KI-Unternehmenslandschaft in Rheinland-Pfalz

Rheinland-Pfalz ist geprägt von einer Unternehmenslandschaft, in der neben international tätigen Großkonzernen wie BASF SE, John Deere GmbH & Co. KG (European Technology Innovation Center) oder Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG viele kleine und mittelständische Unternehmen beheimatet sind. So sind mehr als 99 % der im Land ansässigen Unternehmen KMU.[1] Eine Vielzahl der Unternehmen bildet als Dienstleister oder im produzierenden Gewerbe die Breite der rheinland-pfälzischen Wirtschaft ab. Unter ihnen befinden sich über 140 Hidden Champions, die in der Öffentlichkeit zwar kaum bekannt sind, jedoch in Nischenmärkten  Europa- oder Weltmarktführer darstellen.[2] Ihre Produkte und Innovationen sind Teil der exportorientierten Industrie in Rheinland-Pfalz und versprechen auch künftig Wachstumschancen.

Um die KI-Unternehmenslandschaft in Rheinland-Pfalz im Überblick darzustellen wurden Unternehmen, die KI-Technologien bereits einsetzten oder darüber kommunizieren, identifiziert und kategorisiert. Dazu wurde unterschieden zwischen:

  • Unternehmen mit bekanntem expliziten KI-Bezug: Der KI-Bezug kann bspw. durch das Verwenden von KI-Schlüsselbegriffen auf der Website oder im LinkedIn-Profil oder durch einen Hinweis rheinland-pfälzischer KI-Akteure bekannt sein.
  • Unternehmen mit funktionalem KI-Bezug: Dazu zählen diejenigen Unternehmen, deren Webauftritte einen Hinweis auf funktionale KI-nahe Anwendungen wie bspw. Robotik oder Industrie 4.0 im Unternehmen geben. 
  • Weitere Unternehmen mit potenziellem KI-Anwendungsbezug: Dazu zählen Unternehmen, die das Potenzial haben, KI einzusetzen, bspw. wissensintensive und technologienahe Unternehmen wie Innovationsführer oder Hidden Champions in den Potenzialbereichen. 

Insgesamt wurden über 280 Unternehmen mit einem variierenden Grad der KI-Nähe identifiziert. Die Unternehmen mit funktionalem KI-Bezug wurde mithilfe von Branchencodes und manueller Prüfung den Potenzialbereichen zugeordnet. Bei möglichen Mehrfachzuordnungen wurde der Potenzialbereich berücksichtigt, der den Schwerpunkt der Geschäftstätigkeit des Unternehmens am besten abbildet. Nachfolgende Abbildung gibt einen Überblick über den Anteil an Unternehmen mit explizitem KI-Bezug (innerer Kreis) sowie mit funktionalem KI-Bezug (äußerer Kreis) in den Potenzialbereichen.

Anteil an Unternehmen nach Potenzialbereich: 

Quelle:  Auswertung der Prognos AG                                                                  

Knapp die Hälfte der Unternehmen mit explizitem KI-Bezug konnte dem Bereich Informations- und Kommunikationstechnik, Softwaresysteme und Künstliche Intelligenz zugeordnet werden. Dieser Potenzialbereich nimmt als Entwickler von digitalen Lösungen und als Querschnittsbranche eine herausragende Rolle bei der Entwicklung und Verbreitung von KI-Technologien ein. Neue und vielversprechende Innovationspotenziale ergeben sich zunehmend an den Schnittstellen von Branchen, Forschungsbereichen und Technologien: Ein interdisziplinärer Austausch wird zunehmend wichtiger. Die Abbildung zeigt, dass dieser Austausch vielfach bereits gelungen und KI als Querschnittstechnologie in vielen rheinland-pfälzischen Unternehmen der weiteren fünf Potenzialbereichen angekommen ist. Der Vergleich zwischen Unternehmen mit explizitem KI-Bezug im inneren Kreis und Unternehmen mit funktionalem Bezug im äußeren Kreis zeigt, dass der Potenzialbereich Mikrosystemtechnik, Sensorik, Automation eine besondere Rolle für funktionale KI-Anwendungen in Rheinland-Pfalz sowie in den KI-Technologiefeldern spielt. Innovationen in der Sensorik und die intelligente Auswertung von Sensordaten sind bspw. ein zentraler Baustein für Entwicklungen im assistierten und autonomen Fahren. Auch in der Smart Factory bzw. Industrie 4.0 stellen intelligente Sensoren eine Voraussetzung für die weitere Prozessautomation und Verknüpfung von Produktionsprozessen dar. 

Über die Zugehörigkeit zu Potenzialbereichen hinaus wurden auch die Standorte der Unternehmen ermittelt und analysiert. Unternehmen mit KI-Bezug lassen sich verteilt über ganz Rheinland-Pfalz finden. Regionale Schwerpunkte bilden die Regionen Kaiserslautern und Mainz. Durch die Universitäten, Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen ergeben sich dort besonders große regionale Synergieeffekte. Einen Überblick über die Standorte gibt die Word Cloud in nachfolgender Abbildung. In dieser werden die Standorte von KI-Anwender-Unternehmen und potenziellen KI-Anwender-Unternehmen dargestellt. Je größer die Schrift, desto mehr Unternehmen wurden am jeweiligen Standort identifiziert. 

Word Cloud der Standorte von KI-Anwender-Unternehmen und potenziellen KI-Anwender-Unternehmen:


Im Folgenden werden die einzelnen Potenzialbereiche sowie ihr KI-Anwendungsbezug dargestellt und exemplarische Unternehmen aus Rheinland-Pfalz präsentiert, deren KI-Entwicklung bzw. -Anwendung ein Leitbild für den Potenzialbereich darstellen kann.

IKT, KI, Softwaresysteme, 

Lebenswissenschaften, Gesundheitswirtschaft

Werkstoffe, Material- und Oberflächentechnik

Sensorik & Kommunikation

Energie, Umwelttechnik, Ressourceneffizienz

Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie

Informations- und Kommunikationstechnik, Softwaresysteme, Künstliche Intelligenz

Die Digitalisierung in Gesellschaft, Verwaltung und Wirtschaft schreitet voran und ist in vielen Bereichen, Branchen und Themenfeldern ein Innovations- und Wachstumstreiber. Der Potenzialbereich Informations- und Kommunikationstechnik, Softwaresysteme, Künstliche Intelligenz ist als Querschnittsbranche mit Anknüpfungspunkten zu nahezu allen anderen Branchen der zentrale Multiplikator im rheinland-pfälzischen Innovations- und Wirtschaftssystem. Durch die Digitalisierung ergeben sich für die übrigen Potenzialbereiche vielfältige Anwendungs- und Cross-Innovation-Potenziale. Die zentralen Themen für die kommenden Jahre sind dabei die Nutzbarmachung von Big Data, Smart Ecosystems, die Prozessdigitalisierung und der Ausbau der digitalen Infrastruktur. 

Für zukünftiges wirtschaftliches Wachstum spielen KI-Technologien eine entscheidende Rolle, da sie eine effiziente Auswertung großer Datenmengen erst ermöglichen. KI-Technologien versprechen damit als Erweiterung der bisherigen Digitalisierung, die Vorteile digitaler Wertschöpfung nutzbar zu machen. In Rheinland-Pfalz ist die KI-Landschaft besonders geprägt von KI-Spitzenforschung, die nicht zuletzt als Treiber der Technologie zählt. Neben den herausragenden Forschungsinstitutionen spiegelt sich dies auch in einer Vielzahl an KI-Entwicklungs- und Beratungsunternehmen wider. Die Empolis Information Management GmbH bspw. entwickelt Big Data Business Intelligence- und Analysesoftware, die riesige Datenmengen analysieren und alle relevanten Informationen für Geschäftsprozesse verarbeiten kann. Als weiteres Beispiel kann die Insiders Technologies GmbH genannt werden, die durch eine automatisierte Verarbeitung des gesamten Dokumenteneingangs eines Unternehmens zu hoher Prozesseffizienz bei ihren Kunden beiträgt. 

Welche Motivation hinter der Entwicklung und dem Einsatz von KI-Technologien insbesondere auch in KMU steckt und welche Erfolgsfaktoren zu einem erfolgreichen KI-Einsatz beitragen, benennt das Unternehmen BD-A GmbH. 

Lebenswissenschaften und Gesundheitswirtschaft

Die Gesundheitswirtschaft ist ein wichtiges wirtschaftliches Zugpferd und Wachstumsmarkt in Rheinland-Pfalz. Der Anteil der Bruttowertschöpfung an der Gesamtwirtschaft liegt im Jahr 2018 bei ca. 12,9 % und der Anteil der Erwerbstätigen an allen Erwerbstätigen bei ca. 16,4 %. Die Unternehmen und Forschungseinrichtungen des Potenzialbereichs Lebenswissenschaften und Gesundheitswirtschaft zeichnen sich durch eine enge Vernetzung und Zusammenarbeit in verschiedenen Themenkomplexen aus. Dies trifft besonders auf die Region Mainz zu – dort liegt der räumliche Schwerpunkt der Gesundheitsforschung mit internationaler Sichtbarkeit (u. a. Universitätsmedizin der JGU, Helmholtz-Zentrum für Translationale Onkologie (HI-TRON) oder das Institut für Molekulare Biologie (IMB).

Ein aktuelles Beispiel für die Forschungsstärke der rheinland-pfälzischen Unternehmen ist das Mainzer Biopharma-Unternehmen BioNTech, welches weltweit führend an individualisierten Immuntherapien gegen Krebs arbeitet und zusammen mit Pfizer den ersten in der Europäischen Union zugelassenen Covid-19-Impfstoff entwickelt hat. Die Entwicklung weiterer zukunftsfähiger Technologien und die Erschließung neuer Anwendungsmärkte bieten weitere Wachstumschancen für den Potenzialbereich in Rheinland-Pfalz: Als relevante Zukunftsthemen heben sich die medizinische Forschung und Biotechnologie, die personalisierte Medizin und die digitale Medizin hervor. Hier ergeben sich auch Chancen durch den Einsatz von KI – einerseits in der medizinischen Forschung und Therapie (digitale und personalisierte Medizin), anderseits auch in der Produktion und Logistik von medizinischen und pharmazeutischen Produkten. 

Als KI-Anwender profitieren kann bspw. die Genom-Forschung, ein Teil der biomedizinischen Grundlagenforschung in Rheinland-Pfalz. In diesem Feld können mithilfe von KI-Methoden durch die Analyse großer Datenmengen Zusammenhänge erkannt und dadurch wertvolle Erkenntnisse zur menschlichen Biologie sowie zu Krankheiten erzielt werden. Auch die Einnahme von Medikamenten kann durch KI personalisiert und damit verbessert werden. So entwickelt AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG mithilfe von KI-Methoden einen intelligenten Beipackzettel, der Informationen zum entsprechenden Medikament individuell angepasst an den jeweiligen Patienten darstellt. 

Ein bedeutendes Feld der medizinischen Forschung ist die prädiktive Medizin. In diesem Bereich eröffnen KI-Methoden gänzlich neue Möglichkeiten zur Prävention von Krankheiten, die sogar Leben retten können. Ein erfolgreiches KMU aus Rheinland-Pfalz, das innovative Produkte für die Schlaganfallprävention entwickelt, ist die Apoplex Medical Technologies GmbH. 

Neben dem Einsatz direkt am Patienten, wie bei der personalisierten Medizin, spielt im Potenzialbereich Lebenswissenschaften & Gesundheitswirtschaft die administrative Verwaltung des Gesundheitswesens eine wichtige Rolle. Im Rahmen der Prozessdigitalisierung entstehen durch den KI-Einsatz Möglichkeiten eines effizienteren Dokumentenmanagements oder einer automatisierten Betrugserkennung. Wie KI in diesem Bereich zu einer Steigerung der Effizienz führt, zeigt die Debeka Krankenversicherungsverein auf Gegenseitigkeit.

Werkstoffe, Material- und Oberflächentechnik

Der Potenzialbereich Werkstoffe, Material- und Oberflächentechnik ist eng mit den weiteren Potenzialbereichen in Rheinland-Pfalz insbesondere Mikrosystemtechnik, Sensorik, Automation sowie Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie verknüpft. Die räumlichen Schwerpunkte des Potenzialbereichs liegen in der Region Mainz (u. a. MPI für Polymerforschung), im nördlichen Rheinland-Pfalz (u. a. Forschungsinstitut für Anorganische Werkstoffe – Glas/Keramik (FGK) und in Kaiserslautern (u. a. TU Kaiserslautern und dem Leibniz-Institut für Verbundswerkstoffe (IVW)). 

Der Potenzialbereich zeichnet sich als wichtiger Baustein für unterschiedliche Produkte und Branchen aus. Besonders Unternehmen im verarbeitenden Gewerbe stellen fortlaufend neue Ansprüche an Materialien für komplexe Bauteile. Hier sind v. a. die material- und werkstoffbasierten Branchen, wie die chemische Industrie oder der Fahrzeug- und Maschinenbau, zu nennen. Zukünftige Wachstumspotenziale und -chancen ergeben sich im Potenzialbereich Werkstoffe, Material- und Oberflächentechnik v. a. bei den Themen neue Werkstoffsysteme (Leichtbau), nachhaltige Materialien und Recyclingstoffe, intelligente Werkstoffe sowie bei der Verknüpfung der Materialforschung mit der KI. So kann das Recycling von Kunststoffen vom Einsatz Maschineller Lernverfahren auf Basis von Sensordaten profitieren, um ein Beispiel zu nennen. 

Die Anwendungsmöglichkeiten und -potenziale im Bereich Werkstoffe, Material- und Oberflächentechnik sind dabei vielfältig. KI-Methoden der Bildverarbeitung ermöglichen eine Erweiterung der kognitiven Eigenschaften von Menschen. So können durch KI-Technologien Dinge sichtbar gemacht werden, die ein Mensch nicht oder nur schwer erkennen kann. Davon profitieren bspw. Qualitätssicherung oder das Reklamationsmanagement. 

In Rheinland-Pfalz zählt Autonomes Schweißen zu den Schwerpunktthemen im Bereich Werkstoffe, Material- und Oberflächentechnik. Dort kann durch die Optimierung der Produktionsparameter der Schweißprozess nicht nur automatisiert, sondern gleichzeitig präzisiert werden. Als zentraler Akteur in diesem Feld können bspw. das Technologie-Institut für Metall & Engineering GmbH (TIME) in Wissen oder die EWM AG aus Mündersbach genannt werden. Auch die Bauteil- und Prozessauslegung profitiert u. a. von KI-Methoden in Form von Digitalen Zwillingen, die den experimentellen Aufwand durch Simulation unterstützt und damit deutlich reduziert. Welchen Beitrag KI darüber hinaus bei der Erschließung neuer Geschäftsfelder oder im Bereich Predicitve Maintainance leistet, zeigt das Unternehmen INTELLIGHT. 

Energie, Umwelttechnik, Ressourceneffizienz

Der Klimawandel und die eingeleitete Energiewende werden in den kommenden Jahren nicht nur den Potenzialbereich Energie, Umwelttechnik, Ressourceneffizienz, sondern alle Gesellschaften und Ökonomien weltweit beeinflussen. Im Vordergrund des Potenzialbereichs steht zunehmend ein systemischer Gedanke und die nachhaltige Verknüpfung von Energiethemen. Rheinland-Pfalz verfügt einerseits über hervorragende Voraussetzungen zur Nutzung von Wind- und Solarenergie sowie Potenziale im Bereich Biomasse und Wasserkraft. Eine Deckung des Strombedarfs aus (bilanziell) 100 % erneuerbaren Energien bis 2030 erscheint für Rheinland-Pfalz möglich. Andererseits werden neben der reinen Stromproduktion weitere Schlüsselthemen für die Umsetzung der Energiewende zunehmend deutlich.

Die besonders relevanten Schlüsselthemen im Potenzialbereich sind neben der erneuerbaren Energieproduktion die Energiespeicherung- und -umwandlung, die Einführung intelligenter Energiespeichersysteme sowie der weitere Aufbau einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft. Der Potenzialbereich berücksichtigt somit verschiedene Aspekte der energetischen Transformation und der Kreislaufwirtschaft sowie die Sektorkopplung. Dabei handelt es sich um die intelligente Verzahnung des Energiesektors mit weiteren Sektoren, z. B. die Verknüpfung des Energie- mit dem Mobilität- und Wärmesektor. Bei den Zukunftsthemen im Potenzialbereich Energie, Umwelttechnik, Ressourceneffizienz ergeben sich vielfältige Synergien und Anwendungspotenziale der KI – bspw. bei den Themen Wartung (Predictive Maintenance), Kreislaufwirtschaft (Cradle to cradle) oder dem intelligenten Management des Energiesystems (Regelung der Energieproduktion und -verteilung, Sektorkopplung). 

Konkret werden viele der Anwendungspotenziale des Bereichs in Rheinland-Pfalz bereits genutzt. Die Kläranlage in Trier bspw. produziert mehr Energie als sie verbraucht, indem der Klärprozess mithilfe von KI-Methoden selbstständig gesteuert und optimiert wird. Wie Künstliche Intelligenz noch erfolgreich im Bereich Energie, Umwelttechnik, Ressourceneffizienz eingesetzt werden kann, zeigen die beiden Unternehmen Zahnen Technik GmbH und KSB SE & Co. KGaA. 

Mikrosystemtechnik, Sensorik, Automation

Als weitere wichtige Querschnittstechnologie hat sich die Mikrosystemtechnik, Sensorik und Automation in Rheinland-Pfalz etabliert. Die Mikrosystemtechnik und Sensorik sind wichtige Enabler für die Verkehrswende, den Maschinenbau, die Strominfrastruktur und die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien. Zudem bildet der Automationsbereich zunehmend das technologische Rückgrat entlang der gesamten Wertschöpfungskette in Produktions- und Dienstleistungsabläufen.

Sowohl die Potenzialbereiche des Landes Rheinland-Pfalz als auch zahlreiche weitere Branchen profitieren von Innovationen der Mikrosystemtechnik, Sensorik und Automation. Besonders relevante Schlüsselthemen der kommenden Jahre sind die Industrie 4.0, Photonik, Additive Fertigung und Sensorik. Künstliche Intelligenz stellt für deren erfolgreichen und effizienten Einsatz eine zentrale Technologie dar. Anwendungen in der Automatisierung der Produktion und von Prozessen, finden sich in nahezu allen Potenzialbereichen. Zu den konkreten Beispielen aus der rheinland-pfälzischen Wirtschaft zählt neben der HAHN Automation GmbH oder der PSI Technics GmbH auch die BITO-Lagertechnik Bittmann GmbH. 

Wichtige Anwendungen entstehen außerdem bei der zunehmenden verbesserten Qualitätskontrolle durch automatisierte Bildverarbeitung beim Thema Predictive Maintenance oder bei der Verbindung von KI zur Sensorik und Aktuatorik. Diese Anwendungen spielen nicht zuletzt eine zentrale Rolle bei der intelligenten Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie mithilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien (Industrie 4.0). 

In Rheinland-Pfalz gibt es einen hohen Anteil an Unternehmen im Potenzialbereich Mikrosystemtechnik, Sensorik, Automation, die potenziell vom KI-Einsatz profitieren können. Wie eine erfolgreiche KI-Einführung und der Nutzen, der sich daraus generieren lässt, aussehen kann, zeigt die Arend Prozessautomation GmbH.

Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie

Die Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie nimmt in der wirtschaftlichen Struktur von Rheinland-Pfalz und Deutschland traditionell eine wichtige Rolle ein. Aktuell steht die Automobil- und Nutzfahrzeugbranche vor einer umfassenden Transformation, hin zu Automatisierung und nachhaltigen Antriebssystemen. Ziel ist es u. a. den Anteil des Verkehrssektors an den CO2-Emissionen in Rheinland-Pfalz im Zuge der Mobilitätswende weiter zu senken. Damit gehen zahlreiche Herausforderungen einher, die es mit innovativen Produktions- und Fertigungskonzepten zu lösen gilt, damit Rheinland-Pfalz weiterhin ein international wettbewerbsfähiger Standort der Fahrzeugindustrie bleibt. 

Rheinland-Pfalz besitzt zahlreiche Kompetenzen und Netzwerke im Bereich der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie und kann Vorreiter in der Forschung und Entwicklung neuer Technologien sein. Als Schlüsselthemen sind das autonome und vernetzte Fahren, die Transformation der Antriebstechnologien und innovative Mobilitätskonzepte zu nennen. Der Einsatz von KI bietet konkrete Einsatzmöglichkeiten bei dem Produktentwurf und der -entwicklung von Fahrzeugen, der (autonomen und automatisierten) Landwirtschaft, der Steuerung und Optimierung von Kraftstoffnutzung in Hybrid-Motoren oder Smart-Mobility-Konzepten. 

Bei Daimler Truck AG Wörth entwickeln bspw. interdisziplinäre Teams auf Basis des Machine Learning neue Funktionen für zukünftige Fahrzeuge und Mobilitätsdienste. In Koblenz werden beim Automobilzulieferer ZF Active Safety GmbH Fahrerassistenzsysteme entwickelt. Auch in der Landwirtschaft im Bereich Nutzfahrzeuge (autonomes Fahren, Präzisionslandwirtschaft) oder beim Thema Umweltschutz (Reduktion/Elimination von Pestiziden) schafft der Einsatz von KI-Methoden großes Potenzial in der Effizienzsteigerung. Dies zeigen die beiden Unternehmen Braun Maschinenbau GmbH und John Deere GmbH & Co. KG.

[1] MWVLW: Mittelstandsbericht 2020 (2020), S. 9.

[2] Block et al. (2021).

[3] Mittelstandsbericht 2020 des Ministeriums für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau Rheinland-Pfalz (2020)