Die Megatrends stellen die deutsche Wirtschaft derzeit vor Herausforderungen. Um unter den resultierenden volatilen Rahmenbedingungen eine wirtschaftliche Produktion in Deutschland nachhaltig zu sichern, ist die bedarfsgerechte Implementierung von Industrie 4.0 essenziell. Bei der Implementierung von Industrie 4.0 stehen Unternehmen vor großen Herausforderungen, wie bspw. dem Schaffen soziotechnischer oder organisatorischer Rahmenbedingungen. Daher werden zu Beginn dieser Dissertation die relevanten Grundlagen zu Ganzheitlichen Produktionssystemen (GPS) und Industrie 4.0 ausführlich dargelegt und der Bedarf eines synergetischen Ansatzes aus GPS und Industrie 4.0 systematisch abgeleitet und das GPS 4.0 entwickelt. Anschließend erfolgt die Vorstellung des entwickelten Vorgehensmodell zur Implementierung von Industrie 4.0 im Kontext Ganzheitlicher Produktionssysteme (VIIP-Modell). Das VIIP-Modell basiert auf drei Bausteinen. Innerhalb des ersten Bausteins wird zum einen die systematische Prozessanalyse zur Identifikation von Verbesserungspotenzialen (durch Industrie 4.0) vorgestellt. Zudem wird in diesem Baustein ein Reifegradmodell zur Bewertung des soziotechnischen Systems entwickelt, welcher Rückschlüsse auf die Fähigkeit des soziotechnischen Systems hinsichtlich der Implementierung von Industrie 4.0 ermöglicht. Für die systematische Konfiguration von verschiedene Prozessalternativen werden verschiedene Werkzeuge wie bspw. der GPS 4.0-Methodenkatalog und der Braunschweiger Industrie 4.0 Anwendungsbenchmark vorgestellt. Zudem wird eine Bewertungssystematik zur Bewertung des Nutzens, des Aufwands und des Prozessrisikos entwickelt und vorgestellt, sodass eine systematische, bedarfsgerechte und zielführende Implementierung von Industrie 4.0 sichergestellt werden kann.