Digitalwirtschaft 2045: Aus der ­Zukunft die Gegenwart gestalten

Die »Ausrüster der Welt« verkaufen ihre Maschinen und Anlagen als digitalbasierte Anwendungen.

Denken wir die Digitalwirtschaft von der Zukunft her: Wir schreiben das Jahr 2045, und Deutschland hat den Wandel hin zu einer klimaneutralen Wirtschaft und Gesellschaft gemeistert. Alle Industrie- und Wirtschaftszweige sind zu Digitalunternehmen geworden, die »alte« Digitalindustrie hat als Innovator, Motor und Katalysator dieser Transformation fungiert. Die Grenzen zwischen klassischer Wirtschaft und Digitalwirtschaft haben sich aufgelöst. Industrieunternehmen bieten Hardware- und Softwareprodukte sowie digitale Dienstleistungen als Teil ihrer eigenen Wertschöpfungskette und im Verbund mit ihrer klassischen Domäne an.

»Grüner Zwilling« im Zentrum der Datenräume

Der »Grüne Zwilling« ist der entscheidende Baustein dieser Transformation. Er steht im Zentrum der Datenräume, mittels derer Daten und Informationen global gehandelt werden – genauso wie physische Produkte. Der Handel mit diesen Daten erhöht die Transparenz innerhalb der gesamten Wertschöpfungsnetzwerke, und der grüne Zwilling war die Eintrittskarte dafür, diese klimaneutral zu gestalten. Deutsche Unternehmen hatten das frühzeitig erkannt. Um der »Ausrüster der Welt« zu bleiben, mussten sie bei der Digitalisierung aufholen und ihre Geschäftsmodelle mit einem Baustein für verbesserte Wettbewerbsfähigkeit kombinieren. In der aufziehenden Ära der Klimaneutralität wurde die Digitalisierung daher um die Dimension Nachhaltigkeit erweitert.

Produkte deutscher Unternehmen halfen dabei, weltweit Fabriken, Werkhallen und Unternehmen auf Klimaneutralität umzustellen. Der grüne Zwilling eines physischen Produkts – beispielsweise einer Druckluftpumpe, eines pneumatischen Greifers oder eines Büroschreibtisches – erlaubte es, dessen CO2-Bilanz von der Wiege bis zur Bahre transparent zu machen. Der ökologische Fußabdruck ist jederzeit in Echtzeit ermittelbar. Integriert in die eigene IT, konnten die Unternehmen dadurch Ressourcenkreisläufe optimieren und schließen sowie digitale Geschäftsmodelle rund um die Nutzung ihrer Produkte etablieren und zu einem wichtigen Werttreiber machen. Klimaneutrale Rechenzentren produzieren und liefern die digitalen Dienste und Geschäftsmodelle.

Deutsche Verwaltung als Ankerkunde von GAIA-X

Die deutsche Digitalindustrie wurde mittels des europäischen Dateninfrastrukturprojekts GAIA-X zum Weltmarktführer für die effiziente und energieoptimierte Steuerung von Rechenzentren. Wie konnte das passieren? Im Nachgang der COVID-19-Pandemie steuerte die deutsche Verwaltung um und wurde der lange geforderte und gewünschte Pilot- oder Ankerkunde von GAIA-X. Das Projekt gab den Unternehmen Investitionssicherheit, und es etablierte sich ein Ökosystem aus Start-ups, die den Betrieb von Rechenzentren weiter optimierten. Die große Expertise in der Produktionswissenschaft und Automatisierungstechnik wurde zum Standortvorteil. Aufbauend auf der großen Erfahrung in diesem Bereich, wurden deutsche Unternehmen Weltmarktführer für das industrielle Management von Server- und Softwaresystemen.

Investitionssicherheit treibt Innovationen voran

Gleichzeitig hatte der Ankerkunde Staat klare Vorgaben in puncto Energieeffizienz der von ihm eingekauften Digitaldienstleistungen gemacht. Die Regierung kombinierte das Versprechen, zukünftig ihre IT-Bedarfe im Rahmen von GAIA-X zu decken, mit der Forderung, dass diese energieeffizient und klimaneutral bereitgestellt würden. In den Blickpunkt rückte die Leistungszahl der Rechenzentren, das heißt, wie viel Endenergie pro gelieferte Rechenleistung aufgewendet wurde. Die Bundesregierung definierte einen klaren Fahrplan für die von ihr geforderte durchschnittliche Leistungszahl der Rechenzentren, von denen sie künftig Digitalleistungen beziehen würde. Das war das Aufbruchssignal für die deutsche Digitalindustrie, Weltmarktführer für die Konzeption und den Betrieb von klimaneutralen Rechenzentren zu werden.

Masterplan für den digitalen Neustart des öffentlichen Sektors

Befeuert wurde dieser Innovationsschub durch die Investitionssicherheit, die der digitale Aufholprozess der öffentlichen Verwaltung und Institutionen, wie beispielsweise im Bildungswesen, der deutschen Digitalwirtschaft gab. Inspiriert durch das Beispiel von Estland im Jahr 2007, das den Schock eines massiven Cyberangriffes zum Anlass nahm, die öffentliche Verwaltung digital zu modernisieren, verhandelte die neue Bundesregierung nach dem Ende der COVID-19-Pandemie mit den Ländern und den Kommunen einen Masterplan für den digitalen Neustart des öffentlichen Sektors. Dieser Masterplan wirkte wie ein Marshallplan für die deutsche Digitalwirtschaft und die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands als Digitalstandort.

Kleine lokale Datacenter statt großer Digitalfabriken

Der Industrialisierungsschub in der Produktion von Digitalleistungen erlaubte die Lokalisierung der Rechenzentren: weg von den großen Digitalfabriken, wie sie in den 2020er-Jahren von den großen Digitalkonzernen betrieben wurden, hin zu kleineren, lokalen Datacentern. Diese passten auch viel besser zur mittelständischen Struktur der deutschen Wirtschaft. Gerade für die Umsetzung von »Industrie 4.0« sind geringe Latenzen – also Antwortzeiten – zwischen Maschinen sowie Anlagen und der Rechnerinfrastruktur notwendig, um deren Echtzeitsteuerung und Überwachung sicherzustellen. Die Rechenzentren wanderten zu den Unternehmen. GAIA-X lieferte die architektonische Blaupause, die ein föderiertes Netzwerk von Rechenzentren beliebiger Größen erstmalig möglich machte.

Die kleinen, regionalen Rechenzentren lassen sich im Verbund lokaler Wärme- oder Kühlnetze betreiben – sie dominieren im Jahr 2045 diesen Markt.

Die wachsende Anzahl und Leistung der Rechenzentren machte die Datenwirtschaft jedoch zu einem Sektor mit großem Energieverbrauch. Damit ging ein Abwärmeproblem einher: Serversysteme müssen gekühlt werden, damit sie nicht überhitzen. Nur wohin mit der entstehenden Wärme? In den Pionierjahren der Rechenzentren und Clouddienste zwischen 2005 und 2020 wurden die großen Serverfarmen in kalten Regionen wie dem Nordkap oder Lappland gebaut – man musste zwar weniger kühlen, aber die Abwärme der Server wurde auch nicht genutzt. Die kleinen, regionalen Rechenzentren hingegen lassen sich im Verbund lokaler Wärme- oder Kühlnetze betreiben – sie dominieren im Jahr 2045 diesen Markt.

Eigene Halbleiterindustrie für sichere Lieferketten

Deutschland war es gelungen, wieder eine Halbleiterindustrie aufzubauen. Sie war zwar noch klein, aber fein: Beschleunigt durch die Nachfrage von GAIA-X und der politischen und unternehmensstrategisch gewonnenen Überzeugung, dass digitale Souveränität für die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft und die Sicherheit der Lieferketten relevant sei, fokussierte sich die deutsche Halbleiterindustrie darauf, energieoptimierte Rechenkerne und Halbleiter zu entwerfen und herzustellen. Industrieunternehmen bauten darüber hinaus eigene Kompetenzen im Entwerfen und teilweise auch im Fertigen von Halbleitern auf. Damit wollten sie Erfahrungen wie zu Beginn der 2020er-Jahre, als Lieferengpässe bei Halbleitern den eigenen Umsatz und Neuentwicklungen massiv abbremsten, künftig entgehen.

Die Unternehmen sind Digitalunternehmen geworden und haben die Cloud-Geschäftsmodelle der großen Digitalkonzerne sehr erfolgreich adaptiert.

Dieses ging einher mit einem Paradigmenwechsel in der Softwareentwicklung: Der Ausbau der digitalen Geschäftsmodelle und damit der dazugehörigen Infrastruktur und Rechenzentren wurde ein Kostenblock für die deutschen (Industrie-) Unternehmen. Dessen Wachstum korreliert direkt mit den Umsätzen. Die Kostenstruktur der Digitalleistungen wurde Teil der Kalkulation und damit der Profitabilitätsbetrachtungen der Unternehmen. Klassische Softwarefirmen hatten diese Erfahrungen bereits beim Umbau ihres Geschäftsmodells auf Cloud-Softwareunternehmen gemacht.

Entwicklung neuer Programmiersprachen

Mit dem industrialisierten Betrieb der Datacenter stieg der Anteil der Energiekosten an den gesamten Betriebskosten kontinuierlich. Die fehlende Energieeffizienz des Softwarecodes wurde ein zentraler Kostentreiber. Zuerst hatte man das bei den riesigen Rechenzentren gesehen, die im Rahmen der Bitcoin-Spekulation zu Beginn der 2020er-Jahre die energetischen und damit kostenrelevanten Auswirkungen von ineffizientem Code für das Schürfen der Bitcoins herausgestellt hatten. Wo bislang neue Funktionalitäten und die Personalkosten der Software-Entwicklungsabteilungen im Vordergrund standen, wurde jetzt die Energieeffizienz immer wichtiger – die Kosten des Betriebs der Software im Rahmen der Digitalgeschäftsmodelle verblieben ja bei den Firmen. Im Verbund mit der Spitzenforschung und in enger Verzahnung mit der Industrie in Deutschland wurden nun neue Programmiersprachen und -modelle entwickelt und etabliert, um mittels neuartiger Compiler die funktionalen Modelle in einen energieoptimierten Maschinencode übersetzen zu lassen.

Paradigmenwechsel in den Modellen und den Algorithmen

Deutschland hat bei der künstlichen Intelligenz (KI) den Durchbruch geschafft. Lange sah es so aus, dass die datenintensiven Modelle des Maschinenlernens auf der Basis tiefer, neuronaler Netze der Goldstandard für die Nutzung künstlicher Intelligenz sein würden. Mit zwei gravierenden Nachteilen: Das Training der neuronalen Netze auf eine Problemstellung hin verbrauchte sehr viel Ressourcen und Energie. Zudem wuchs die Datenmenge, die für aussagekräftige Prädiktionsmodelle benötigt wurde. Letzteres sah gerade das industrielle Umfeld mit großem Unbehagen, und das verhinderte dort lange den Durchbruch der Technologie. Der deutschen Spitzenforschung gelang schließlich ein Paradigmenwechsel in den Modellen und den Algorithmen. Zugleich ließ sich mithilfe von neuen Rechensubstraten wie beispielsweise Quantencomputern der Daten- und Ressourcenverbrauch trotz gesteigerter Leistung optimieren.

Maschinen und Anlagen als digitalbasierte Anwendungen

Deutsche Industrieunternehmen erkannten im Nachgang der COVID-19-Pandemie den Wert digitaler und digitalisierter Geschäftsmodelle. GAIA-X mit seinem Konzept des föderierten Datenmanagements und verteilter Berechtigungssysteme hat die Basis für das Vertrauen der Unternehmen in den Datenaustausch und die Kooperation über Netzwerke hinweg geschaffen. Sektor-, anwendungs- und technologiespezifische Datenräume stellten interoperable Datenstandards und übergreifende Datensemantik bereit. Diese ermöglichten den Unternehmen, datengetriebene Geschäftsmodelle für ihre physischen Produkte einzuführen und sich so ihre Marktführerschaft global zu sichern. Die »Ausrüster der Welt« verkaufen ihre Maschinen und Anlagen als digitalbasierte Anwendungen. Sie sind Digitalunternehmen geworden und haben die Cloud-Geschäftsmodelle der großen Digitalkonzerne sehr erfolgreich assimiliert und adaptiert.

Betriebswirtschaftslehre der Daten notwendig

Zentral für diesen Erfolg war die Entwicklung einer Betriebswirtschaftslehre (BWL) der Daten. Sie legte die Basis für die Integration der Datengeschäfte in die Unternehmensteuerung. Deutschland setzte sich in diesem neuen Teilbereich der Betriebswirtschaftslehre an die Spitze der internationalen Forschung. Zwei Dinge trieben die BWL der Daten voran: Zum einen legten die früheren Arbeiten zu intangible assets die Basis. Sie verdeutlichten die Notwendigkeit der Integration von Nachhaltigkeitsindikatoren in die Buchhaltung und die Kostenrechnung und zeigten damit auch die Bedeutung von Daten als intangible assets auf. Zum anderen erhielten die kalifornischen Datenkonzerne sehr hohe Kapitalmarktbewertungen, die sich nur durch deren Datenbestände begründen ließen und damit den Blick auf die »Lücke in der Buchhaltung« richteten.

Im Verbund mit der Spitzenforschung und in enger Verzahnung mit der Industrie in Deutschland werden neue Programmiersprachen und -modelle entwickelt und etabliert.

Mit der Einführung der Daten in die internationale Rechnungslegung wurde der Wert der Datenschätze – gerade bei den stark gesuchten und wertvollen Industriedaten – vieler deutscher Unternehmen schlagartig erkennbar, und der Kapitalmarkt wurde auf sie aufmerksam. Die frühe Investition in »Industrie 4.0« und die dazugehörigen Technologien zahlte sich aus: Deutsche Maschinen- und Anlagenbauer sowie Automatisierungsfirmen sitzen an der Quelle der Industriedaten. Die verlässliche Bewertung der Daten im Zusammenspiel mit dem föderierten Berechtigungssystem von GAIA-X beflügelte den Austausch von Betriebsdaten zwischen den Firmen, da die Daten nun genauso wie Bauteile gehandelt werden konnten.

Weniger Ressourcenverbrauch durch transparente Informationsflüsse

Der Verkauf von digitalbasierten Anwendungen und die kalkulatorische Bewertung von Daten wiederum ermutigten die Firmen, ihre Maschinen nicht mehr länger zu verkaufen, sondern die eigentliche physische Leistung den Kunden anzubieten. Das führte zu einem Innovationsschub bei den Technologien und den industriellen Prozessen. Mithilfe der Datenräume konnten die Informationsflüsse von der Wiege bis zur Bahre transparent gemacht werden. Dadurch ließ sich der Ressourcenverbrauch reduzieren. Gleichzeitig lenkte diese »Renaissance« aber auch den Blick auf bestehende Probleme, und es entstanden innovative Lösungen. Diese hatten a priori den Klimaschutz im Fokus. Die »BWL der Daten« ging mit der Bewertung von öffentlichen Gütern in der Rechnungslegung einher. Die Nutzung von Ressourcen im Allgemeinen und nicht erneuerbaren Ressourcen im Besonderen ist nun Standard und vollständig in die Kostenkalkulation von neuen Produkten und Dienstleistungen integriert.

Klimaneutrale Rechenzentren produzieren und liefern die digitalen Dienste und Geschäftsmodelle.

Deutschland im Jahr 2045: Das ist der »Ausrüster der klimaneutralen, nachhaltigen Fabrik«. Unternehmen aus aller Welt bauen auf die Digitalexpertise deutscher Unternehmen. Die deutsche Industrie ist mit ihren Produkten und Dienstleistungen zum Katalysator der Transformation der globalen Wirtschaft hin zu Klimaneutralität und zirkulärem Wirtschaften geworden. Die deutsche Wirtschaft ist im Jahr 2045 eine Digitalwirtschaft.