Forschung und Entwicklung für die Zukunft

Siemens überzeugt durch Innovationen, die verwirklichen, worauf es ankommt. Sie verharren nicht bei der reinen Erfindung, sondern setzen am Markt Maßstäbe: als neue Produkte, Lösungen, oder Dienstleistungen. Lernen Sie kennen, wie bei Siemens geforscht und entwickelt wird.
Unsere Fokusthemen

Kerntechnologien

Siemens strebt in Technologie- und Innovationsfeldern, die für das Unternehmen von herausragender Bedeutung sind, die technologische Führung an. Diese Kerntechnologien sind entscheidend für den langfristigen Erfolg von Siemens und seinen Kunden. Experten der globalen Forschungsabteilung Corporate Technology (CT) und der verschiedenen Geschäfte arbeiten hier zusammen. Auf diese Weise werden die Aktivitäten des Unternehmens in Forschung und Entwicklung (FuE) gebündelt.

Additive Fertigung (AM), auch 3D-Druck genannt, hat das Potenzial, die Entwicklung und Produktion von Komponenten grundlegend zu verändern. AM ermöglicht interne Geometrien, die leichter sind und weniger Materialien benötigen, bzw. die komplexer sind und die Funktion einer Komponente verbessern.

 

Siemens will sowohl als Anwender wie auch als Lieferant einer industriellen AM führend sein. Als Anwender hat das Unternehmen durch den Einsatz der AM Durchbrüche bei der Effizienz von Gasturbinen erzielt. Als Lieferant bietet Siemens ein umfassendes Portfolio für eine nahtlose digitale Wertschöpfungskette von der Product Lifecycle Management Software für den 3D-Druck überführende Simulationstools bis hin zu Engineering- und Druckdienstleistungen.

Die Robotik verändert die Welt der Fertigung auf disruptive Weise. Es wird geschätzt, dass der Anteil von Aufgaben, die durch Roboter erledigt werden, von heute zehn Prozent bis auf 25 Prozent im Jahr 2025 steigen wird. Als Marktführer bei der Industrieautomatisierung bietet Siemens bereits Robotiklösungen für die Bearbeitung oder autonom gesteuerte Fahrzeuge an.

 

Siemens wird seine weltweiten FuE-Aktivitäten im Bereich Robotik von China, dem weltweit führenden Fertigungsstandort, aussteuern. Darüber hinaus arbeitet Siemens auch mit Universitäten und Herstellern aus Europa und den USA zusammen, um diese Technologien in Industrieanwendungen voranzubringen und die Revolution autonomer Systeme zu gestalten.

Blockchain ist eine Technologie für verteilte Datenbanken und ein digitales Protokoll für Transaktionen zwischen Geschäftspartnern. Diese Technologie verzichtet auf Vermittler wie Banken oder Zahlungssysteme. Ein Blockchain zeichnet Transaktionen in linearer chronologischer Reihenfolge auf, die jederzeit einsehbar und nachvollziehbar ist.

 

Einer der aktuellen Schwerpunkte der Forschung bei Siemens ist die Abwicklung von Peer-to-Peer-Finanztransaktionen und Rechtsgeschäften in dezentralen Datenbanken über Unternehmensgrenzen hinweg. Die Technologie wird für den Energiehandel in komplexen Märkten oder für die digitale Bereitstellung von Services genutzt. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind z. B. verteilte Prüfprotokolle, dezentrale Buchführungssysteme und „Smart Contracts“.

Im städtischen Umfeld finden derzeit rasante Innovationen statt. Nur durch eine Kombination aus Autonomem Fahren, Connectivity, Elektrizität und Sharing Services – die so genannten ACES – entstehen daraus auch echte Vorteile für die Zukunft der urbanen Mobilität. Die erfolgversprechenden Antworten von Siemens auf die sich rasant verändernde Welt urbaner Mobilität sind in der Kerntechnologie vernetzte (e)Mobilität gebündelt.

Das Internet of Things (IoT) mit seiner direkten Verbindung der physikalischen Welt und der digitalen Welt, ist ein wichtiger Baustein der Digitalisierung und führt zu grundlegenden Veränderungen in allen Zweigen der Wirtschaft und der Gesellschaft. Es bildet die Grundlage für neue Geschäftsmöglichkeiten und die Optimierung der Prozesse unserer Kunden. Im Rahmen der Kerntechnologie Konnektivität und intelligente Geräte arbeiten Mitarbeiter von Siemens an den technischen Grundlagen speziell für das Industrielle Internet der Dinge (IIoT) und treiben diese Entwicklung in Richtung autonomer, interagierender sogenannter „Smart Things“ voran.

Cybersicherheit ist eine der Grundvoraussetzungen, um kritische Infrastrukturen und sensible Daten zu schützen und einen unterbrechungsfreien Geschäftsbetrieb sicherzustellen. Schätzungen gehen davon aus, dass sich der durch Cybersicherheitsbedrohungen verursachte Schaden im Jahr 2016 auf mehr als eine halbe Milliarde Euro belief.

 

Mit drei Cyber-Defense-Zentren, 30 Jahren Erfahrung und 570 Cybersicherheitsexperten ist Siemens hervorragend aufgestellt, um Kunden mit sicheren Produkten und Systemen zu versorgen. Siemens überwacht seine eigenen Systeme und bietet Plant Security Services, Cybersicherheitsdienste für Versorger und Stromnetzbetreiber sowie Virenschutz für Tomographen und andere bildgebende Produkte.

Künstliche Intelligenz (KI) basiert auf Computersystemen, die Algorithmen verwenden, um Aufgaben durchzuführen, für die Menschen ihre natürliche Intelligenz einsetzen.

 

Siemens ist seit mehr als 30 Jahren in den Bereichen Datenanalyse und KI aktiv, hat dabei Technologien vorangebracht und ein enormes Geschäftspotenzial erschlossen. Siemens setzt diese Techniken intern in allen seinen Divisionen ein – sei es, um neue Medizintechniken zu liefern oder Dienstleistungen für Kraftwerksbetreiber zu erbringen. Darüber hinaus integriert Siemens die Fertigungsprozesse seiner Kunden in digitale Plattformen, die es ihnen ermöglichen, die Effizienz durch vernetzte Systeme und selbstlernende Systeme zu steigern.

Die Energielandschaft erlebt einen Wandel weg von der zentralen, großflächigen Stromerzeugung hin zu einem Netzwerk von oft unabhängig voneinander betriebenen und verteilten Stromerzeugern. Der Wechsel zur Dezentralisierung ist durch die Deregulierung von Märkten, sinkende Preise für regenerative Energien und die Abkehr von fossilen Brennstoffen gekennzeichnet.

 

Siemens bietet sowohl neuen als auch etablierten Anbietern maßgeschneiderte Lösungen, die auf Energieeffizienz, Reduzierung der Netzentgelte, Autonomie, Zuverlässigkeit und Reduzierung von CO₂-Emissionen ausgerichtet sind. Darüber hinaus bietet das Unternehmen moderne „Energy as a Service“-Geschäftsmodelle, die dazu beitragen, Komplexität und Risiken für die Kunden abzubauen.

Energiespeicher ermöglichen die gleichmäßige Nutzung des Stromnetzes und fördern die Integration volatiler Einspeisung (erneuerbarer Energien) und des sich schneller verändernden Bedarfs. Sind sie in Geräte oder Systeme eingebaut, steigern sie die Selbstversorgung des Energiebedarfs.

 

Energiespeichertechnologien ermöglichen die Kopplung verschiedener Energienetze z. B. Gas, Elektrizität, Wärme (Sektorkopplung) sowie den Energietransport über große Entfernungen. Derzeit konzentriert sich Siemens auf vier Speichertechnologiebereiche: die elektrochemische Umwandlung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff (PEM-Elektrolyse); die elektrochemische Umwandlung von CO2 in CO (eine wertvolle Chemikalie für verschiedene Anwendungen); grüne Kraftstoffe, um Kraftstoffe ohne fossile Ressourcen und Grundstoffe elektrisch zu produzieren; und Batterien, um die Funktionalität der Produkte und Systeme von Siemens zu erhöhen oder neue Anwendungsgebiete zu erschließen.

Automatisierungstechnologie hat den Bereichen Fertigung und Infrastruktur eine enorme Dynamik verliehen. Allerdings funktioniert die Automatisierung nur in Systemen, deren Verhalten und Umgebung bekannt sind und die sich wenig ändern.

 

Als Marktführer bei Automatisierungstechnik verknüpft Siemens die neuesten Technologien wie KI, das industrielle Internet der Dinge und digitale Zwillinge mit dem umfassenden Know-how des Unternehmens im Bereich Automatisierung. Um die „Automatisierung zu automatisieren“, konzentriert sich Siemens auf Funktionen, die das intelligente Verhalten einer Anlage unterstützen, auf die Nutzung offener vorgefertigter modularisierter Einheiten mit integrierter und autonomer Automatisierung sowie auf cloudbasierte Betriebssysteme.

In der industriellen Fertigung der Zukunft entstehen Produkte in einem vernetzten Prozess, der jeden Schritt der Wertschöpfung von der Materialauswahl über die Konstruktion bis hin zur Produktion umfasst.

 

FuE und Schutzrechte an Materialien und den entsprechenden Technologien spielen eine Schlüsselrolle, wenn es darum geht, die führende Rolle von Siemens auszubauen und Wettbewerbsvorteile zu sichern. Das Unternehmen entwickelt Metalllegierungen, Schutzbeschichtungen, verstärkte Kunststoffe und Isolierharze für Turbinen, Motoren und Generatoren sowie Software und Geräte für die materialspezifische Konstruktion einschließlich 3D-Druck.

Leistungselektronik dient der Umwandlung und Steuerung elektrischer Energie. Dabei bilden Strom aus erneuerbaren Energiequellen, Rechenzentren-Infrastrukturen, Energiespeicher, Robotik und Elektromobilität den Massenmarkt für Leistungselektronik. Der weltweite Markt wird bis 2022 voraussichtlich auf ein Volumen von 36 Milliarden Euro wachsen.

 

Mit dem Wachstum des IoT gewinnt Leistungselektronik für Siemens immer stärker an Bedeutung – nämlich als primäre Datenquelle und Steuerung. Dabei konzentriert Siemens seine Anstrengungen auf funktionale Integration, flexible, modulare und skalierbare Architekturen sowie auf intelligente, softwaredefinierte Umrichter.

Das Konzept des digitalen Zwillings steht im Zentrum der Digitalisierung. Es verknüpft alle Modelle und Daten zu Produkten, Produktion und Betrieb miteinander und stellt sie Konstrukteuren, Ingenieuren, Betreibern und Servicetechnikern über vertikale Domänen hinweg zur Verfügung. Die Nutzung digitaler Zwillinge ermöglicht es Systemen, ihren eigenen Zustand zu überwachen und zukünftiges Verhalten in Echtzeit zu simulieren. Darüber hinaus können Gebäude effizienter geplant und Produktentwicklungszyklen verkürzt werden.

 

Siemens stellt seinen Kunden Werkzeuge bereit, mit denen sie Zwillinge für ihre eigenen Produkte erzeugen und nutzen können. Das Unternehmen erstellt auch Zwillinge seiner eigenen Angebote für Kunden, um ihre Nutzung zu optimieren. Ziel ist es, den Kreis von der Konstruktion über die Produktion bis zum Betrieb von Produkten und Systemen zu schließen, damit die operativen Daten wieder in den ursprünglichen Konstruktionsprozess einfließen und ihn optimieren können.

Seit über 20 Jahren spielt Siemens eine führende Rolle bei Industriesoftware. Inzwischen erwarten die Anwender, dass Siemens-Software einen schnelleren und messbaren Mehrwert liefert. Um diese Erwartungen erfüllen zu können, muss Software immer schneller entwickelt werden. Der Druck auf die Entwickler ist hoch, und die Software selbst wird zunehmend komplexer.

 

Daher arbeiten die Ingenieure bei Siemens an Referenzlösungen, um die Herausforderungen bei der Erstellung innovativer Digitalisierungssoftware bewältigen zu können. Diese Lösungen werden unternehmensweit zugänglich gemacht, um Synergien effektiv zu nutzen und doppelte Arbeit zu vermeiden.

Wir sind an der Weltspitze in unseren Kerntechnologien. Um auf dem Niveau zu bleiben, und neue Technologien zu entwickeln, leben wir den offenen Austausch innerhalb von Siemens und mit Partnern, bringen die richtigen Leute zusammen und lassen sie konzentriert an Themen arbeiten.
Dr. Roland Busch, Deputy CEO, CTO and Managing Board Member at Siemens

Neu erfinden, wie wir erfinden

Die Forschungslabore, in denen hinter verschlossenen Türen an den Innovationen des vergangenen Jahrhunderts gearbeitet wurde, sind nicht der Ort, an dem die Innovationen des 21. Jahrhunderts entstehen.

 

Innovation ist nicht planbar.

 

Deshalb ist die entscheidende Aufgabe des Innovations-Managements, die richtigen Bedingungen und das Umfeld zu schaffen, damit Ideen aufkommen und sich zu Innovationen entwickeln können.

 

Wichtige Merkmale, die die Innovationskultur von Siemens auszeichnen, sind beispielsweise:

  • Lust am Ausprobieren
  • eine gelebte und geförderte Eigentümerkultur
  • Agilität im Umgang mit komplexen Bedingungen und schnellem Wandel
  • Entwicklungsraum für Ideen
  • Interdisziplinäres Arbeiten
  • Co-creation: Gemeinsames Entwickeln mit Kunden und Partnern

Orientierung geben Siemens und seinen Partnern dabei geteilte Ziele und Werte. Gemeinsam arbeiten sie daran, Komplexität handhabbar zu machen und Nutzen für die Zukunft der Industrie und der Gesellschaft zu schaffen.

Investitionen

  • Im Geschäftsjahr 2019 betrugen die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung (FuE) 5,7 Mrd. €, gegenüber 5,6 Mrd. € im Geschäftsjahr 2018.
  • Siemens beschäftigt rund 45.000 Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung in 44 Ländern, darunter etwa 14.100 in Deutschland.
  • Die FuE-Aktivitäten sind darauf ausgerichtet, innovative und nachhaltige Lösungen für Kunden von Siemens und die Siemens-Geschäfte zu entwickeln und damit zugleich die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken.

Siemens ist Patent-Europameister

  • Siemens hat im Jahr 2018 die meisten Patente von allen Unternehmen in Europa angemeldet und klettert damit auf den ersten Platz im Anmelder-Ranking des Europäischen Patentamtes.
  • Mit 2.493 Patentanmeldungen verweist Siemens dabei den Vorjahressieger Huawei auf Rang zwei, gefolgt von Samsung und LG.
  • Mehr als 25 Prozent der Patente entfallen auf die Bereiche Industrie 4.0 und Digitalisierung. Auch bei Künstlicher Intelligenz und Cyber-Sicherheit verzeichnet Siemens einen wesentlichen Anstieg.
Die Platzierung beweist, dass Siemens konstant und stetig hervorragende Innovationsarbeit liefert, insbesondere bei Digitalisierungstechnologien.
Beat Weibel, Leiter der Patentabteilung von Siemens

Insgesamt hält Siemens über 68.000 erteilte Patente. Mitarbeiter von Siemens haben im Geschäftsjahr 2019 weltweit rund 3.750 Patente angemeldet und 6.850 Erfindungsmeldungen eingereicht. Bezogen auf 220 Arbeitstage sind das circa 31 Erfindungen pro Tag.

Corporate Technology

Corporate Technology (CT) ist die zentrale konzerneigene Forschungseinheit von Siemens. In Zusammenarbeit mit den Geschäftseinheiten treibt CT die für das gesamte Unternehmen wichtigen Basistechnologien voran.

Dazu gehören die Kerntechnologien von Siemens.

 

  • Geleitet wird CT vom Technikvorstand (Chief Technology Officer).
  • Das weltweite Expertennetz umfasst rund 2.550 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, darunter 1.700 Forscher und 350 Patentexperten.
  • Als strategischer Partner unterstützt CT die geschäftsführenden Einheiten mit Forschungs- und Entwicklungsleistungen, schützt das geistige Eigentum des Unternehmens und treibt die Cyber-Sicherheit im Konzern voran.
  • Wesentliche Standorte liegen in Deutschland, Österreich, den USA, China, Russland und Indien.
  • Bei forschungspolitischen Fragestellungen erarbeitet und vertritt CT die Position von Siemens und betreut die Normungsaktivitäten des Unternehmens in allen Geschäftseinheiten und Regionen.