Digitale Transformation und Serious Gaming

In der Industrie ist die Integration digitaler Technologien in die Fertigungsprozesse für Unternehmen von entscheidender Bedeutung, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten, die Produktion zu steigern und Innovationen in ihrem Betrieb zu verbessern [1]. Intelligente Fabriken, die sich auf diese Integration konzentrieren, stellen komplexe Systeme dar, die durch vernetzte Systeme und datengesteuerte Entscheidungsfindung gekennzeichnet sind. Dies deckt sich mit dem Konzept von Industrie 4.0, das definiert ist als “[…] real-time, intelligent, horizontal, and vertical networking of people, machines, objects, and information and communication systems with the aim of dynamically controlling complex systems” [2, S. 2].

Dieser Paradigmenwechsel hin zu einer digitalisierten Zukunft zielt darauf ab, die aktuellen Herausforderungen der industriellen Wertschöpfung zu optimieren [2, 3] und umfasst eine Vielzahl neuer digitaler Technologien und Anwendungen, die eine Automatisierung in der Fertigungsindustrie ermöglichen werden [4]. Das Kernziel von Industrie 4.0 ist die Steigerung und Verbesserung der Effizienz und Produktivität von Abläufen, neuen Geschäftsmodellen, Dienstleistungen und Produkten [5].

Aufbauend auf dem Konzept der Industrie 4.0 führte die Europäische Kommission Anfang 2021 das Konzept der Industrie 5.0 als eine auf den Menschen ausgerichtete und widerstandsfähige Weiterentwicklung der Industrie 4.0 ein [6]. Sie bezeichnete die Bedürfnisse, das Verhalten und die Entscheidungsfindung des Menschen als wesentlich für die Maximierung der Fähigkeiten von Industrie 4.0, die bei der Einführung dieses Konzepts im Jahr 2011 anvisiert worden waren [7]. Die Berücksichtigung von Beiden – digitale Technologien sowie dem Faktor Mensch, mit dem Fokus auf deren Wohlbefinden – wird von [8] als aufkommender Trend in der Fertigung gesehen. Daher ist es unerlässlich, die zugrundeliegenden Faktoren zu verstehen, die den digitalen Transformationsprozess und damit die Entwicklung hin zu einer intelligenten Fabrik beeinflussen [9].

Analyse von Veröffentlichungen zur Digitalen Transformation

Um Erfolgsfaktoren für digitale Transformationsprozesse hin zu intelligenten Fabriken zu identifizieren, wurde eine systematische Literaturanalyse durchgeführt. Nach [10] folgte der Review-Prozess einem strukturierten dreistufigen Verfahren. Die Autoren sammelten ein breites Spektrum an Zeitschriftenartikeln aus verschiedenen Datenbanken, um wichtige Perspektiven zu diesem Thema zu erhalten. Die zentralen Datenbanken „Scopus“ und „Web of Science“ wurden aufgrund ihrer international anerkannten Zitationsindizes verwendet [11].

Die für die vorliegende Arbeit relevanten Publikationen wurden mithilfe der auf Bild 1 dargestellten Schlüsselwörtern identifiziert.

Berücksichtigt wurden englischsprachige Open-Access-Publikationen im Zeitraum von 2019 bis 2024. In einem zweiten Schritt kodierten und analysierten die Autoren die Inhalte der relevanten Publikationen mit Hilfe des Datenanalyse-Tools „MAXQDA“.

Die Erfolgsfaktoren wurden von den Autoren in einem iterativen Verfahren gruppiert, wobei der Inhalt jedes einzelnen Erfolgsfaktors berücksichtigt wurde. In einem letzten Schritt wurden die sich ergebenden Themen nach der Methode der Grounded Theory [12] analysiert.

Erfolgsfaktoren für die Digitale Transformation

Der erste Schritt bestand darin, die Anwendungsbereiche im Detail zu analysieren.

Es ist erkennbar, dass die Mehrheit der Studien aus dem industriellen Sektor stammt (Bild 2), was durch den Suchbegriff erklärt werden kann. Dennoch werden auch andere Anwendungsbereiche sichtbar, die sich zwar mit dem Industriesektor überschneiden, aber andere Ziele verfolgen. Veröffentlichungen aus dem Industriesektor umfassen Arbeiten aus den Bereichen Fertigung, Automobilindustrie, Einzelhandel, Logistik und Transport, Bauwesen, Energie, Informationstechnologie sowie kleine und mittlere Unternehmen.

Faktor Mensch

Um die Digitale Transformation zu ermöglichen, muss angesichts der aktuellen Herausforderungen unserer Zeit, wie dem demografischen Wandel oder dem Fachkräftemangel, auch der Faktor Mensch berücksichtigt werden (siehe Bild 3 für einen Überblick über die identifizierten Erfolgsfaktoren). Nach [1, S. 1384] ist das “[…] training [is] the most important factor for success […]”. Durch Trainingsprogramme  und andere Maßnahmen können die Mitarbeiter mit den notwendigen (zukünftigen) Fähigkeiten ausgestattet werden, um den technologischen Fortschritt zu bewältigen. 

Der Fokus auf den Faktor Mensch bezieht sich nicht nur auf die individuelle Ebene, sondern auch auf die Organisationsebene. So muss zum Beispiel die Organisationskultur berücksichtigt werden. Um die Bemühungen um die Digitale Transformation zu lenken, sind Führung und Unterstützung durch das Management unerlässlich, zum Beispiel durch “[…] commitment to the initiatives through the establishment of a dedicated Digital Information Officer role […]“ [3, S. 149]. Zusammenarbeit und Teamwork, sowohl intern als auch extern, fördern Innovation und Synergie. Die Beachtung ergonomischer Faktoren gewährleistet das Wohlbefinden und die Produktivität der Mitarbeiter in digitalisierten Umgebungen.

Darüber hinaus erleichtert die Umsetzung von Change-Management-Strategien reibungslose Übergänge und Anpassungen, die für erfolgreiche digitale Transformationsprozesse in intelligente Fabriken unerlässlich sind. [13, S. 808] betont, dass “[T]the advantage of implementing Industry 4.0 as a radical change may help because it can be implemented quickly; however, there is a drawback that sometimes projects failure risk due to chaos and loss of individual identity. To reduce the chaos, information about Industry 4.0 can be disseminated in the organization.”

Der Schlüssel liegt darin, relevante Informationen zu teilen, um Transparenz zu schaffen und sich auf das Wissensmanagement zu konzentrieren.

Technologie

Die effektive Integration neuer Technologien ist notwendig, um den Erfolg digitaler Transformationsprozesse in intelligenten Fabriken zu gewährleisten. Nach [14, S. 121] ist “[…] the choice of technology essential.” Dabei geht es um die Auswahl und Integration geeigneter digitaler oder smarter Technologien unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen, der IT-Infrastruktur und der Fähigkeiten der Nutzer. Die Bewertung und Entwicklung der technologischen Fähigkeiten gewährleistet die Bereitschaft zur Integration und Anpassung.

In [15] wird Data Governance als wichtigster Erfolgsfaktor für die Einführung von Technologien in der Automobilindustrie genannt. Data-Governance-Maßnahmen sind entscheidend für die Gewährleistung von Datensicherheit, Datenschutz und Datenintegrität während des gesamten Transformationsprozesses. [13, S. 809] kommen zu dem Schluss, dass “[T]the successful implementation of Industry 4.0 will depend on the successful implementation of cyber-security strategy.” Darüber hinaus erörtern [3] die Rolle von Lean und seine Bedeutung für die erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0. Im Zeitalter von Künstlicher Intelligenz und Maschinellem Lernen muss auch dem verantwortungsvollen Umgang mit diesen Technologien besonderes Gewicht beigemessen werden. All diese Punkte sollten im Rahmen einer Strategie zur Digitalen Transformation berücksichtigt werden.

Nachhaltigkeit, Umwelt und Lieferkette

Nachhaltigkeit, Umwelt und Lieferketten sind wichtig, wenn es um Erfolgsfaktoren für digitale Transformationsprozesse hin zu intelligenten Fabriken geht. Qualitätsmanagementpraktiken zielen darauf ab, sowohl bei Produkten als auch bei Prozessen Spitzenleistungen zu erzielen und so zur Kundenzufriedenheit und betrieblichen Effizienz beizutragen [16]. [13, S. 809] betont, dass “[…] for the Industry 4.0 initiative to be a success, the Industry 4.0 initiative should be linked to economic, social and environmental benefits for the organization.”

Aufbauend auf dem Konzept von Industrie 4.0 zielt Industrie 5.0 darauf ab, einen wesentlichen Beitrag zur Nachhaltigkeit zu leisten, indem intelligente Technologien und Prozesse implementiert werden, die z. B. den Energieverbrauch senken und die Umweltauswirkungen unter Berücksichtigung gesetzlicher Vorgaben minimieren. Die Integration von Nachhaltigkeitsaspekten in die Praktiken des Lieferkettenmanagements und die Digitalisierung von Elementen der Lieferkette [13] sind entscheidend, um sicherzustellen, dass das gesamte Lieferkettennetzwerk langfristig ökologisch, sozial und wirtschaftlich tragfähig ist.

Die Optimierung der Lieferkette verbessert die Effizienz und Widerstandsfähigkeit und sorgt für reibungslose Abläufe und pünktliche Lieferungen. Dies sind alles Punkte, die auch in der (langfristigen) Unternehmensstrategie verankert werden müssen [1, 13].

Geschäftsprozesse

Die Optimierung und Standardisierung von Geschäftsprozessen ist ein weiterer Erfolgsfaktor im digitalen Transformationsprozess hin zu intelligenten Fabriken [17, 18]. Diese Prozessstandardisierung verbessert nicht nur die betriebliche Effizienz, sondern legt auch den Grundstein für die nahtlose Integration digitaler Technologien und ebnet den Weg für ein agileres und reaktionsschnelleres Smart-Factory-Ökosystem.

Strategie

Die strategische Ausrichtung ist ebenfalls ein wichtiges Element für den Erfolg von digitalen Transformationsprozessen hin zu intelligenten Fabriken. Dazu gehört z. B. eine “[…] holistic digital transformation strategy […]” [19, S. 25]. Darüber hinaus trägt die Einbeziehung der Führungsebene als Erfolgsfaktor bei [20]. Die Unterstützung durch das Topmanagement sowie ein starkes Engagement können Innovationen vorantreiben und sicherstellen, dass die digitale Strategie mit den Unternehmenszielen übereinstimmt.

Übergreifende Faktoren

Nicht zuletzt gibt es zahlreiche übergreifende Faktoren. Dazu gehören regulatorische Aspekte, politische Rahmenbedingungen und staatliche Unterstützung [21]. Sie alle tragen zu den wirtschaftlichen Vorteilen und Wettbewerbsvorteilen bei, die sich aus den Digitalisierungsbemühungen ergeben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Identifizierung und Berücksichtigung dieser sechs Erfolgsfaktoren für die Entwicklung hin zu einer intelligenten Fabrik entscheidend sind. Inwieweit diese Erfolgsfaktoren durch innovative Ansätze wie Serious Games adressiert werden, um Unternehmen bei digitalen Transformationsprozessen auf dem Weg zur intelligenten Fabrik zu unterstützen, ist Teil des nächsten Abschnitts.

Die Rolle von Serious Games für die Digitale Transformation

Laut Definition sind Serious Games Tools, die einen bestimmten Zweck verfolgen [22]. Serious Games existieren in verschiedenen Formen (analog, digital, hybrid), können mit einer unterschiedlichen Anzahl von Spielern erlebt werden (von Einzelspieler bis Massively Multiplayer Online Role-Playing Games) und werden in einer Vielzahl von Anwendungskontexten (von Landwirtschaft bis Zero Waste) für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Ursprünglich aus dem militärischen Anwendungskontext stammend, werden Serious Games häufig zu Bildungs- oder Ausbildungszwecken eingesetzt, um der Zielgruppe die Möglichkeit zu geben, sich Wissen anzueignen, Kompetenzen zu trainieren, Fähigkeiten zu entwickeln oder Verhaltensweisen zu ändern [23], sie können aber auch als eine auf den Menschen ausgerichtete Innovationsmethode verstanden werden.

Faktor Mensch

Bildungsaktivitäten oder Trainingsprogramme spielen in der Industrie 5.0 eine besonders wichtige Rolle. [24, S. 909] erörtert die Bedeutung des Curriculums und das Ausmaß, in dem digitale und technologische Fähigkeiten und Fertigkeiten berücksichtigt werden sollten, “[…] alongside innovative and experiential delivery modes including simulated environments, online learning, on-the-job training, flexible delivery and micro-credentials.” Außerdem stellt [25, S. 2] fest, dass “[C]companies that are not adopting an integrated approach and training employees with new skills, are failing to capitalize on a significant opportunities digital workplace could deliver.” [26, S. 1] hebt hervor, dass „[…] the most suitable approach to training staff for the digital economy is formation of fundamental knowledge as well as developing applied skills.” 

Serious Games schaffen ein sicheres Umfeld, in dem man ungewisse Zukunftsszenarien erleben kann, ohne negative Konsequenzen, wie sie in der Realität auftreten, befürchten zu müssen. Das macht Serious Games zu mächtigen Werkzeugen, um neue Erkenntnisse zu gewinnen [27]. In Anbetracht der Herausforderungen unserer Zeit, wie dem demografischen Wandel, Fachkräftemangel etc. und den damit verbundenen Konsequenzen für die Beschäftigten in der Industrie, wie Up- und Reskilling im Rahmen des lebenslangen Lernens [6], stellen Serious Games eine adäquate Form des Lernens dar, die durch Interaktion und Innovation gekennzeichnet ist.

Auch im Bereich des lebenslangen Lernens sind Serious Games auf verschiedenen Ebenen geeignet [28]. Durch die Einbindung von Serious Games in Trainingsprogrammen können Unternehmen eine Kultur des kontinuierlichen Lernens fördern und die Anpassungsfähigkeit ihrer Mitarbeiter in einem sich schnell verändernden Umfeld sicherstellen. Serious Games können die Zusammenarbeit und Teamarbeit erleichtern [29], z. B. durch das Erleben der Notwendigkeit kollaborativer Entscheidungsprozesse innerhalb eines Serious Games [30].

Durch die Implementierung von Mechanismen, die den Austausch relevanter Informationen erfordern, schaffen Serious Games Transparenz, was ein entscheidender Faktor für die effektive Bewältigung der Digitalen Transformation ist. Der Einsatz von Serious Games zur Behandlung von Fragen im Zusammenhang mit Change-Management-Prozessen oder -Strategien kann Transformationsprozesse unterstützen [31] und so die Anpassungen fördern, die für erfolgreiche digitale Transformationsprozesse in intelligenten Fabriken notwendig sind.

Technologie

Neben der Fokussierung auf den menschlichen Faktor können Serious Games auch das Bewusstsein für die Funktionalitäten neuer Technologien auf eine ansprechende Weise schärfen [32]. Dies ermöglicht es den Mitarbeitern, sich mit neuen Technologien wie Künstlicher Intelligenz oder Robotik in einer sicheren Umgebung vertraut zu machen. Durch die Vermittlung praktischer Erfahrungen können Vorurteile und Widerstände gegenüber dem Einsatz fortschrittlicher Technologien abgebaut und die Akzeptanz für den Einsatz neuer Technologien erhöht werden. Serious Games selbst können sich immersive Technologien zunutze machen.

Nachhaltigkeit

Serious Games können sich auf Themen konzentrieren, die die Bedeutung von Nachhaltigkeit und Umweltverantwortung betonen. In ihrer systematischen Literaturübersicht stellen [33] fest, dass Serious Games, die sich mit der Kreislaufwirtschaft befassen, hauptsächlich zu Bildungszwecken eingesetzt werden. Auf diese Weise können die Mitarbeiter in nachhaltigen Praktiken geschult werden. Durch die Implementierung von Nachhaltigkeitsaspekten in ein Serious Game ist es einfacher, den Mitarbeitern die Konsequenzen ihres Handelns und die Auswirkungen auf ihre tägliche Arbeit, z. B. im Bereich des Energie- oder Ressourcenmanagements, aufzuzeigen.

Unternehmensprozesse

Serious Games werden auch häufig im geschäftlichen Kontext eingesetzt. Sie bieten einen Rahmen für die Simulation von Geschäftsprozessen und Arbeitsabläufen und ermöglichen es den Mitarbeitern, verschiedene Strategien mit dem Ziel zu testen, den effizientesten Ansatz zu ermitteln [34]. Serious Games können auch eingesetzt werden, um Themen wie Finanzen, Marketing oder Vertrieb zu behandeln [35].

Strategie

Serious Games bieten eine Plattform für die strategische Planung [36]. Sie ermöglichen die Annäherung an den strategischen Planungsprozess eines Unternehmens sowie die Bewertung seiner Ergebnisse, was besonders wichtig ist, wenn es um die Entwicklung und Umsetzung einer digitalen Strategie geht. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Strategien testen und die bestmögliche anhand vorher festgelegter Parameter (z. B. langfristige Ziele) ermitteln. Serious Games fördern außerdem Innovation und kontinuierliche Verbesserung [37].

Praktische Implikation

In diesem Beitrag wurden Erfolgsfaktoren für digitale Transformationsprozesse hin zu intelligenten Fabriken ermittelt und evaluiert, inwieweit diese Faktoren in Serious Games integriert sind. In Bezug auf die Erfolgsfaktoren hat sich gezeigt, dass – neben der Technologieintegration – Menschenzentrierung und Nachhaltigkeit eine wichtige Rolle bei der Umsetzung erfolgreicher digitaler Transformationsprozesse spielen. Dies spiegelt sich auch im Konzept von Industrie 5.0 wider. Durch die Einbeziehung der Prinzipien von Industrie 5.0 bei der Entwicklung von Serious Games entstehen Werkzeuge, die komplexe Szenarien simulieren, in denen menschliche Faktoren und technologische Effizienz zusammenkommen, und tiefere Einblicke in die Prozesse intelligenter Fabriken ermöglichen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Serious Games leistungsstarke Werkzeuge für die Gestaltung und Analyse soziotechnischer Systeme sind, die auch die in dieser Publikation genannten Erfolgsfaktoren der Digitalen Transformation hin zu einer intelligenten Fabrik berücksichtigen. Diese Forschung ist sowohl für Praktiker als auch für Wissenschaftler, die auf dem Gebiet der Gestaltung von Produktionssystemen, digitalen Assistenzsystemen und des Risikomanagements für intelligente Fabriken tätig sind, von Nutzen, und zwar nicht nur in Bezug auf die Kenntnis der identifizierten Erfolgsfaktoren, sondern auch in Bezug auf die Nutzung innovativer Ansätze wie Serious Games, die diese Erfolgsfaktoren aufgreifen.

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