Edward Lenssen

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Software

Maschinenbauer sind gefordert wie nie zuvor

Software wird sich in den 2020er Jahren zur wichtigsten Querschnittsbranche über alle Industrien hinweg entwickeln. In Branchen mit wachsendem Softwareanteil wie dem Anlagen- und Maschinenbau wird dieser Trend besonders gravierende Auswirkungen haben. Die Unternehmen in diesen Branchen sollten sich so rasch und umfassend wie möglich Programmierkapazitäten sichern, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten.

Software ist schwer zu begreifen. Die Softwarebranche steht am Beginn einer exponentiellen Entwicklung, die für viele Menschen schwer zu begreifen ist, weil Software per se nicht greifbar ist. Die Menschen begreifen im wortwörtlichen Sinne ein neues Smartphone, sie erleben eine neue Website oder App und sie nutzen einen neuen Cloudservice. Das gilt auch für den Anlagen- und Maschinenbau, wo ein neues Gerät oder eine verbesserte Mechanik leichter zu erfassen ist und eher als eine Innovation wahrgenommen wird als ein Softwareupdate.

Denn es fällt nicht nur dem Normalbürger, sondern auch vielen Fachkräften schwer, zu verstehen, dass neue Geräte, Maschinen und Anlagen in der Regel immer mit komplexen Softwaresystemen einhergehen, die einen Großteil der Funktionalität überhaupt erst ermöglichen. Daher gehört Software zu den heimlichsten und zugleich gravierendsten Entwicklungen, die die Menschheit je erlebt hat.

Keine industrielle Softwareproduktion

Es gibt kaum eine relevante Entwicklung im Anlagen- und Maschinenbau, in der nicht die Informationstechnik (IT) eine wesentliche Rolle spielt. Und es gibt kaum ein IT-Thema, von Big Data mit bislang unvorstellbaren Datenmengen bis hin zur künstlichen Intelligenz, das nicht vor allem durch Software geprägt wird. Die Maschinen werden immer besser, die Chips immer kleiner, die Speicherkapazitäten immer billiger, die Datenübertragungsraten immer höher und die Software immer komplexer. Doch im Unterschied zu Maschinen, Chips, Speichern und Übertragungstechniken lässt sich Software bis heute nicht industriell herstellen. Natürlich gibt es viele Methoden und Verfahren zur Erstellung und Qualitätssicherung von Software, aber am Ende werden die Programme von Männern und Frauen im Kopf erdacht und mit flinken Fingern als Programmcode eingetippt, getestet und optimiert, bis ein fertiges Programm entsteht.

Von Hand erstellt

Der Begriff Software wurde im Jahr 1958 erstmalig verwendet, um Programme zu beschreiben, die aus Codezeilen bestehen und die Funktionsweise eines Computers bestimmen. Die Weltraummission Space Shuttle benötigte im Jahr 1981 Software mit rund 400.000 Codezeilen. Ein heutiges Android-Smartphone wird von 14 Millionen Programmzeilen zum Leben erweckt, was etwa gleichauf mit dem Fly-by-Wire-System einer Boeing 787 ist. Hinter Facebook stecken mehr als 60 Millionen Codezeilen, in einem modernen Pkw 100 Millionen. Die komplexe Funktionalität der Google-Dienste benötigt insgesamt mehr als zwei Milliarden Programmzeilen.

Die Erstellung von Software erfolgt nach wie vor von Hand. Üblicherweise rechnet man mit einer Produktivität von zehn bis 50 Codezeilen je Mitarbeiter und Tag. Ein Softwareentwicklungsprojekt mit einem Aufwand von 1000 Personentagen, also in etwa fünf Personenjahren, produziert somit zwischen 10.000 und 50.000 Codezeilen. Die Diskrepanz zwischen dem notwendigen Aufwand einerseits und den stark wachsenden Programmgrößen andererseits verdeutlicht die immense Lücke bei der Software-Entwicklung. Die Entwicklung von Software wird sich als der größte Flaschenhals beim technischen Fortschritt in den nächsten Jahren herausstellen, denn es gibt keine industrielle Softwareentwicklung.

Die begrenzte Kapazität an Softwareentwicklern ist übrigens kein typisch deutsches Problem. Auch in anderen Ländern ist der Mangel an klugen und erfahrenen Programmierern groß. Dennoch ist nicht zu übersehen, dass die Stärken des deutschen Anlagen- und Maschinenbaus traditionell nicht bei der Softwareentwicklung liegen. Daher ist dieses Industriesegment besonders gut beraten, sich externe Programmierkapazitäten zu sichern.

Edward Lenssen und sein Team bei Beech IT Foto: Beech IT

Programmqualität und Schutz immer wichtiger

Durch den großflächigen Einsatz von Software gewinnen die Programmqualität und der Schutz der Anwendungen vor Hackern massiv an Bedeutung. Dazu ein Beispiel: Bei einem selbstfahrenden Auto will man einen Programmfehler eigentlich komplett ausschließen, weil er Menschenleben gefährdet. Es gibt jedoch bis heute kein Verfahren, eine fehlerfreie Software zu garantieren. Ebenso gibt es keine Möglichkeit, ein Programm, das mit der Außenwelt kommunizieren kann, vollständig vor einem Hackerangriff zu schützen. Dennoch soll selbstverständlich in beiden Fällen die Sicherheit so hoch wie möglich sein. Diese am Beispiel Auto dargestellte Situation trifft letztlich auf alle komplexen Geräte, Anlagen, Maschinen, Softwaresysteme, Websites und Apps in allen Branchen zu.

Ressourcen für morgen sichern

Die Unternehmen sind gut beraten, sich heute die Programmierressourcen für morgen und übermorgen zu sichern. Um einen aktuellen Vergleich zu bemühen: Hätten die Länder im Herbst 2020 mehr Impfstoff bestellt, wäre die Versorgungslage 2021 deutlich besser. Genauso wird es sich mit Programmierern verhalten, die bis 2030 ein extrem knappes Gut sein werden.

Die Corona-Krise hat vielen Unternehmen vor Augen geführt, dass sie wenig flexibel auf überraschende Marktveränderungen reagieren. Die Kunden haben sich auf einmal ganz anders verhalten, aber die IT-Systeme waren daran nicht anzupassen. Beinahe täglich wechselnde Logistikketten, Verbraucher, die plötzlich auf Online-Banking umschwenken, weil sie Angst haben, Bankfilialen zu betreten, oder Platzreservierungssysteme sollen auf einmal die Menschen möglichst weit auseinandersetzen, ständig neue Reiseregeln, nie zuvor gekannte Sicherheitsmaßnahmen, wie Fiebermessen an Eingängen, die Umstellung auf Home-Office, der Run auf Online-Dienste – die Corona-Krise hat eine Dynamik erfordert, die die Software-Systeme der meisten Unternehmen hoffnungslos überfordert hat. Dabei ist vielen Führungskräften zum ersten Mal bewusst geworden, wie überaltert die Computerprogramme in ihren Betrieben eigentlich sind.

KI-Einsatz unerlässlich

Zwei Drittel der in der Wirtschaft eingesetzten Software ist für die Anforderungen nicht geeignet, wenn sie nicht gravierenden Änderungen unterzogen wird. Manchmal genügt es im ersten Schritt, einer alten Anwendung eine neue Benutzeroberfläche zu verschaffen, damit sie vom Verbraucher als modern empfunden wird. Aber auf Dauer ist es unumgänglich, die Hintergrundsysteme fit für die Zukunft zu machen. Dazu wird zweifelsohne der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) gehören. Durch die verstärkte Integration von KI-Technologien lässt sich die Flexibilität und damit die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen massiv erhöhen. KI kann zu deutlich zuverlässigeren Datenanalysen und signifikant besseren Prognosen führen. Nachfrage, Absatzerwartung, Produktionsmenge und Ressourcen können mittels KI-Software deutlich präziser gesteuert werden als mit althergebrachten Warenwirtschaftssystemen.

Zuspitzung der Situation

Programmierkapazität ist zwar heute schon auf immer mehr Gebieten ein knappes Gut, aber in den nächsten Jahren wird sich die Lage noch dramatisch zuspitzen. Einer der Gründe liegt bei komplexer Hardware, die immer neue Anforderungen an die Software nach sich ziehen wird.

Noch vor Ende dieses Jahrzehnts werden Computer mit unvorstellbarer Leistungsfähigkeit auf den Markt kommen. Die Grundlage hierfür werden Mikrochips mit Strukturen kleiner als ein Nanometer sein. Zum Vergleich: Die derzeit leistungsfähigste Chipgeneration arbeitet mit 5-Nanometer-Strukturen. In dieser Dekade wird mutmaßlich der Durchbruch bei atomaren Chipstrukturen gelingen, also die Grenze von einem Nanometer unterschritten werden. Zudem ist ein „Instant Internet“ absehbar, also die sofortige Verfügbarkeit auf Knopfdruck. Die technische Basis für Übertragungsgeschwindigkeiten jenseits der zehn Gigabit pro Sekunde wird 5G Plus bzw. 6G bilden. Worte wie Download und Ladezeit wird man künftig nicht mehr kennen, weil alles sofort da ist. Zum Vergleich: Die derzeitige 5G-Mobilfunkgeneration bringt es auf bis zu drei Gigabit pro Sekunde Übertragungsrate. Dabei wird künftig der Großteil der Internetanschlüsse gar nicht auf Computer, Tablets oder Smartphones entfallen, sondern auf Anlagen, Maschinen, Geräte und Alltagsgegenstände. Das Internet der Dinge dürfte 2030 mehr als 80 Prozent des Datenverkehrs ausmachen. Basis hierfür sind exponentiell steigende Datenmengen.

Auslöser der Datenberge werden Sensoren sein, die überall um uns herum alles messen, hören, sehen, riechen, schmecken und fühlen. Es wird kaum noch eine Maschine irgendwo auf der Welt stehen, die nicht über Sensoren verfügt und keine Daten sammelt sowie versendet. Man wird in dieser Dekade den Siegeszug der Sensoren erleben. Die Herausforderung besteht darin, diesen gewaltigen Fortschritt bei der Hardware und die schier unglaublichen Datenmengen mittels passender Software zu beherrschen. Die Anlagen- und Maschinenbauer sind gefordert wie noch nie zuvor. Es ist zu erwarten, dass Big Data, also die intelligente Auswertung der Datenberge, künftig entscheidend zum Erfolg von Unternehmen beitragen wird, ebenso wie die verstärkte Nutzung von Künstlicher Intelligenz zur Datenanalyse.

Programmierkapazitäten sichern

Die Hardware wird in dieser Dekade derart gewaltige Fortschritte machen, dass es der Softwareentwicklung schwerfallen wird hinterherzukommen. Die Unternehmen sind also gut beraten, sich heute schon die Entwicklerkapazitäten zu sichern, die sie für ihre Wettbewerbsfähigkeit bis 2030 und darüber hinaus benötigen.

Die Aufstockung der internen IT-Abteilungen wird dazu keineswegs ausreichend sein. Vielmehr geht es jetzt darum, zweigleisig zu fahren. Zum einen sollten Unternehmen natürlich eine Firmenkultur aufbauen, die Softwareentwickler als anziehend empfinden. Doch zum zweiten ist es ebenso wichtig, sich durch langfristige Verträge den Zugang zu externer Programmierkapazität zu sichern.

Dabei ist es häufig wichtig, dass die Software-Entwicklung trotz Outsourcing im selben Kulturkreis verbleibt. Viele Unternehmen haben längst die Erfahrung gemacht, dass die Verlagerung der Softwareentwicklung etwa nach Indien an ihre Grenzen stößt, weil dort ein grundlegend anderes Kulturverständnis als in Europa herrscht. Empfehlenswerter ist daher die Einbindung von Programmierressourcen aus Europa.

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