Arbeiten 4.0 - Arbeitswelt im Zeichen der Digitalisierung · Was ist Industrie 4.0 genau?...

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Arbeiten 4.0 -

Arbeitswelt im Zeichen

der Digitalisierung

Prof. Dr. Sascha Stowasser

Kiel, 28.2.2017

Fotos: Google, BAUA, BC Forschung, Sony

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28.0

2.20

© ifaa - Prof. Dr. Stowasser -

Kiel

Wie sieht die „Büro-“Arbeitder Zukunft aus?

2Quelle: feco-Feederle 2015

Zukunft der Arbeitswelt

und der Beschäftigung

3© ifaa 2013

28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel

Quelle: Stowasser 2014

3Quelle: BMAS 2015 3

Das Internet/die Digitalisierung

verändert alles

28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel 4

Komplexität heute


Notwendigkeit zur Bewältigung

Handhabung zahlreicher Informationen

Kundenspezifische Produkte

Produktspezifische Produktionsprozesse

Mitarbeiterspezifische Arbeitsgestaltung

Quelle: Siemens AG 2013

5Quelle: Bauernhansl 2012

Entwicklung der

Produktion


in Anlehnung an DFKI 2011

„Smart Dust“

6

Auto Union Typ C aus dem 3D-Drucker

Bild: Audi 2015

„Die Zahl der verfügbaren vier Milliarden IP-Adressen ist fast

ausgeschöpft – aber der Bedarf steigt ständig. Wir werden daher in

diesem Jahr IPv6 starten, dass uns die unglaubliche Zahl von 340

Sextilionen Adressen zu Verfügung stellt. Genug, um in Zukunft alle

unsere Haushaltsgeräte mit dem Internet zu verbinden. Sogar

einzelne Lampen werden sich über das Netz ansteuern lassen!“

Internet-ErfinderVint Cerf (2012):

Entw

urf

Was ist Industrie 4.0 genau?

Definition des ISO-Spiegelgremium Industry 4.0/Smart Manufacturing

Industry 4.0/Smart Manufacturing zeichnet sich durch Individualisierung(bis zur Losgröße 1 in der Serienfertigung) der Produkte, Dienstleistungenund Prozesse sowie die Integration von Kunden und Geschäftspartnernin Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse aus.

Wesentliche Bestandteile sind eingebettete Systeme sowie(teil-)autonome Maschinen. Die Vernetzung der Technologien resultiert in hochkomplexen Strukturen und cyber-physischen Systemen (CPS).

Hieraus ergeben sich weitreichende Konsequenzen für die Wertschöpfung,die Geschäftsmodelle, die nachgelagerten Dienstleistungen sowie Sicherheit (Safety und Security), Arbeitsorganisation und Arbeitsgestaltung.


Viele Definitionsversuche und Definitionen existieren – welches Szenario gilt ist, bleibt noch unklar

7

Stufen der Digitalisierung:

Wohin führt der Weg?

INFORMATION

INTERAKTION

INTELLIGENZ

Informationen zu Zustand und Position in

(Nahe-) Echtzeit

Vernetzung und Interaktion von

Menschen, Maschinen und Objekten miteinander

Eigenständige Entscheidungsfindung

(künstlicher) Intelligenzin Form von Objekten und Systemen ohne

Einflussnahme von außen (bspw. durch den

Menschen)1

2

Vision:

MaschinellesLernen

Künstliche Intelligenz

???

Fraunhofer IAO 2015,

ifaa 2015 (ergänzt und modifiziert )

3


Film: AssemblySolutions 2016

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Forschung

Entwicklung

Planung/Steuerung

Fertigung

Montage

Lager

Logistik

SupplyChainManagement

Instandhaltung/Service

Qualitätsmanagement

Aktivitäten zu Industrie 4.0 im Unternehmen

Anwendung

Einführung/Rollout

Pilotierung/Testbereich

konkretePlanung

allgemeineInformation

keineAktivitäten

Aktivitäten zu Industrie 4.0


Welche Aktivitäten führen Sie zur Zeit in den folgenden Einsatzfeldern durch? (n=286-309)

5,33%

2,63%

6,72%

10,50%

36,77%

38,02%

Größere Unternehmen sind in ihren Aktivitäten deutlich weiter fortgeschritten als kleinere.

10

Chancen und Befürchtungen

der Industrie 4.0 -

Ergebnisse einer Befragung

von 498 Unternehmen


Chancen

Befürchtungen

11

Arbeitspolitische Themenfelder

im Kontext der Digitalisierung

Arbeitsschutz

Entgelt

Arbeitszeit

Arbeitsorganisation

Rechtlicher Rahmen

© Stowasser 2014 28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel

Volkswagen, 2015Quelle: Projekt FTF out of the box

Arbeitsgestaltung

Qualifikation/Qualifizierung

• Bewältigung der Digitalisierung

• Lebenslanges, flexibles Lernen

Digitale

Arbeits-

welt 4.0

13

Quelle: Fraunhofer COMEDD, 2013

Quelle:

SEW 2016

14

Strukturelles Vorgehen und Arbeitsweise


CNC Bearbeitungsmaschine

28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - KielFoto: BG Bau 2014Foto: Stowasser 2006

Foto: Stowasser 2006Foto: Fink 2014

Foto: Kroschke 201416

Arbeitsschutz und Kollaboration

von Mensch und Roboter

© ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel

Sichere Gestaltung der Zusammenarbeit von Mensch und Roboterohne Schutzraum

PRO:

Entlastung ergonomisch ungünstiger Tätigkeiten

Qualitätssteigerung durchPräzisionssteigerung

ZU BEACHTEN:

PsychologischeHemmschwelle

Zumutbarkeit, Ethik(z.B. KollisionSchmerzgrenzwerte)

Ungeklärte Fragen desArbeitsschutzes

Investitionen28.02.2017

Foto: Volkswagen AG 2013

17Foto: Fraunhofer IFF 2015

17

DGUV-Information

Kollaborierende Robotersysteme Planung von Anlagen mit der Funktion „Leistungs- und Kraftbegrenzung“

Entwurf 11/2015 FB HM-080

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Kollaborierende Robotersysteme können in der Funktion „Leistungs- und Kraftbegrenzung (Power and Force Limiting)“ ohne traditionelle Schutzeinricht-ungen wie Zäune und Lichtvoränge zum Einsatz kommen. Bezüglich der Anforderungen von Normen, Vorschriften und Verordnungen sowie der Nutzung von Forschungsergebnissen besteht ein Bedarf an praktischen Handlungsanleitungen für Hersteller, Systemintegratoren, Betreiber, Unfallversicherungs-träger und Zertifizierungsstellen.

Bild 1: Hinweisschild Kollaborierendes Robotersystem

1 Rechtsvorschriften und Normen

Kollaborierende Robotersysteme fallen unter den Gel-tungsbereich der EG-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG [1]. Sie müssen zum Bereitstellen auf dem Markt mit einer EG-Konformitätserklärung und einem CE-Zeichen ausgestattet sein. Die harmonisierten Europäischen Normen EN ISO 10218-1 [2] und EN ISO 10218-2 [3] lösen die sogenannte Vermutungswirkung aus. Bei Anwendung dieser Normen darf davon ausgegangen werden, dass die Anforderungen der EG-Maschinenrichtlinie eingehalten wurden.

Die Anforderungen speziell zu kollaborierenden Roboter-systemen sind in EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2 aufgrund dieser sehr neuen Technologie noch nicht voll-ständig.

Gleiches gilt für die DGUV-Information 209-074 „Industrieroboter“ [4].

Inhaltsverzeichnis

1 Rechtsvorschriften und Normen

2 Risikobeurteilung

3 Leistungs- und Kraftbegrenzung (Power an Force Limiting / PFL)

4 Anforderungen an die Roboter

5 Robotersystem (Applikation)

6 Bestimmung der biomechanischen Belastungen (Kraft und Druck)

7 Dokumentation und Kennzeichnung der Ausrüstung

8 Zusammenfassung und Anwendungsgrenzen

Im Rahmen der Technischen Spezifikation ISO TS 15066 [5] werden die Anforderungen derzeit weiterentwickelt. Insbesondere fließen in diese Technische Spezifikation auch Forschungsergebnisse ein. Nach Fertigstellung von ISO TS 15066 ist mit deren Inhalten eine Überarbeitung der Normen EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2 geplant.

Während dieser Phase und darüber hinaus sollen mithilfe dieser Fachinformation Hersteller, Systemintegratoren und Zertifizierer bei Entwicklung, Bau, Zertifizierung und Be-wertung von sicheren kollaborierenden Robotersystemen unterstützt werden.

2 Risikobeurteilung

Die Risikobeurteilung ist ein nach Maschinenrichtlinie erfor-derliches Dokument. Sie muss spätestens zum Zeitpunkt des Inverkehrbringens beim Maschinenhersteller bzw. Integrator verfügbar sein. Risikobeurteilungen für kolla-borierende Robotersysteme unterscheiden sich in der Vor-gehensweise grundsätzlich nicht von solchen für andere Maschinen oder Roboteranlagen. Beispiele für Risikobe-urteilungen befinden sich in [4].

Risikobeurteilungen für kollaborierende Robotersysteme sollten insbesondere die unmittelbare Nähe von Mensch und Robotersystem berücksichtigen und entsprechende Schutzmaßnahmen ableiten. Eine ausführliche Zusam-menstellung von möglichen Gefährdungen, die an kollabo-

DGUV Information,

Entwurf November 2015

© ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel28.02.2017

Foto: Kawasaki

Foto: Fraunhofer IAO 2015 18

Foto: Lockheed Martin 2014

Foto: Fraunhofer IPA 2015

Foto: Volkswagen 2015

18

Foto: Fraunhofer COMEDD, 2014

Foto: Google 2015

Foto: MPDV Microlab 20151928.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel

Arbeitsschutz und neue

Formen der Visualisierung


Sichere Gestaltung der Zusammenarbeit von Mensch und Datenbrillen

PRO:

Intuitive Informationsaufnahme

Beidhändige Tätigkeiten möglich

Effizienzsteigerung

Integration von weniger Qualifizierten

ZU BEACHTEN:

Psychologische Hemmschwelle

Mensch als Anhängsel(Autonomieverlust)

Ungeklärte Fragen desArbeitsschutzes (z.B. Tragedauer)

Investitionen

28.02.2017

Foto: Internetworld Business 2013

20


Wie sieht die „Büro-“Arbeit

der Zukunft aus?

GESTERN

HEUTE

MORGEN 21

Arbeitswelt 4.0 -

Starke Flexibilisierung der Arbeit


Flexibilität in Ort und Zeit – bei Berücksichtigung individueller Wünsche und Erfüllung der betrieblichen Belange

PRO:

Flexibilität für Unternehmen und

Menschen

Eigenverantwortlichkeit

Betriebliche Belange ausgefüllt

Kognitionsabruf bei Kreativberufen

ZU BEACHTEN:

neue Anforderungen an Führung und

Führungskultur

neue Anforderungen an das Arbeitszeitgesetz

verantwortlicher Umgang durch Arbeitgeberwie Arbeitnehmer

Wochenarbeitszeit & Ziele werden vereinbart

28.02.2017

Foto: ifaa 2017

22

Fo

to:

adim

as/F

oto

lia.c

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Prof. Dr.-Ing. Sascha Stowasser

[email protected]

www.arbeitswissenschaft.net

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