Innovationen in einer vernetzten Welt E-Book

• Herausgeber: Haufe Lexware
• Kategorie: Fachliteratur
• Serie: Haufe Fachbuch
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 598

Veröffentlichungsjahr: 2021

Beschreibung

Was bedeuten technische Innovationen für Unternehmen und deren Geschäftsmodelle? Was funktioniert, was ist möglich und was kann gestaltet werden? Das Herausgeberwerk nimmt prägende Innovationen in Technik, Gesellschaft und Nachhaltigkeit für die vernetzte Gesellschaft im digitalen Zeitalter unter die Lupe – mit einem Zeithorizont bis 2031. Fachleute aus der Praxis widmen sich u. a. den Themen Künstliche Intelligenz und Robotik, 5G, Digital Twins, Smart Factory, Biotechnologie sowie Impact Innovations. Sie zeigen, wie auf Grundlage von Innovationen neue Geschäftsmodelle entwickelt und Zukunft gestaltet werden können. Beitragsautoren bei diesem Werk sind u.a. Dr. Ole Wintermann (Bertelsmann Stiftung), Dr. Uwe Dumslaff (Cap Gemini), Christian Mohr (UnternehmerTUM Business Creators), Alexander Lautz (Deutsche Telekom), Reinhard Karger (DFKI), Dr. Helmut Figalist (Siemens Digital Industries), Gerald Hüther (Akademie für Potentialentfaltung), Florian Nöll (PwC), Wolrad Claudy (m.partners), Tobias Reil (AE Driven Solutions GmbH), Dr. Siegfried Bialojan (EY), sowie Dr. Hendrik Schaede (Adaptive Balancing Power). "Dieses Buch leistet einen herausragenden Beitrag, Unternehmer zu motivieren, die erforderlichen Innovationen für eine digitale und nachhaltige Zukunft auf den Weg zu bringen." Wolfgang Müller-Pietralla, Head of Future Research Volkswagen AG "Durch die praktischen Beispiele gibt das Buch einen exzellenten Überblick über die vielfältigen Innovationspotenziale der nächsten Dekade und animiert zum Unternehmertum." Helmut Schönenberger & Christian Mohr, UnternehmerTUM Inhalte: - Gesellschaft 5.0: Neues Normal in einer vernetzten Welt - Ökosysteme: Rolle und Potential für die Zukunftsfähigkeit von Unternehmen und gesellschaftlichen Strukturen - Technologien für das New Normal - Impact Innovations - Der Digital Twin: Ressourcen schonen durch virtuelle Welten

Leseprobe

[7]Inhaltsverzeichnis

Hinweis zum UrheberrechtImpressumVorwortWürdigungenVorwort des HerausgebersÜber dieses BuchÜbersicht über Fallbeispiele, Szenarien, InterviewsTeil 1: Leben und Arbeiten in einer vernetzten Welt1 Die Welt im Jahr 2031 – mit Digitalisierung zu mehr Nachhaltigkeit 1.1 Ausgangssituation 2020/20211.2 Szenario 20311.2.1 Leben 20311.2.2 Arbeit 20311.2.3 Bildung 20311.3 Digitalisierung und Nachhaltigkeit auf betrieblicher Ebene1.3.1 Digitalisierung1.3.2 Nachhaltigkeit & Nachhaltige Entwicklung1.3.3 Missverständnisse bei Digitalisierung und Nachhaltigkeit 1.4 Wachstum, Green Growth oder Degrowth? 1.5 Zentrale unternehmerische Handlungsfelder bei einer ganzheitlichen Durchführung der betrieblichen Transformation2 Gesellschaft 5.0: Neues Normal in einer vernetzten Welt2.1 Gesellschaft 5.0 – Was ist das eigentlich?2.2 Auswirkungen auf ausgewählte gesellschaftliche Kernbereiche2.2.1 Bildung und Arbeit2.2.2 Mobilität und Urbanisierung 2.2.3 Alter und Gesundheit2.3 Digitale Ethik2.4 Fazit: Digitalisierung von Menschen – für Menschen3 Ökosystem: Rolle und Potenzial für die Zukunftsfähigkeit von Unternehmen3.1 Einleitung3.2 Das Geschäftsökosystem3.2.1 Drei Schlüsselfaktoren für ein Ökosystem3.2.2 Lösungsökosystem3.2.3 Transaktionsökosystem3.2.4 Ecosystem to Individual (E2I)3.3 Mittelstand3.3.1 Ökosysteme – die Zukunft von Unternehmen3.3.2 Fallbeispiele3.4 Fazit und AusblickTeil 2: Innovationen aus Technologiesicht 4 5G Beyond the smartphone 4.1 Einleitung4.2 Die Bedeutung von 5G4.3 Limitierungen des Smartphones 4.4 Innovationen durch 5G: Augmented Reality4.5 Innovationen durch 5G: Virtual Reality4.6 Innovationen durch 5G: Das Automobil4.6.1 5G als Grundlage für autonomes Fahren4.6.2 5G Automotive Association 4.6.3 Precise Positioning (PP)4.6.4 Predictive Quality of Service (PQoS)4.6.5 Mobile Edge Computing (MEC)4.6.6 Vehicle–to-Everything (V2X)4.7 Fazit und Ausblick5 KI: Mensch-Maschine-Kollaboration und Augmented Intelligence5.1 Künstliche Intelligenz und Machine Learning5.2 KI und Augmented Reality5.3 Die AR-Brille der Zukunft5.4 Evolutionsstufe »Augmented Intelligence«5.4.1 Szenario »Infektionskrankheiten-Tracing«5.4.2 Augmented Intelligence – KI der Zukunft?5.5 KI für Mensch-Maschine-Kollaboration5.5.1 Aktueller Stand der Technik der Mensch-Maschine-Kollaboration5.5.2 Straßen- und Brückenbau im Jahr 20315.5.3 Weinanbau im Jahr 20315.5.4 Ambulante Pflege im Jahr 20315.6 Ausblick in die Zukunft 20506 Digitalisierung der Industrie6.1 Die neue Ära der Produktion6.2 Massenprodukte oder individuelle Lösungen?6.2.1 Massenprodukte6.2.2 Individualisierte Produkte6.2.3 Smart Products 6.3 Produktionstrends der Zukunft6.3.1 Massenfertigung6.3.2 Selbstorganisierende autonome Produktion6.3.3 Additive Fertigung6.3.4 Augmented Manufacturing6.4 Die Zukunft der Industrie beginnt heute6.4.1 Autoindustrie als Vorreiter – Magnas Smart Factory 6.4.2 Digital Twin als Effizienzboost 6.4.3 Neue Geschäftspotenziale mit Smart Services6.4.4 Technologie als Antwort – Neotech AMT6.5 Fazit und AusblickTeil 3: Innovationen aus Anwendungssicht7 Innovationen im Bildungssystem7.1 Wie, wo, was und von wem wird im Jahr 2031 gelernt?7.2 Was muss sich am Bildungssystem verändern?7.2.1 Schritt 1: Frühkindliche Bildung verbessern7.2.2 Schritt 2: Lernfreude und Gestaltungslust der Kinder unterstützen7.2.3 Schritt 3: Die Nutzung digitaler Medien hinterfragen7.2.4 Schritt 4: Den Fokus auf die Freude am Lernen legen7.2.5 Schritt 5: Pädagog:innen als Lernbegleiter ausbilden7.2.6 Schritt 6: Digitale Werkzeuge gezielt einsetzen7.2.7 Schritt 7: Zukunftskompetenzen7.3 Ausblick auf 20508 New Work 8.1 Einleitung8.1.1 Story8.1.2 Entstehung des New-Work-Gedankens8.1.3 New Work im Kontext der Globalisierung und Digitalisierung8.1.4 Ausmaß der Bedeutung von New Work 8.2 Gründe für den Aufschwung des Themas New Work 8.2.1 Digitalisierung8.2.2 Demografischer Wandel8.2.3 Globalisierung8.2.4 Wandel des Arbeitnehmer Mindset 8.2.5 Globale Coronapandemie 8.3 Operative Umsetzung von New Work 8.4 New Work im Arbeitsalltag8.4.1 Innovationen für die neue Arbeitswelt8.4.2 New Health 8.4.3 Innovations-Ökosysteme – Kollaboration als Schlüssel zum Erfolg8.5 Schluss8.5.1 Fazit und Ausblick8.5.2 Story9 Impact Innovation9.1 Prolog9.2 Einführung9.2.1 Innovation mit Impact 9.2.2 Methoden nachhaltiger Entwicklungen9.2.3 Agenda 2030 – Sustainable Development Goals9.3 Wege zu mehr Nachhaltigkeit 9.3.1 Treiber nachhaltiger Entwicklungen9.3.2 Innovationsförderung9.4 Ansätze für nachhaltiges Wirtschaften9.4.1 Circular Economy9.4.2 Bio Economy9.5 Nachhaltige Stadtentwicklung9.5.1 Urbanes Leben und Teilhabe9.5.2 Smarte Communities für mehr soziale Gerechtigkeit9.6 Fairer Handel und Finanzierung9.6.1 Impact Trading9.6.2 Impact Investing9.7 Fazit und Ausblick9.8 Epilog – Das Jahr 203110 Mobilität10.1 Mobilitätsprobleme im Alltag10.2 Entwicklungsstand der Mobilität10.2.1 Entwicklungsstand der personenbezogenen Mobilität10.2.2 Entwicklungsstand der wirtschaftlichen Mobilität10.3 Gestaltungsansätze der Future Mobility 10.3.1 Vernetzte Infrastruktur zur Verkehrssteuerung10.3.2 Die Zukunft der Mobilitätsdienstleistung10.3.3 Inter- und multimodale Mobilität als neuer Standard10.3.4 Urbane Logistik zukunftsfähiger gestalten10.3.5 Alternative Antriebe für einen emissionsfreien Straßengütertransport10.3.6 Softwarelösungen für eine optimierte Ressourcenauslastung 10.3.7 Crowd-Logistik10.4 Mobilität im Jahr 205011 Biotechnologie – Innovationstreiber für das 21. Jahrhundert11.1 Das Forschungsfeld der Biotechnologie11.2 Innovationspotenzial der Branche11.3 Biotechnologie-Innovationen 203111.3.1 Gesundheit: Tissue Engineering als Organersatz11.3.2 Gesundheit: Gentherapie mit CRISPR/Cas11.3.3 Gesundheit: m-RNA-Plattform – Impfstoffe und mehr?11.3.4 Ernährung: Kultiviertes Fleisch (Artificial Meat) 11.3.5 Umweltschutz und Klima: mikrobieller Abbau von Mikroplastik11.3.6 Energiewirtschaft: Mikroalgen zur Wasserstoffgewinnung11.3.7 Materialwirtschaft: Der Natur abgeschaut – Spinnenseide 11.4 Chancen, Risiken und Herausforderungen für die Biotechnologie11.5 Fazit12 Erneuerbare Energien und digitales Energiemanagement12.1 Welt der Energie 203112.2 Pläne für die Zukunft12.3 Technologien 203112.3.1 Stromnetz(e)12.3.2 Erzeugung12.3.3 Energiespeicher12.3.4 Verbrauch12.4 Sektorkopplung 12.5 Digitale Infrastruktur12.5.1 Smart Grid 12.5.2 Smart Buildings 12.6 Ausblick 2050LiteraturverzeichnisAbbildungsverzeichnisStichwortverzeichnisAutorenverzeichnis

[1]

Hinweis zum Urheberrecht

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Dafür vielen Dank!

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ISBN 978-3-648-15082-5

Bestell-Nr. 10659-0150

Prof. Dr. Hubertus C. Tuczek (Hrsg.)

Innovationen in einer vernetzten Welt

1. Auflage, September 2021

© 2021 Haufe-Lexware GmbH & Co. KG, Freiburg

www.haufe.de

[email protected]

Bildnachweis (Cover): © ipopba, Adobe Stock

Produktmanagement: Bettina Noé

Lektorat: Helmut Haunreiter

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[13]Vorwort

Wie durch ein Brennglas

Dieses Buch erscheint in einer Zeit, die uns und unsere Gemeinschaft vor enorme Herausforderungen stellt. Viele Schwächen und Unzulänglichkeiten, die wir bis jetzt ignoriert oder versucht haben auszusitzen, werden in dieser Krisenzeit zu bedrohlichen Problemen. Beispiele sind das mangelhafte Bildungssystem, fehlende digitale Kompetenzen, fragile Lieferketten und ein starres Gesundheitssystem. Darüber hinaus sind wir mit dem unheilvollen Thema Klimawandel konfrontiert und suchen händeringend Wege nach einer nachhaltigen Zukunft.

In dieser Periode des Ausnahmezustands haben wir gleichzeitig gelernt, dass plötzlich Lösungen und positive Veränderungen in einer Schnelligkeit möglich sind, die vorher undenkbar schienen: die rapide Entwicklung und massenhafte Produktion von lebensrettenden Impfstoffen, die Umsetzung von Homeoffice und Homeschooling mit neuen digitalen Werkzeugen oder die Onlineabwicklung von Behördengängen, die uns noch vor kurzem viel Zeit gekostet hat.

Es wäre großartig, wenn diese Erfahrungen zu einer nachhaltigen innovativen Aufbruchstimmung in unserer Gesellschaft führen würden. Dieses Momentum und dieses Neudenken wären in vielen Bereichen für die Zukunftsfähigkeit unseres Landes wichtig, wie beispielsweise:

In unserer Gesellschaft

Menschen stellen sich zunehmend die Frage nach der Sinnhaftigkeit ihrer Arbeit bzw. ihres Lebens. Bei vielen geht es nicht mehr nur darum, einer Erwerbstätigkeit nachzugehen, sondern sie wollen gezielt einen gesellschaftlichen Beitrag leisten, der auf eine nachhaltige Zukunft einzahlt. Auch im Privatleben ist dieser Trend zu erkennen, wie die größere Wertschätzung für das Ehrenamt zeigt. Es ist zu hoffen, dass immer mehr Menschen Verantwortung übernehmen, sich engagieren und Teil der Lösung werden.

In unserem Bildungswesen

Die Coronakrise hat die Defizite in unserem Bildungssystem schonungslos offengelegt, von den Schulen, über die Hochschulen bis hin zu den Betrieben. Lehrende hatten oftmals nicht ausreichende Kompetenzen und Erfahrungen für den Onlineunterricht. Schülern, Lehrern und Berufstätigen fehlten oft die notwenige digitale Ausstattung und Infrastruktur. Kinder waren während der Homeoffice-Zeiten ihrer Eltern häufig auf sich selbst gestellt. Auch die Eltern stießen an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit. Und viele Fach- und Führungskräfte waren überfordert, unter den neuen Rahmenbedingungen zusammenzuarbeiten. Gleichzeitig haben viele den Weckruf in der Krise [14]gehört und viele Unternehmen und Bildungseinrichtungen haben sich auf den Weg Richtung digitaler Zukunft gemacht.

In der Wirtschaft

Der deutsche Mittelstand war immer das Rückgrat unserer starken Wirtschaft und Basis für unseren Wohlstand. Um noch resilienter zu werden und im globalen Wettbewerb weiter zu bestehen, sollten unsere kleinen und mittleren Unternehmen diese Krise als Chance begreifen und insbesondere den Digitalisierungsschub der letzten Monate noch stärker vorantreiben. Dazu ist es notwendig, dass die Kompetenzträger ihre Kräfte weiter bündeln und wir nicht nur die notwendigen Ressourcen wie Technologien und Kapital zusammenbringen, sondern auch Talente finden und fördern. Der wichtigste Motor für den innovativen Fortschritt bleibt dabei das unternehmerische Handeln. Starkes Unternehmertum fußt auf leistungsfähigen Ökosystemen, die Menschen und Ressourcen regional, national und global gut vernetzen. München und Berlin sind aktuell die treibenden Innovations- und Start-up-Cluster. Deutschland braucht noch viel mehr solcher herausragender unternehmerischer Leuchtturmregionen, um im globalen Innovationswettbewerb bestehen zu können. Auch hier braucht es eine gemeinsame Kraftanstrengung zwischen Politik, Wissenschaft und Wirtschaft.

Dieses Buch gibt einen guten Überblick über die enormen Innovationspotenziale des angehenden Jahrzehnts und darüber, welche Lehren wir noch ziehen und welche Aufgaben wir für eine nachhaltige Zukunft angehen sollten. Die Kapitel zeigen viele praktische Beispiele, Hilfestellungen und Werkzeuge auf und animieren zum Unternehmertum.

Letztendlich liegt es an uns allen, die Zukunft positiv zu gestalten. Lassen Sie uns gemeinsam die Chancen zu mehr Innovation und Unternehmertum ergreifen und ein Umfeld schaffen, das die nächste Generation von unternehmerischen Menschen optimal fördert.

Helmut Schönenberger & Christian Mohr

UnternehmerTUM

Center for Innovation and Business Creation at Technische Universität München (TUM)

[15]Würdigungen

Wolfgang Müller-Pietralla

Head of Future Research, Volkswagen AG

In den letzten Jahren haben Themen wie Nachhaltigkeit, Globalisierung und soziokulturelle Aspekte von Nutzeranforderungen ein neues Innovationsverständnis – jenseits von rein technischen Innovationen – gefördert. Soziale Innovation, Open-Innovation, Low-Tech-Innovation, frugale Innovationen und Dienstleistungsinnovationen haben das traditionelle Verständnis von Innovationen abgelöst. Damit haben sich auch Innovationsprozessmodelle verändert, insbesondere im Hinblick auf Strukturen und Funktionen eines Innovationssystems, sowie die Rollen der Innovationsakteure. Ein neuer sozioökonomischer Ansatz für die integrale Gestaltung sektoraler und technologischer Innovationen wird immer wichtiger. Auch zivilgesellschaftliches Engagement im Kontext spezifischer Problemlösungen beeinflusst zunehmend das Innovationssystem. Die vielfältigen Motive der Akteure, sich in den Innovationsprozess einzubringen, gilt es zu verstehen, um neue Innovationskapazitäten zu mobilisieren.

Dieses Buch leistet hierzu einen herausragenden Beitrag. Es gibt Einblicke in die Vielfalt der Innovationskonzepte und deren Realisierung, befasst sich mit ihrem Impact sowie mit Innovationskooperationen mit Partnern aus Politik, Wirtschaft, Bildungseinrichtungen und diversen Communities sowie Privatpersonen als eine neue Art der Innovation, Produktion und des Konsums. Ich bin davon überzeugt, dass durch die Vielfalt der Fallstudien das kreative Potenzial der Designer und Ingenieure angeregt wird, die künftige Welt ganzheitlicher und in langfristigen Zeithorizonten (20–100 Jahre) zu denken. Ebenso wie Unternehmer heute motiviert werden, entschlossene Schritte in Richtung transformativer Innovationsökosysteme umzusetzen und damit die erforderlichen Innovationen für eine digitale und nachhaltige Zukunft auf den Weg zu bringen.

Barbara Bergmeier

Executive Vice President, Head of Operations, Airbus Defence and Space

Mit einer starken europäischen DNA hat Airbus die kulturellen Unterschiede zwischen den vier europäischen Kernländern erfolgreich gemeistert und gelernt, die daraus erwachsenden Herausforderungen in Kreativitäts- und Innovationspotenziale umzuwandeln. Um die Agilität und Flexibilität des Geschäftsmodells im Allgemeinen und in den Produktionsprozessen im Besonderen weiter zu erhöhen und neue Ansätze zu entwickeln, wendet sich Airbus auch an die lokalen Akteure des Ökosystems. Dieses Buch spiegelt die Dualität der Entwicklung der Zusammenarbeit auch mit un[16]gewöhnlichen Partnern und des Schaffens einer neuen kulturellen Grundlage innerhalb von Organisationen wider, um dieses neue Wissen erfolgreich und nachhaltig zu integrieren.

Es werden – aus verschiedenen Branchen – vielfältige Beispiele aktueller Innovationen und die daraus resultierende digitale Transformation mit ihren Auswirkungen auf die Führungskultur, Arbeitsweise, das Lernen und die Ausbildung erläutert. Dieses Buch ist eine Lektüre für all jene, die alle Akteure innerhalb ihres Ökosystems im Blick haben wollen und nach neuen Wegen und Hebeln suchen, um die Zusammenarbeit und den Wissenstransfer für mehr Innovation zu stärken und zu beschleunigen.

Dr. Christoph Egle

Wissenschaftlicher Geschäftsführer, Bayerisches Forschungsinstitut für Digitale Transformation (bidt)

Digitalisierung und Vernetzung haben die Welt in den letzten 30 Jahren erkennbar verändert und es ist davon auszugehen, dass die digitale Transformation von Wirtschaft und Gesellschaft noch mindestens 30 weitere Jahre andauern wird. Wie lange genau, wissen wir nicht, und viel weiter als 10 Jahre können wir kaum in die Zukunft blicken. Aber genau das sollten wir tun, denn nur wenn wir die zentralen Trends in der Technologieentwicklung, der Gestaltung von Innovationen und Geschäftsmodellen, der Organisation von Arbeit und andere gesellschaftliche Veränderungen kennen und verstehen, können wir die digitale Transformation aktiv gestalten. Zukunft ist nichts, was einfach »passiert«, sondern es liegt an uns, aus der Vielzahl möglicher »Zukünfte« diejenige zu wählen, die unseren Bedürfnissen und Werten am besten entspricht.

Die digitale Transformation zu verstehen und die Zukunft gemeinwohlorientiert zu gestalten, ist nicht nur die Mission des Bayerischen Forschungsinstituts für Digitale Transformation (bidt), sondern auch ein Anliegen der zahlreichen Expertinnen und Experten aus verschiedensten Bereichen, die für dieses Buch gewonnen wurden. Die Beiträge liefern einen praxisorientierten Einblick zu den Innovationstrends der nächsten 10 Jahre und damit eine gelungene Orientierungshilfe vor allem für Unternehmer, aber auch für andere interessierte Leser. Dabei ist besonders wertvoll, dass mit dem Buch eine Brücke von der digitalen Vernetzung zur Nachhaltigkeit geschlagen wird. Denn das lehrt ein Blick in die Vergangenheit: Wissenschaftliche Erkenntnisse und technologische Innovationen gehen nicht automatisch mit ökologischer Verträglichkeit und sozialem Wohlergehen einher. Das vorliegende Buch präsentiert eine Vielzahl von Ideen und konkreten Ansätzen, wie die digitale Transformation in diesem Sinne nachhaltig gestaltet werden kann.

[17]Vorwort des Herausgebers

Dieses Buch soll begeistern. Es soll den Entdeckergeist in uns wecken für die fantastischen Innovationspotenziale, die das kommende Jahrzehnt für uns bereithält. Innovationen, die Menschheitsprobleme lösen und uns die Nachhaltigkeit erreichen lassen. Mit führenden Experten entwickeln wir ein Bild für die Welt im Jahr 2031, gespeist aus einer positiven Vision für die Entwicklung von Digitalisierung und Nachhaltigkeit. Wenn wir etwas zur Erhaltung der Welt und der Rolle Europas in diesem Kontext tun wollen, brauchen wir einen neuen Aufbruch, der gleichzeitig technologische, nachhaltige und soziale Ziele verbindet.

Im letzten Buchprojekt mit dem Titel »Neues unternehmerisches Denken« haben wir uns dem »Entrepreneurial Spirit« gewidmet, den wir benötigen, um unsere Zukunft erfolgreich zu gestalten. Mit dem richtigen Mindset fängt jede Reise an und die innere Haltung trägt dann auch durch schwieriges Terrain auf dem Weg zum Erfolg. Nachdem wir so die Voraussetzungen für einen innovativen Aufbruch geklärt haben, lag es auf der Hand, jetzt konkret auf die Innovationspotenziale in den verschiedenen Branchen einzugehen, um so Anregungen für die (neue) strategische Ausrichtung von Unternehmen zu geben. Wir haben uns dazu die Zeitspanne des aktuellen Jahrzehnts bis in das Jahr 2031 gegeben, da die maßgeblich wirksamen Innovationen im Jahr 2031 heute angestoßen werden und somit einen konkreten Handlungsbedarf beschreiben. Dies entspricht der sogenannten »Moonshot-Distanz«, die am 25. Mai 1961 in einer Rede von John F. Kennedy vor dem Kongress mit dem berühmten Satz »I believe that this nation should commit itself to achieving the goal, before this decade is out, of landing a man on the moon.« begann. Eine Zielsetzung, die die bekannte Technologie der Raumfahrt um den Faktor 10x herausforderte, und somit eine Reise in ganz neue Dimensionen bedeutete. Es war eine mutige Ansage, die – wie wir alle wissen – 1969, am 20. Juli mit der Landung von Apollo 11 auf dem Mond umgesetzt wurde. Unvergessen sind die Worte von Neil Armstrong bei seinem ersten Schritt auf die Mondoberfläche «That’s one small step for a man, one giant leap for mankind!« Das war großes Kino für die 600 Millionen Menschen, die das am TV-Bildschirm miterleben durften, und eine fantastische technische Leistung, die eine ganze Generation begeistert hat.

Die aus der Mondlandung resultierenden Innovationen und die Geisteshaltung der 10x-Technologiesprünge waren dann auch der Grundstein für die Blüte des Silicon Valley. Diesen Moonshot-Gedanken und die Begeisterung für den Aufbruch in das Neue müssen wir heute in Europa wieder neu entdecken. Nur heißen die aktuell dringenden Herausforderungen nicht die Reise zum Mond oder zu fernen Galaxien, sondern Digitalisierung und Nachhaltigkeit. In diesem Kontext stehen wir in der Tat wieder vor einem Jahrzehnt des »Moonshots«, das durch neue Technologien wie Künstliche [18]Intelligenz KI, Vernetzung durch 5G/6G und Augmented Reality geprägt wird. In der Kombination der verschiedenen Technologien lassen sich heute noch kaum vorstellbare Innovationssprünge generieren, solange die verschiedenen Themen auch konsequent vorangetrieben werden. Damit ergibt sich die große Chance, Nachhaltigkeit nicht allein durch Verzicht, sondern maßgeblich durch Innovationen zu erreichen. Neue Technologien und Produkte für Nachhaltigkeit haben zudem ein riesiges Potenzial für die Exportnation Deutschland. Allerdings müssen wir derzeit feststellen, dass Europa im internationalen Wettbewerb zurückfällt und wir die Gestaltung der Zukunft zunehmend den USA und China überlassen. Dies hängt zum einen mit einer gewissen Wohlstandsträgheit zusammen, die durch Mut und Entschlossenheit für einen neuen Aufbruch überwunden werden muss. Andererseits liegt es auch an Strukturen und bürokratischen Prozessen auf nationaler und europäischer Ebene, die uns im Vorangehen unnötige Fesseln anlegen. Dazu kommt ein Verständnis von Datenschutz, das aktuellen Entwicklungsmöglichkeiten im Wege steht und in eine zukunftsfähige Datenverantwortung überführt werden muss. Bei aller Selbstkritik und allem Zweifel überwiegen dennoch die Chancen, durch ein Jahrzehnt der Innovationen eine Zukunft für die nächsten Generationen zu gestalten – es mit Elan und Nachdruck anzugehen, ist sicherlich die Grundvoraussetzung.

Ich wünsche uns allen hierbei ein gutes Gelingen!

Bei diesem Projekt des Wissenstransfers der Hochschule Landshut haben sich engagierte Studierende aus meiner Mastervorlesung »Führungskompetenzen« mit ausgewiesenen Experten zusammengetan, um die verschiedenen Aspekte der »Innovationen in einer vernetzen Welt« zu einem Gesamtwerk herauszuarbeiten. Das bedeutet für alle Beteiligten ein hohes Maß an Engagement und Commitment. Es ist aber gleichzeitig ein kreativer Prozess, der viel Spaß bereitet und in der Kombination beeindruckende Ergebnisse generiert. Es ist ein Non-profit-Projekt, alle Einnahmen fließen in die nächsten Projekte ein.

Bedanken möchte mich an dieser Stelle ganz herzlich bei allen, die an dem erfolgreichen Zustandekommen dieses Buches mitgewirkt haben. Das sind zum einen die engagierten Studierenden, die sich die Themenstellungen mit viel Neugierde und Elan erarbeitet haben. Damit steht dieses Buch in der Tradition der Landshut Leadership Buchreihe, in der bereits sechs Bände zum Themenkomplex Leadership in der Digitalen Transformation entstanden sind. Zum anderen sind dies natürlich die Experten, die sich trotz vielfältiger Verpflichtungen in ihrem angestammten Tagesgeschäft auf einen intensiven Coachingprozess eingelassen haben und die Kapitel so finalisiert haben, wie sie im Buch zu finden sind. Weiterhin gilt mein Dank Frau Dipl.-Ing. Diana Tuczek (IKT) für die fortwährende Unterstützung und Inspiration. Ebenso danke ich Herrn Felix Wimmer, cand. M. Eng., der sich um die redaktionelle Vorbearbeitung [19]verdient gemacht hat. Schließlich gebührt Bettina Noé vom Haufe Verlag für das engagierte Produktmanagement und Helmut Haunreiter für das aufmerksame Lektorat mein Dank.

Möge dieses Buch einen kleinen Beitrag leisten, die Zukunft zu wagen.

Hubertus C. Tuczek

[21]Über dieses Buch

Dieses Buch gibt einen Einblick in die Innovationspotenziale der nächsten Dekade. Aus einem breiten Blickwinkel heraus betrachtet es die verschiedenen Branchen ebenso wie soziokulturelle Aspekte oder technologische Themen. Hieraus wird ein Szenario für die Welt im Jahr 2031 gezeichnet, das sich aus einer positiven Vision für die Entwicklung von Digitalisierung und Nachhaltigkeit nährt.

Um belastbare Aussagen für prognostizierte Entwicklungen in einer 10-Jahres-Perspektive zu erhalten, wurden für dieses Buch erfahrene und hochkarätige Experten gewonnen, die mit ihrem Hintergrund die technologischen und anwendungsbezogenen Potenziale abschätzen können. Aus ihrer gestalterischen Verantwortung in ihren jeweiligen Unternehmen haben sie Einblicke in strategische Planungsprozesse wie auch zukünftige Kundenerwartungen auf der Nachfrageseite. Beteiligte Unternehmen sind unter anderem Siemens Digital Industries und die Deutsche Telekom, die Beratungshäuser Capgemini, PwC und EY sowie andere maßgebliche Organisationen wie UnternehmerTUM (das größte Zentrum für Gründung und Innovation in Europa), die Bertelsmann Stiftung, die Akademie für Potenzialentfaltung und das Deutsche Forschungsinstitut für Künstliche Intelligenz DFKI. Abgerundet wird der Erfahrungshintergrund durch die jungen Innovationsunternehmen AE Driven Solutions und ADP Adaptive Balancing Power sowie den Accelerator m.partners.

Der Ausgangspunkt und die Motivation für dieses Buch besteht darin, einen Überblick über die Vielfalt der Innovationspotenziale im nächsten Jahrzehnt – im Wesentlichen getrieben durch die Digitalisierung – zu geben. Die Natur der Innovationsprozesse hat sich insofern grundsätzlich gewandelt, als neue Geschäftsmodelle branchenübergreifend entstehen und somit weit über die eigene bekannte Industrie hinausgeblickt werden muss. Um in dieser neuen, komplexen Arena des Wettbewerbes erfolgreich sein zu können, empfiehlt es sich, sich mit geeigneten Partnern in Innovationsökosystemen zusammenzuschließen und Kräfte zu bündeln. Ein Stahlhandelskonzern wie Klöckner muss sich heute mit potenziellen Wettbewerbern wie Amazon auseinandersetzen und Antworten darauf finden, wie er in Zeiten von Plattformökonomien seinen Marktzugang künftig organisiert. Ebenso konkurrieren Firmen wie BMW oder Volkswagen mit Google um das zukünftige Betriebssystem im Auto.

Neben diesen neuen Wettbewerbskonstellationen führt jedoch die zunehmende Vernetzung zu immer mehr Abhängigkeiten, sodass auch mit Wettbewerbern kooperiert werden muss. Der neue Begriff hierzu lautet »Coopetition«. Durch das Zusammenspiel der verschiedenen Technologien und Innovationen entstehen ganz neue Ansätze, die einen neuen Zugang zur Problemlösung ermöglichen. Daraus entstehen vielfältige Möglichkeiten, um insbesondere auch das dringliche Thema der Nachhaltigkeit mit [22]neuen Ideen und neuen technischen Möglichkeiten anzugehen und so eine positive Vision der Zukunft zu entwickeln.

Die verfügbaren praktischen Expertenerfahrungen helfen dem Unternehmer, seine Innovationsstrategie zu überprüfen und gegebenenfalls zu ergänzen. Mit anderen Partnern kann er sich in einem Innovationsökosystem zusammenschließen und so seine wertvolle Zeit auf die Entwicklung der eigenen Kernkompetenzen seiner Unternehmung konzentrieren. Dieses Buch soll aber auch Lust auf Unternehmertum machen und so werden mit 120 ausgewählten Fallstudien, Szenarien und Interviews anschauliche (Unternehmens-)Geschichten erzählt und damit Anregungen für eigene erfolgreiche Vorgehensweisen gegeben. Das Motto lautet: »Inspirationen von außerhalb der eigenen Branche sammeln!« Um den praktischen Nutzen zu unterstreichen, werden dem Leser auch nützliche Links zu dem jeweiligen Kontext aufgezeigt, mit denen die Inhalte vertieft oder Ansprechpartner zum jeweiligen Thema gefunden werden können. Die Takeaways am Ende eines jeden Kapitels dienen als Checkliste für den Unternehmer, seinen Status quo mit den Expertenempfehlungen abzugleichen.

Das Buch ist nach Themenschwerpunkten gegliedert. Daher ist es nicht unbedingt notwendig, es durchgehend zu lesen. Es kann je nach konkreter Situation und aktueller Problemstellung als Nachschlagewerk verwendet und nach Bedarf zur Hand genommen werden.

Was Ihnen die zwölf Kapitel bieten

Das Buch gliedert sich in drei Hauptkapitel: Teil1 – Leben und Arbeiten in einer vernetzten Welt, Teil 2 – Innovationen aus Technologiesicht sowie Teil 3 – Innovationen aus Anwendungssicht.

Im ersten Kapitel von Teil 1 entwerfen Ole Wintermann, Senior Project Manager bei der Bertelsmann Stiftung, Nicolas Buchwald und Martin Lenger ein Bild von der Zukunft im Jahr 2031, bei dem wir durch den konsequenten Einsatz der Möglichkeiten der Digitalisierung die Nachhaltigkeitsziele erreichen. Als Grundlage für das Szenario dienen die Thesen der Zukunftsstudie des Münchner Kreises und der Bertelsmann Stiftung. Der Technologie der Künstlichen Intelligenz kommt dabei eine Schlüsselrolle zu, um die Potenziale für mehr Nachhaltigkeit zu nutzen. Für Unternehmen bietet sich die Möglichkeit, sich mit Pionierarbeit eine entsprechende Marktposition zu sichern.

Uwe Dumslaff, CTO und Executive Vice President bei Capgemini, widmet sich gemeinsam mit Elisabeth Hauser und Christina Siwasch den gesellschaftlichen Auswirkungen des Megatrends Digitalisierung. Sie beschreiben ein Zukunftsbild einer umfassend vernetzten Gesellschaft. Die Gesellschaft 5.0 hat das Potenzial, Lebensqualität zu verbessern und scheinbar unüberwindbare Probleme zu bewältigen, indem digitale Technologien in die Gesellschaft integriert werden. Dabei ist eine positive Herange[23]hensweise an die Transformation durch alle Beteiligten von großer Bedeutung. Die Voraussetzung dafür ist, die Digitalisierung als Chancengeber und Problemlöser anzuerkennen.

Das erste Hauptkapitel Leben und Arbeiten in einer vernetzten Welt wird durch Christian Mohr, Mitglied der Geschäftsleitung und Managing Partner bei UnternehmerTUM, Silke Grimhardt und Matthias Niedermeier mit der Betrachtung von Ökosystemen und ihrer Rolle für die Zukunftsfähigkeit von Unternehmen abgeschlossen. Das Zusammenführen von Know-how verschiedenster Unternehmen bietet für alle Beteiligten enorme Potenziale und einen Mehrwert in jeglicher Hinsicht. Die daraus resultierende Wechselwirkung soll allen Teilnehmern wirtschaftlichen Erfolg und Wachstum über Jahre sichern. Das Kapitel gibt Aufschluss darüber, wie der Einstieg für den Mittelstand erfolgreich gemeistert werden kann.

Die Betrachtung der technologischen Innovationspotenziale im zweiten Hauptkapitel beginnen Alexander Lautz, SVP und Leiter T-Labs, dem R&D Bereich der Deutschen Telekom, Manuel Kögel und Gabriel Rathmayer, indem sie die Potenziale der neuen Telekommunikationsgeneration 5G aufzeigen. Moderne Telekommunikationsnetze sind in einer zunehmend digitalen Welt entscheidende Faktoren für die Wettbewerbsfähigkeit eines Landes und beeinflussen Unternehmen, Politik und Endverbraucher gleichermaßen. 5G ermöglicht nicht nur im industriellen Sektor neue Möglichkeiten, sondern bietet auch im Bereich des Endverbrauchers eine Vielzahl an Innovationen.

Reinhard Karger, Unternehmenssprecher beim Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI, hinterleuchtet mit David Kelnhofer und Michael Schuster die Chancen der Künstlichen Intelligenz (KI), einer der Schlüsseltechnologien im kommenden Jahrzehnt. In diesem Kapitel werden KI-basierte Technologien der Interaktion von Mensch und Maschine aufgezeigt. Behandelt werden medizinische KI-Anwendungen in Kombination mit Augmented-Reality-Technologie, KI im Kontext mit Pandemie und Sozialsimulation, die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) in der ambulanten Pflege, im Weinanbau oder im Straßenbau. Ziel ist es, eine mögliche Skepsis vor KI zu relativieren, ihre Anwendungen zu konkretisieren, um unternehmerische Chancen frühzeitig nutzen zu können.

Die Digitalisierung der Industrie wird von Helmut Figalist, Chief Technology Officer der Siemens Digital Industries, gemeinsam mit Verena Murer und Markus Huber diskutiert. Im Zuge der digitalen Transformation und der fortschreitenden datenbasierten Vernetzung in nahezu allen Industriezweigen wird der strategischen und zielgerichteten Erfassung, Verwaltung und Analyse von Daten über die gesamte Wertschöpfungskette eine entscheidende Rolle beigemessen. Digital Twins, Smart Products, Additive Fertigung und Smart Factory sind die Bausteine der Industrie der [24]Zukunft. Damit können einer gestiegenen Marktdynamik und veränderten Kundenanforderungen mit immer kürzer werdenden Produktlebenszyklen begegnet werden.

Das dritte Hauptkapitel Innovationen im Anwendungsbereich beginnt mit den neuen Anforderungen an Bildung. Gerald Hüther, Hirnforscher und Vorstand der Akademie für Potenzialentfaltung, Anna Kolm und Andreas Wolf machen deutlich, dass sich das Bildungssystem grundsätzlich verändern muss. Um Kreativität und innovatives Denken als Wettbewerbsvorteil nutzen zu können, müssen die Lernverfahren umgestellt werden. Lernen stellt einen Prozess dar, bei dem sich das Verhalten, das Denken sowie das Fühlen eines Menschen verändert. Lernende werden durch den Austausch mit anderen Menschen beeindruckt und entwickeln daraus eine intrinsische Motivation, selbst zu lernen. Die Freude am Lernen ist die Basis für eine lebenslange Weiterentwicklung.

Florian Nöll, Head of Innovation & Corporate Development bei PwC, Laura Reinsch und David Fabian Leiner zeigen auf, dass es sich bei dem New-Work-Gedanken um das Erschaffen eines grundlegend neuen Verständnisses von Arbeit handelt. Neue Technologien, allumfassende Vernetzung und zunehmende Automatisierung verändern die Arbeitswelt und machen bestimmte Berufe und Aufgaben sogar gänzlich überflüssig. Der zunehmende Wunsch nach Sinnhaftigkeit im eigenen Beruf verlangt darüber hinaus eine Veränderung der bisherigen Arbeits- und Organisationsformen. In ihrem Kapitel beschreiben die Autoren die Philosophie und die operative Implementierung von New Work in der Arbeitswelt.

Gemäß dem Motto »Innovationen geben der Zukunft eine Zukunft« befassen sich Wolrad Claudy, Geschäftsführender Gesellschafter der Familienholding Maffei & Co. sowie des Accelerators m.partners, Katharina Kari und Sebastian Födlmeier mit Impact Innovations und wie dadurch die UN-Klimaziele erfüllt werden können. Forciert durch den »Green Deal« der EU spannt sich ein rasant wachsendes Ökosystem in diesem Kontext auf. Es entsteht ein neuer Standard, an dem sich künftige Geschäftsmodelle messen lassen müssen. Die Digitalisierung ist dabei das dominante Instrument, das die nächste Dekade gestaltet und zahlreiche neue Ansätze einer nachhaltigen Entwicklung generiert.

Tobias Reil, CEO bei Alternative Energy Driven Solutions, Helena Grzegorek und Thomas Wohlmannstetter untersuchen in ihrem Kapitel, wie die steigenden Mobilitätsbedürfnisse der Gesellschaft und der Logistik auch zukünftig – und unter den Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit und Ressourcenknappheit betrachtet – erfüllt werden können. Eine effizientere Auslastung der vorhandenen Mobilitätsressourcen ist dabei essenziell. Die digitale Vernetzung der Infrastruktur und der Sharing-Trend führen zu einem neuen Mobilitätsverständnis. Zum Erreichen einer inter- bzw. [25]multimodalen und urbanen Mobilität ist die Kooperationsbereitschaft der beteiligten Akteure Voraussetzung.

Eine der erfolgversprechendsten Technologien des 21. Jahrhunderts wird von Siegfried Bialojan, Director EY Life Science Center, Franziska Köhr und Dennis Rudolf mit dem Innovationspotenzial der Biotechnologie vorgestellt. Als eine zentrale Antriebskraft bei der Entwicklung einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaft werden keinem anderen Industriesektor so viele bahnbrechende Entwicklungen zugeschrieben wie der Biotechnologie. Abbau von Mikroplastik, Tissue Engineering (Gewebezüchtung), Artificial Meat (aus Zellkulturen), Wasserstoff aus Mikroalgen und neue Gewebe aus Spinnenseide (Bionics) sind einige der aussichtsreichen Beispiele, die im Jahr 2031 bereits zur Realität gehören können.

Das finale Kapitel von Hendrik Schaede-Bodenschatz, Managing Director Adaptive Balancing Power, Lisa Neßlauer und Matthias Bauer setzt sich mit dem allumfassenden Thema Energie auseinander. Die Autoren zeigen die Transformation des Energiesystems unter den Aspekten Dekarbonisierung, Dezentralisierung und Digitalisierung auf und zeichnen ein Bild möglicher Trends und Szenarien der Energiewelt des Jahres 2031. Die Verwendung regenerativer Erzeugungstechnologien steigert die Komplexität des Systems, die nur mittels Digitalisierung und Flexibilisierung bewältigt werden kann. Elemente werden vernetzt und Steuerungen automatisiert. Kommunikation und Vernetzung erschaffen neue Geschäftsmodelle – alles wird smart!

Abschließend noch ein Hinweis: In dieser Publikation wird eine geschlechtergerechte Sprache verwendet. Dort, wo das nicht möglich ist oder die Lesbarkeit stark eingeschränkt würde, gelten die gewählten personenbezogenen Bezeichnungen für alle Geschlechter.

Ich wünsche Ihnen viele Inspirationen für eine erfolgreiche Innovationsstrategie!

Ihr

Hubertus C. Tuczek

[27]Übersicht über Fallbeispiele, Szenarien,Interviews

1 Die Welt im Jahr 2031 – mit Digitalisierung zu mehr Nachhaltigkeit

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteSharing EconomyDas Geschäftsmodell der Sharing Economy bietet nicht nur im privaten Bereich die Möglichkeit nachhaltiger zu handeln, sondern auch für Unternehmen.42Thesen aus der Zukunftsstudie des Münchner Kreises IDrei Thesen zu »Persönliche Assistenten«, »Generation KI« sowie »Wettbewerbsfähigkeit«.43Digitalisierung des Konsums – Nachhaltiges VerhaltenDigitale und digitalisierte Güter beeinflussen das individuelle (nachhaltige) Nutzungsverhalten des Konsumenten. Unternehmen können dieses Wettbewerbskriterium aufnehmen und mit einer angepassten Denkweise Pionierarbeit leisten.43Thesen aus der Zukunftsstudie des Münchner Kreises IIEs werden die zwei Thesen zu »Bewusste Ablehnung« sowie »Versagen von Regulierung« behandelt.44Leben und Arbeiten im ländlichen RaumDurch die zunehmende Digitalisierung und die Möglichkeit die Arbeit von überall zu erbringen, wird das Leben im ländlichen Raum immer beliebter.45Internet of Things (IoT)Aufzeigen von Bereichen, in denen Unternehmen durch den Einsatz von IoT profitieren können.46Megatrends neben Nachhaltigkeit und DigitalisierungNeben der Nachhaltigkeit bzw. Digitalisierung gibt es zudem zehn weitere Megatrends, die untereinander größtenteils stark vernetzt sind und die nächste Dekade maßgeblich beeinflussen werden.47Neue Formen digitaler ÖkonomieDas Ziel, die bisher verfolgte Strategie in ein nachhaltiges digitales Unternehmertum zu transformieren.48Thesen aus der Zukunftsstudie des Münchner Kreises IIIEs werden die zwei Thesen zu »Transparenz von Arbeitsleistung« sowie »Neue Unternehmen mit hoher KI-Durchdringung« behandelt.49Klassisches vs. Digitales ReisebüroErklärung der Komponenten der Digitalisierung (Digitization & Digitalization).56

[28]2 Gesellschaft 5.0: Neues Normal in einer vernetzten Welt

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteIm Jahr 2030+ – Ein gewöhnlicher TagFamilie Moretti zieht von Italien nach Deutschland, das vernetzt und hochinnovativ ist und in dem die Gesellschaft 5.0 bereits etabliert ist.67Cornelia Daheim, ZukunftsforscherinDie Zukunftsforscherin beantwortet Fragen zu Konzepten und Ideen für eine digitale Arbeitswelt.71Mobilität und Urbanisierung in den Jahren 2030+Wir begleiten Samuels Alltag in der Stadt, der stark von Innovationen und der fortschreitenden Digitalisierung geprägt ist. Auch Alessia’s Leben auf dem Land hat sich stark verändert. Sie nutzt die Vorzüge der neu gewonnenen Mobilität in der Zukunft.73Hardt Hyperloop: Amsterdam – Paris in nur 90 Minuten?!Das niederländische Start-Up Hyperloop plant ein europäisches Netz von Vakuumröhren für Hochgeschwindigkeitszüge in Europa, durch welches Beförderungskapseln mit Geschwindigkeiten von bis zu 1000 km/h durch die Röhren rasen.76Greeencitysolutions – für bessere Luftqualität in StädtenDer CityTree von Greencitysolutions ist ein Bio-Tech-Filter, der zu einer nachweisbaren Verbesserung der Luftqualität führt.77Blutproben per DrohneEilige Proben können per Drohne bei nahezu jeder Witterung schnell und sicher transportiert werden.78Fearless – Die Zukunft der PflegeDas innovative Start-up cogvis entwickelte einen intelligenten Bewegungssensor für die Pflege, der eine qualitativ hochwertige Betreuung gewährleistet und zu einer Effizienzsteigerung führt.80Soziale Innovationen geben Lebensqualität?Die Chancen und Risiken bei der Verwendung von sozialen Innovationen in der Pflege werden anhand von zwei Technologien beleuchtet.81Kry – gesund, munter, fitDie App von dem schwedischen Unternehmen Kry ermöglicht einen reibungslosen und einfachen Ablauf von Videosprechstunden.84Big Data und KI – Die Zukunft von morgenDas Start-up Merantix Healthcare und das Partnerprojekt CancerScout erzielen durch die Verwendung von Big Data und KI eine Effizienzsteigerung in der Krebsdiagnostik und -behandlung.86

[29]3 Ökosystem: Rolle und Potential für die Zukunftsfähigkeit von Unternehmen

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteBiologisches ÖkosystemEmilia lernt die Zusammenhänge des biologischen Ökosystems im Wald kennen.92AmazonVon der Gründung bis zu einem der bedeutendsten Ökosysteme am Beispiel Amazon.99Innovative Ökosysteme und MittelstandZusammenschluss von Ökosystemen aus Startups und Mittelstand.101Judith Gerlach: «miagehn. online«Statement von Judith Gerlach zur digitalen Nachbarschaftshilfe #miagehnonline.106miagehn.onlineZusammenschluss von Ökosystemen aus Startups und Mittelstand.106appliedAIEinsatz von KI verhilft Unternehmen sich besser zu vernetzen.108Die Zukunft des FamilienunternehmensDie Ausrichtung eines Familienunternehmens in eine erfolgreiche Zukunft.110

4 5G Beyond the smartphone

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteEin typischer SamstagmorgenGedankenspiel, wie ein Samstagmorgen der Zukunft aussehen könnte.116Gaming durch Augmented RealitySchnelle Datenverarbeitung durch 5G ermöglicht die Implementierung von komplexen AR-Gaming Anwendungen122Shopping durch Augmented RealityRevolution beim Onlineshopping von Modeartikeln. AR-Darstellungen an bewegten Personen.123Ein typischer SamstagmittagGedankenspiel, wie ein Samstagmittag der Zukunft aussehen könnte123VR-Unterhaltung auf der Rückbank des AutosVR-Gaming Erlebnis im Auto mittels Echtzeit Fahrdaten.1255G Automotive AssociationIndustrieübergreifende Organisation mit dem Ziel, durchgehende End-to-End Lösungen in Bezug auf zukünftige Trends der Mobilität zu entwickeln.129Ein untypischer SamstagabendGedankenspiel, wie ein Samstagabend der Zukunft aussehen könnte132

[30]5 KI: Mensch-Maschine-Kollaboration und Augmented Intelligence

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteKrankenhausEffiziente Unterstützung des Krankenhauspersonals durch VR-Brillen beschleunigt Prozess und reduziert die Zeit am PC.141Einsatz von Google Glass in der IndustrieEffizienzsteigerung im Logistikprozess durch AR-Brillen bei verschiedenen Firmen.143Dr. Nils Petersen – PTCInterview mit Dr. Nils Petersen zum Potential der Augmented Reality Technologie mit intelligenter Software145Infektionskrankheiten-TracingMittels Deep Learning die Proteinstruktur eines neuartigen Virus vorhersagen.147Prof. Dr. Ingo Timm – DFKIInterview mit Prof. Dr. Ingo Timm zum Forschungsprojekt SOSAD.148Bauunternehmen Stroll GmbHDer Bauunternehmer Günther Stroll betreibt seine Baustellen mit vollautonomen Baustellenfahrzeugen.152Forschungsprojekt »RobotStraßenbau 4.0«Eine Beschreibung eines Forschungsprojekts mit autonom arbeitenden Maschinen im Straßenbau.153Luftfilter-Monitoring von Mann und HummelEine Beschreibung eines Luftfilter-Monitoring-Tools, das den Zustand mit Hilfe von KI überwacht.154Winzerin Cordula ScholzEin Winzerehepaar betreibt eine Flotte von autonomen Feld-Robotern für die Bewirtschaftung ihre Weinberge.156Vierbeiniger Roboter »Spot« von Boston DynamicsBeschreibung eines hundeartigen autonomen Roboters, der mit Hilfe von KI-Algorithmen seine Bewegungen in seiner Umwelt abstimmt.157Fendt Feldroboter, Projekt XaverBeschreibung von Agrarrobotern, die mit Hilfe von Schwarmtechnologie landwirtschaftliche Felder bearbeiten.158App »Plantix« des Unternehmens PEAT GmbHDarstellung einer Smartphone-App, mit der Pflanzen per Foto analysiert und ihr Gesundheitszustand diagnostiziert werden kann.160Ambulante Pflegerin mit ihrem AssistentenEin ambulantes Pflegeszenario, bei dem eine Pflegerin bei ihrer Arbeit von einem humanoiden Roboter unterstützt wird.161Der Serviceroboter »Pepper« von Softbank RoboticsBeschreibung eines sozialen humanoiden Roboters für einfache Interaktionen mit dem Menschen.165Zweibeiniger Roboter »Atlas« von Boston DynamicsBeschreibung eines dynamischen humanoiden Roboters, der an menschliche Agilität erinnert.166

[31]6 Digitalisierung der Industrie

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteFit für den Winter per Mausklick im Jahr 2031Vorinstallierte Premiumausstattung im Fahrzeug ermöglicht Anna Wagner das bequeme Nachrüsten per Mausklick.172Komplexitätsreduktion durch Standards; heute und in ZukunftUniverselle Einsetzbarkeit durch Standards rechtfertigt auch in Zukunft die Relevanz von Massenprodukten.173Maßgeschneiderte Brille als Eyecatcher – »Topology Eyewear«Start-Up fertigt maßgeschneiderte Brillen mittels 3D-Scan des Gesichts.174Smart EverythingSenkung von Behandlungskosten durch Auswertung der Vitaldaten von Patienten mittels smarter Kleidung.175Teslas »Gigafactory« – Batteriefabrik der SuperlativeDurch modernste Technik und intelligente Zusammenarbeit von Mensch und Maschine erreicht Tesla in seiner Gigafactory in Nevada ein neues Maß der Produktivität.178HOMAG Solutions – Intelligentes WerkstückMittels Barcodeetikett mit integrierten Fertigungsdaten steuert sich das intelligente Werkstück in den Werkstätten der Homag Group selbst durch die Produktion.179Smart Gripping – autonomes Greifen mit KINeue Greif- und Spanntechnik bei Schunk nutzt Künstliche Intelligenz für autonome Handhabung unabhängig der Bauteilgeometrie.180Professor Dr. Jörg Franke zum 3D-Druck der ZukunftInterview mit Professor Dr. Jörg Franke zum 3D-Druck der Zukunft.181Neue Produktivität mit Augmented AssemblyDank AR werden einem Monteur die nötigen Arbeitsschritte und Materialien direkt in sein Sichtfeld projiziert und ermöglicht dadurch fehlerreduzierten Einbau bei Spezialanfertigungen.182Franz Weghofer zum »Status quo« der Smart FactoryBei Magna Steyr wird bereits heute eine Vielzahl innovativer Technologien konsequent eingesetzt und weiterentwickelt.184Franz Weghofer zum »New Normal« der Smart FactoryEine Verzahnung zwischen virtueller und realer Welt wird das »New Normal« einer wandlungsfähigen und agilen Produktion darstellen.186Bausch + Ströbel: Virtuelle Inbetriebnahme von MaschinenDas Maschinenbauunternehmen Bausch + Ströbel verkürzt mit konsequentem Digital Engineering die Inbetriebnahmezeit seiner Maschinen.189[32]Dareto zum Potential des Digital TwinEin prozessübergreifender Digitaler Zwilling ermöglicht eine flexible und branchenübergreifende Anpassung von Prozess- und Ablaufgeschwindigkeiten.189Siemens: Mehr Effizienz für AntriebskomponentenSmarte Sensoren speichern »Vitaldaten« von Motoren und lassen den Anlagenbetreibern aus den Betriebszuständen bedarfsgerechte Servicemaßnahmen ableiten.191Dr. Martin Hedges zur Technologie des Elektronik-DrucksInterview mit Dr. Martin Hedges zur Technologie des Elektronik-Drucks.192

7 Innovationen im Bildungssystem

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteTeoleo AppEine Applikation für Eltern mit Vorschulkindern, um kreativ und spielerisch die Welt zu entdecken.203ASB Werkstatt-KitasEin alternatives Kita-Konzept des Arbeiter-Samariter-Bundes, wo sich Kinder kreativ in verschiedenen Werkstätten handwerklich ausleben können.204WriteReaderEin interaktives Lernprogramm, in dem Kinder eigene Geschichten schreiben und so spielerisch die Rechtschreibung und Grammatik lernen können.205Lotta und KlicksEin Kinderbuch, das schon in frühen Jahren Kindern Digitalkompetenzen in Verbindung mit analogen Medien beibringen soll.206Schule im Jahr 2020 – Herausforderung HomeschoolingIm Jahr 2020 müssen sich Lukas und Marie durch die Corona-Pandemie mit neuen digitalen Herausforderungen auseinandersetzen.207SduiSdui bietet Schulen eine DSGVO-konforme Plattform für den gemeinsamen Austausch zwischen Schülern, Lehrkräften und Eltern.208Schule im Jahr 2031 – Selbstbestimmung statt LehrplanIm Jahr 2031 läuft der Lernalltag von Lukas und Maria anders ab. Praxisbezug, Selbstbestimmung und Mentoren treten anstelle von Lehrplan und Schulalltag ein.211Taskbase – E-Learning mithilfe von KITaskbase nutzt Machine Learning bei der Umsetzung von E-Learning Inhalten für verschiedene Anwendungsgebiete.213HyperMind: Das intelligente SchulbuchHyperMind ist ein digitales Schulbuch, das mithilfe von innovativen Technologien die Leser unterstützt und das Gelesene vertieft.215[33]Flipped Classroom – Das Konzept der umgedrehten LehreModerne Unterrichtsmethode, bei der das gewöhnliche Konzept von Schulunterricht umgekehrt wird.217Udacity – Online-Bildung für alle?Video-Kurse, um sich eine Vielzahl von Inhalten selbst beizubringen.219

8 New Work

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteEinleitungsstoryDie Professorin spricht über den früheren Arbeitsalltag und die Auswirkungen der damals neuartigen Krankheit Covid-19222Jeannette Goecke, SupraTixGedanken zu den Auswirkungen von Covid-19 auf die Entwicklung von New Work231Dominik Pötsch, Arthur TechnologiesVorstellung von Arthur Technologies sowie Gedanken zur Entwicklung von New Work und das »New Normal« in 10 Jahren234Jeannette Goecke, SupraTixVorstellung von Supratix sowie Gedanken zur Ent- wicklung von New Work und das »New Normal« in 10 Jahren235Vanessa Moll, MatchManaoVorstellung von MatchManao sowie Gedanken zur Entwicklung von New Work und das »New Normal« in 10 Jahren236Klaudia Bachinger, WisRVorstellung von WisR sowie Gedanken zur Entwicklung von New Work und das »New Normal« in 10 Jahren237Marc-Angelo Bisotti, ApoQlarVorstellung von ApoQlar sowie Gedanken zur Entwicklung von New Work240Jonathan Muck, AdaVorstellung von Ada sowie Gedanken zur Entwicklung von New Health und das »New Normal« im Gesundheitssektor in 10 Jahren241SchlussstoryDie Professorin spricht über den neuen Arbeitsalltag und die hohe Relevanz des New Work-Gedankens245

9 Impact Innovation

Fallbeispiel/Szenario/InterviewThemaSeiteDas Jahr 2021Kwame arbeitet auf der Elektroschrottdeponie in Ghana und bekommt hier die Schattenseiten der Digitalisierung zu spüren.247[34]Volkswagen »Astypalea«Volkswagen und Griechenland entwickeln ein »Smart Sustainable Island«, welches als Vorbild für künftige Städte und Lebensräume dienen soll.252UnternehmerTUMNähere Vorstellung des Unternehmertums und Darstellung durch welche Möglichkeiten dieses zur Förderung von Innovationen beiträgt.254NikeDer bekannte Sportartikelhersteller setzt durch innovative Technologien das Prinzip Cradle to Cradle um und vermeidet so Abfall.256made of airMade of air nutzt CO2 zur Herstellung eines vielfältigen und nachhaltigen Rohstoffs.259Stadt LudwigsburgLudwigsburg setzt auf Bürgerbeteiligung und eine nachhaltige Stadtentwicklung anhand der SDGs.261Oma GretaOma Greta zeigt wie sie trotz ihres fortgeschrittenen Alters Teil der Digitalisierung sein kann und auch so deren Vorteile für sich zu nutzen vermag.263Eric Gehl, Gründer und CEO von HakisaHerr Gehl ermöglicht einen Einblick in sein Unternehmen und zeigt, wie er so zu einem positiven Einfluss auf die Zukunft beitragen möchte.264shareFür jedes verkaufte share-Produkt spendet das Unternehmen eine Hilfeleistung an Menschen in Not.266EcoligoDurch die Crowdinvesting-Plattform von Ecoligo entsteht eine »Win-Win-Win«-Situation für Investoren, Firmen in Schwellenländern und den Planeten.269Martin Baart, Gründer und CEO von EcoligoMission des Unternehmens und wie sich aktuelle Trends auf das Start-Up auswirken.270Das Jahr 2031Kisi, 13-Jahre, aus Ghana, ist auf dem Heimweg von der IT-Schule, in der sie programmieren lernt.272

10 Mobilität

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteMobilitätsprobleme im AlltagFamilie Müller wohnt in einem Vorort von München und erfährt Mobilitätsprobleme in ihrem Alltag.275Urbane Logistik 2030 in DeutschlandStudie über die Urbane Logistik im Jahr 2030, die in vier mögliche Szenarien unterteilt wird. Diese ergeben sich aus den Dimensionen Regulierung und Kooperation.282[35]Forschungsprojekt Providentia++Das BMVI untersucht die Informationsflüsse zwischen Fahrzeugen und deren Infrastruktur.284Zoox als RideHailing-AnbieterVorreiter auf dem Gebiet des autonomen Fahrens. Der Kunde soll ein autonomes, elektrisch fahrendes Auto zur Verfügung gestellt bekommen und keine Wartungsfunktionen am Auto übernehmen müssen.287Ridepooling-Konzept von e.GO MOOVEEmissionsärmerer und effizienter Stadtverkehr durch Ridepooling.288Mobilitätsplattform WhimEin Algorithmus der App »Whim« berechnet die beste Kombination aus Dienstleistern und ÖPNV Angeboten um von A nach B zu kommen.290DroidDriveDas Fahrzeugkonzept »Ducktrain« stammt von dem Aachener Start-up, namens »DroidDrive. Das Unternehmen hat es sich zur Aufgabe gemacht, den innerstädtischen Lieferverkehr emissionsfrei zu gestalten.292Einride ABDas Unternehmen hat einen vollelektrischen und autonomen LKW entwickelt, der in verschiedenen Modellausführungen, Güter transportieren und dabei jederzeit ferngesteuert bedient werden kann.293Clean LogisticsDas Joint Venture hat das Projekt ins Leben gerufen, 40-Tonnen-LKW auf umweltschonende Wasserstoff-Hybrid-LKW umzurüsten. Dies gelingt mittels einer emissionsfreien Brennstoffzellentechnologie sowie Hochleistungsbatterien.294DizzboDieses Start-up hat einen Algorithmus entwickelt, mit dem auf einer Online-Plattform Teil- und Komplettladungen in Echtzeit auf aktuell oder zukünftigen LKW-Fahrten gebucht werden können.295PackatorPackator bietet Kurierdienstleistungen wie Abholung, Verpackung und Versand an. Ebenfalls werden Dienste wie Direktlieferung (innerhalb von ca. 60 Min), Express Overnight oder Stadtkuriere angeboten.296

11 Biotechnologie – Innovationstreiber für das 21. Jahrhundert

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteTETEC AG – neue Heilungsmethode für KnorpelschädenBeispiel eines deutschen Unternehmens, das bereits heute im Bereich Tissue Engineering tätig ist und innovative Technologien zur Heilung durch körpereigenen Gewebeersatz entwickelt.305[36]CRISPR-Therapeutics heilt ErbkrankheitenNeuartige Zelltherapie, bei der durch Isolation und anschließender Reparatur von körpereigenen Stammzellen bisher tödliche Erbkrankheiten geheilt werden können.306mRNA-Impfstoffe – Durchbruch in der PandemieVon der Idee bis zum fertigen Impfstoff gegen SARS-CoV2 in weniger als einem Jahr.308Restaurantbesuch im Jahr 2031Clara und Paul erinnern sich bei ihrem jährlichen Restaurantbesuch im Steakhaus an vorherige Besucht und vergleichen das Angebot.308Mosa Meat – Pionier für Artificial MeatDas bahnbrechende Unternehmen Mosa Meat stellt den ersten künstlichen hergestellten Burger vor und arbeitet weiterhin an der Markteinführung.310Mikroorganismen als PlastikfresserUmweltfreundlicher Bioreaktor zum Abbau von Plastikabfällen.312Mikroalgen als Energielie- ferant der Zukunft und weit mehr?Mikroalgen erzeugen Biogas, welches unter Anderem der Stromerzeugung dienen könnte.314Amsilk, Pionier biotechnisch hergestellter SpinnenseideBeispiel eins Unternehmens, das Spinnenseide biotechnisch herstellt und damit viele unterschiedliche Anwendungsgebiete abdeckt.316

12 Erneuerbare Energien und digitales Energiemanagement

Fallstudie/Szenario/InterviewThemaSeiteSzenario 2031Kritischer Blick auf eine mögliche Zukunft des Energiesystems im Jahr 2031.322Ein Nobelpreis für Li-Ionen BatterienEine bereits Jahrzehnte bekannte Technologie mit Zukunftspotential.328Disruption im Stromnetz – Direktvermarktung von EnergieNetzunabhängigkeit eines Haushalts durch Elektromobilität.339Advanced Microgrids in der Industrie 2031Eine Technologie mit Potential zur Stabilisation des Stromnetzes.340Wohnen 2031Das Leben einer Familie in einem Smart Building im Jahr 2031.343

[37]Teil 1: Leben und Arbeiten in einer vernetzten Welt