den, den Auf­bau und die Wei­ter­ent­wick­lung ih­rer En­er­gie- und In­dus­trie­sys­te­me ent­spre­chend zu ge­stal­ten. Bei­spiels­wei­se weist der Aus­bau der er­neu­er­ba­ren En­er­gi­en in zahl­rei­chen Län­dern si­gni­fi­kan­te Er­fol­ge auf. 

En­er­gie­tech­no­lo­gi­en un­ter­lie­gen ei­nem star­ken Ein­fluss an­de­rer Tech­no­lo­gie­fel­der und de­ren Ent­wick­lun­gen (bei­spiels­wei­se Werk­stof­fe, IKT, Pro­duk­ti­ons­tech­no­lo­gi­en). Der­zeit kommt in der Ent­wick­lung von En­er­gie­tech­no­lo­gi­en sys­te­mi­schen As­pek­ten ei­ne ho­he Be­deu­tung zu. Hier­zu zäh­len ne­ben Fra­gen der Netz­in­fra­struk­tur vor al­lem die En­er­gie­spei­che­rung, ins­be­son­de­re vor dem Hin­ter­grund der fluk­tu­ie­ren­den Ei­gen­schaf­ten er­neu­er­ba­rer En­er­gie­trä­ger, die Ent­wick­lung ei­nes zu­kunfts­fä­hi­gen Markt­de­signs so­wie der Ein­satz von Smart-Tech­no­lo­gi­en. 

Vor al­lem auf­grund der Be­deu­tung von In­fra­struk­tu­ren und (groß)tech­ni­schen An­la­gen sind ho­he In­ves­ti­ti­ons­an­for­de­run­gen so­wie ei­ne lan­ge Le­bens­dau­er prä­gend für Ent­wick­lun­gen und Ent­wick­lungs­dy­na­mi­ken in die­sem Tech­no­lo­gie­feld. 

Die deut­schen und baye­ri­schen Un­ter­neh­men, die für En­er­gie­sys­te­me not­wen­di­ge Schlüs­sel­tech­no­lo­gi­en be­herr­schen (wie z.B. Leis­tungs­elek­tro­nik für den dif­fe­ren­zier­ten Netz­be­trieb), ha­ben ei­ne gu­te Aus­gangs­po­si­ti­on, die durch ei­ne ge­zielt an­ge­wand­te For­schung wei­ter zu stär­ken ist.  

Na­no­tech­no­lo­gie

Die Na­no­tech­no­lo­gie hat als Quer­schnitts­tech­no­lo­gie und Ba­sis­tech­no­lo­gie der Zu­kunft ei­ne ho­he Aus­strah­lung auf an­de­re Tech­no­lo­gi­en und An­wen­dungs­fel­der. Aus der Na­nos­ka­lig­keit sind in­no­va­ti­ve Pro­duk­t­ei­gen­schaf­ten zu er­war­ten. Na­no­tech­no­lo­gie er­mög­licht bspw. in­no­va­ti­ve An­wen­dun­gen in der Elek­tro­nik, bei Werk­stof­fen, in der Me­di­zin, im Be­reich der En­er­gie­tech­no­lo­gi­en oder der Bio­tech­no­lo­gie. Zu­künf­ti­ge An­wen­dungs­fel­der sind breit ge­streut und aus heu­ti­ger Sicht noch nicht voll­stän­dig ab­zu­schät­zen. Be­stimm­te An­wen­dun­gen, bei­spiel­wei­se bei in­no­va­ti­ven Werk­stof­fen, be­sit­zen be­reits heu­te ei­ne ho­he Re­le­vanz, wäh­rend an­de­re An­wen­dun­gen erst lang­fris­tig ei­ne Rol­le spie­len wer­den. In der wis­sen­schaft­li­chen For­schung und Ent­wick­lung hat Deutsch­land ei­ne gu­te Aus­gangs­po­si­ti­on. Die Un­ter­neh­men schlie­ßen auf: In Deutsch­land und Bay­ern sind klei­ne und mitt­le­re Un­ter­neh­men an­säs­sig, die teil­wei­se Welt­markt­füh­rer sind. Bay­ern ist gut po­si­tio­niert bei Werk­stof­fen so­wie bei Me­di­zin­an­wen­dun­gen. Der Wert­schöp­fungs­an­teil ist noch ge­ring, hat aber gro­ßes Wachs­tums­po­ten­zi­al. Bei der Nut­zung und An­wen­dung der Na­no­tech­no­lo­gie sind in ei­ni­gen Fel­dern Her­aus­for­de­run­gen durch un­ge­klär­te, mög­li­cher­wei­se kri­ti­sche Um­welt- und Ge­sund­heits­aus­wir­kun­gen und die der­zeit feh­len­de ge­sell­schaft­li­che Ak­zep­tanz zu er­war­ten (bspw. Na­no­tech­no­lo­gie in Le­bens­mit­teln oder in der phar­ma­zeu­ti­schen An­wen­dung). 

Neue Werk­stof­fe und Ma­te­ria­li­en

Werk­stof­fe und Ma­te­ria­li­en stel­len die Ba­sis für die Ent­wick­lung und Her­stel­lung von Pro­duk­ten dar und sind es­sen­zi­ell für de­ren De­sign, Nut­zungs­mög­lich­kei­ten oder auch für die Ge­stal­tung von Pro­duk­ti­ons­pro­zes­sen und Ge­schäfts­mo­del­len. Werk­stoff und Ma­te­ria­lin­no­va­tio­nen ha­ben ei­nen ho­hen He­bel­fak­tor in na­he­zu al­len Bran­chen. Ei­ne wach­sen­de Be­deu­tung ha­ben Hy­brid- und Ver­bund­werk­stof­fe so­wie de­ren Ver­ar­bei­tung, die mit spe­zi­fi­schen Ei­gen­schaf­ten neue Funk­tio­na­li­tä­ten er­mög­li­chen. Wis­sen­schaft und Wirt­schaft aus Deutsch­land und Bay­ern ha­ben hier ei­ne star­ke Po­si­ti­on. 

In­dus­tri­el­le Pro­duk­ti­ons­tech­no­lo­gi­en

In­dus­tri­el­le Pro­duk­ti­ons­tech­no­lo­gi­en sind ein zen­tra­ler Fak­tor für die Wett­be­werbs­fä­hig­keit der deut­schen In­dus­trie. In den nächs­ten zehn Jah­ren sind vor al­lem Ent­wick­lun­gen im Be­reich der Au­to­ma­ti­sie­rung und Pro­zess­ge­stal­tung bzw. -steue­rung in zu­neh­mend un­struk­tu­rier­te­ren Um­ge­bun­gen von Be­deu­tung, die mit an­wach­sen­der Di­gi­ta­li­sie­rung hin zum Leit­bild der „In­dus­trie 4.0“ ent­wi­ckelt wer­den. Die Ent­wick­lung der Pro­duk­ti­ons­tech­no­lo­gi­en ist stark vom Markt ge­trie­ben und ad­ap­tiert ei­ne Viel­zahl un­ter­schied­li­cher tech­no­lo­gi­scher Ent­wick­lun­gen. Ei­nen star­ken Ein­fluss ha­ben die eher lang­fris­tig ori­en­tier­ten In­ves­ti­ti­ons­zy­klen (An­la­gen­in­ves­ti­tio­nen). Deut­sche und baye­ri­sche Un­ter­neh­men neh­men welt­weit füh­ren­de Po­si­tio­nen ein; den­noch ist ein ra­scher Aus­bau der in­for­ma­ti­ons­tech­ni­schen For­schung und Ent­wick­lung mit Be­zug auf „In­dus­trie 4.0“ er­for­der­lich. 

Bio­tech­no­lo­gie

Die Ro­te Bio­tech­no­lo­gie (Dia­gnos­ti­ka, The­ra­peu­ti­ka) ist heu­te von gro­ßer Be­deu­tung für die deut­sche Wirt­schaft. Baye­ri­sche For­schungs­ein­rich­tun­gen ha­ben in der Ro­ten Bio­tech­no­lo­gie ei­ne Spit­zen­po­si­ti­on. Den­noch sind die deut­schen Un­ter­neh­men auf glo­ba­ler Ebe­ne – ins­be­son­de­re im Ver­gleich zu den USA – in ei­ner re­la­tiv schwa­chen Po­si­ti­on. Der Ab­stand hat sich in den letz­ten zehn Jah­ren ver­grö­ßert. Ein we­sent­li­cher Grund hier­für sind die lan­gen In­no­va­tions- und Ent­wick­lungs­zy­klen so­wie kri­ti­sche Fi­nan­zie­rungs­struk­tu­ren in Deutsch­land. 

Die Wei­ße Bio­tech­no­lo­gie (in­dus­tri­el­le Pro­duk­ti­on, so­wohl Pro­duk­ti­ons­me­tho­den als auch Werk­stof­fe und neue „Grund­stof­fe“) hat in Zu­kunft ein gro­ßes Po­ten­zi­al; es wird mit ei­ner Re­vo­lu­ti­on in der che­mi­schen Pro­duk­ti­ons­tech­nik ge­rech­net (Bio­ka­ta­ly­sa­to­ren, Hoch­durch­satz-Re­ak­to­ren, bio­ge­ne Roh­stof­fe). Hier be­steht drin­gen­der Auf­hol­be­darf, um der deut­schen Che­mie­pro­duk­ti­on die Zu­kunft zu si­chern. 

Die Grü­ne Bio­tech­no­lo­gie (agra­ri­sche Pro­duk­te) spielt in Deutsch­land na­he­zu kei­ne Rol­le, weil kei­ne ge­sell­schaft­li­che Ak­zep­tanz be­steht. Des­halb ist mit­tel­fris­tig die Ab­hän­gig­keit von geis­ti­gem Ei­gen­tum vor­aus­zu­se­hen, das heu­te prak­tisch aus­schließ­lich au­ßer­halb Deutsch­lands ge­schaf­fen wird. Die­ses gra­vie­ren­de De­fi­zit wird lang­fris­tig kaum gut­zu­ma­chen sein. 

Ge­sund­heits- und Me­di­zin­tech­no­lo­gi­en

Der Be­reich Ge­sund­heits- und Me­di­zin­tech­nik ist ein wach­sen­der Markt, der al­le ge­eig­ne­ten tech­no­lo­gi­schen Ent­wick­lun­gen auf­nimmt und sei­nen Er­for­der­nis­sen an­passt. Von ho­her Be­deu­tung sind da­bei vor al­lem Ent­wick­lun­gen im Be­reich der In­ge­nieur­wis­sen­schaf­ten, der IKT und der Di­gi­ta­li­sie­rung, der Werk­stoff­tech­no­lo­gie so­wie der Bio- und Le­bens­mit­tel­tech­no­lo­gie und der kli­ni­schen Me­di­zin. Ge­ra­de IKT und Di­gi­ta­li­sie­rung spie­len ei­ne zen­tra­le Rol­le. Wich­ti­ge Ar­beits­fel­der sind bspw. die Te­le­me­di­zin und die Nut­zung von fort­schritt­li­chen Da­ten­ana­ly­se­tech­no­lo­gi­en zur ef­fi­zi­en­te­ren Er­for­schung von Krank­heits­me­cha­nis­men und zur schnel­le­ren The­ra­pie­ent­wick­lung. 

Star­ke Ein­flüs­se stel­len die de­mo­gra­fi­sche Ent­wick­lung, die Glo­ba­li­sie­rung so­wie die Ent­wick­lung von Ein­kom­men und der Ge­sund­heits­sys­te­me dar. Deut­sche und baye­ri­sche Un­ter­neh­men ha­ben auch hier ei­ne sehr gu­te Aus­gangs­po­si­ti­on, zu­mal auf ho­hem Ni­veau aka­de­misch ge­forscht wird. Bei der Um­set­zung vor Ort be­stehen aber Fi­nan­zie­rungs­pro­ble­me. 

Er­näh­rungs- und Le­bens­mit­tel­tech­no­lo­gie

Im Be­reich der Le­bens­mit­tel­tech­no­lo­gie ist ein Be­deu­tungs­wachs­tum phy­si­ka­li­scher Ver­fah­ren und Me­tho­den fest­stell­bar. Das An­wen­dungs­feld ist stark von der Ten­denz zu Nach­ah­me­rin­no­va­tio­nen ge­prägt. Zu­künf­tig wird die Be­deu­tung des Mi­ni­mal Pro­ces­sing zu­neh­men, d. h. der sys­te­mi­schen Be­trach­tun­gen al­ler Strö­me in Pro­duk­ti­on und Ver­wer­tung von Nah­rungs­mit­teln. Ei­nen star­ken Ein­fluss auf ak­tu­el­le Ent­wick­lun­gen ha­ben Ver­än­de­run­gen des Kon­su­men­ten­ver­hal­tens und -in­ter­es­ses, ins­be­son­de­re die The­ma­tik „Func­tio­nal Food“ pro­fi­tiert hier­von. Das An­wen­dungs­feld un­ter­liegt Ent­wick­lungs­re­strik­tio­nen durch noch feh­len­de recht­li­che Rah­men­set­zun­gen. 

Die land­wirt­schaft­li­che Pri­mär­pro­duk­ti­on (Nutz­pflan­zen) er­for­dert ei­nen nähr­stoff- und kli­ma­op­ti­mier­ten Qua­li­täts­schub, der u.a. auf gen­tech­ni­sche Op­ti­mie­run­gen für den An­bau in kli­ma­tisch un­güns­ti­gen (ari­den) Re­gio­nen und den Ein­satz com­pu­ter­ge­steu­er­ter An­bau­me­tho­den ab­zielt. Die Land­wirt­schaft von mor­gen kann ei­ne wich­ti­ge Nutz­nie­ße­rin des di­gi­ta­len Fort­schritts wer­den, was bis­her we­nig er­kannt ist.