Industrie 4.0: Die nächste industrielle Revolution ...€¦ · • Stärkere interdisziplinäre...
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Industrie 4.0:
Die nächste industrielle Revolution?
Konsequenzen für die berufliche
Bildung
Institut für Bildung, Beruf und Technik
Abteilung: Technik und ihre Didaktik
Prof. Dr. Lars Windelband
Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd
Institut für Bildung, Beruf und Technik
Abteilung Technik und ihre Didaktik
6. Engineering- und IT-Tagung
Die digitale Arbeitswelt gestalten!
am 9.-11. September 2014, Rüsselsheim
Prof. Dr. Lars Windelband Technik und ihre Didaktik 12.09.2014
Gliederung
1. Einleitung „Industrie 4.0“
2. Studie zum „Internet der Dinge“
3. Entwicklungsstand in den Unternehmen
4. Mensch-Maschine-Betrachtung
5. Zukunftsszenarien
6. Konsequenzen für die berufliche Bildung
7. Schlussfolgerungen/Ausblick
Prof. Dr. Lars Windelband Technik und ihre Didaktik 12.09.2014
Prof. Dr. Lars Windelband Technik und ihre Didaktik 12.09.2014
Paradigmenwechsel in der Industrie
Durch zentrale Paradigmenwechsel in der Industrie verändern sich die
Grundlagen der Produktion:
1. Auflösung der klassischen Produktionshierarchie von zentraler
Steuerung hin zu dezentraler Selbstorganisation,
2. Technologische Verschmelzung von physikalischen und virtuellen
Welten,
3. Entstehen intelligenter Produkte (Smart Products),
4. Produkt lenkt den Produktionsprozess,
5. Flexibilisierung mit höheren Kundenanforderungen möglich.
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Hersteller gibt Ziel und Transportbedingungen vor
Sensoren überwachen den Zustand der Fracht
Der Kunde wird über
die Ankunftszeit und den Frachtzustand informiert
Disponent koordiniert die Aufträge
Kommunikation über Serviceorientierte
Schnittstellen
Repräsentation der Seonsordaten in einem
Wissensmodell
Selbst-steuerung weist dem Fahrer den
Weg
Zusammenwirkung verschiedener Technologien im “Internet der
Dinge” in der Logistik – Netzwerk von intelligenten Objekten
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Ziel der Studie QinDiLog
• zukünftige Qualifikationsanforderungen bei beruflichen Tätigkeiten
auf mittlerer Qualifikationsebene für die Nutzung des Internets der
Dinge im Bereich der Distributionslogistik
• veränderten Qualifikationserfordernisse für betroffene Zielgruppen
Zielgruppe
• mittlere Beschäftigtenebene aus den Bereichen Logistik und
Verkehrstelematik: Fachkräfte (Ausbildungsberufe oder Abschlüsse
auf Meister- bzw. Technikerniveau)
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Entwicklungsstand in den Unternehmen
Anwendungen des „Internet der Dinge“ sind in den Unternehmen der
Logistikbranche noch nicht angekommen.
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Schlussfolgerungen aus QinDiLog
• Eine Umsetzung und Implementierung des „Internet der Dinge“
in der Praxis wird noch ein paar Jahre benötigen.
• Aktuell kann man eher von einem „Intranet der Güter“
sprechen.
• Bisherige Umsetzungen zum „Internet der Dinge“ verändern
die Arbeits- und Geschäftsprozesse in den Unternehmen
bisher nur gering (Teilprozesse werden vernetzt).
• Hindernisse bei der Umsetzung: Fehlen einheitlicher
Standards, teilweise negative Kosten/Nutzen-Einschätzung,
Unsicherheit Datenschutz/Datensicherheit, unterschiedliche
Interessen innerhalb der Prozessketten.
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„Industrie 4.0“ und die Fachkräfte
Welche Rolle habe die Fachkräfte in der Zukunft?
Gerade weil das Bild der „Industrie 4.0“ von einer smarten
Fabrik ausgeht, in der alle Teile miteinander kommunizieren und
sich selbständig regulieren können, stellt sich die Frage: Was
bleibt da noch für die Fachkräfte zu tun? Wird der alte Traum
der menschenleeren Fabrik auf Basis der neuen Techniken
wahr – und damit zum Albtraum für die Fachkräfte?
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Technologieoptionen für die Zukunft
Technologien im Zeitalter „Industrie 4.0“ bieten Optionen
in folgende zwei Richtungen:
• die Technologien mit einem offenen
Informationssystem werden so entwickelt und
konfiguriert, dass auf dieser Basis der Mensch die
Entscheidungen trifft oder
• eine restriktive, kontrollierende Technologie wird
umgesetzt, die auf der Basis von automatisch
generierten Informationen eigenständig, selbständig
Entscheidungen trifft.
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Automatisierungsszenario
Automatisierungsszenario: „Industrie 4.0“ lenkt die
Fachkräfte.
Die Arbeit im Zeitalter „Industrie 4.0“ wird vollkommen
konstruktiv bestimmt. Fachkräfte werden mit Informationen
nicht versorgt und verfügen über keine Kompetenzen.
Die entstehende Kompetenzlücke bedingt, dass nur eine
von Computern gelenkte Gestaltung von Arbeitsprozessen
zielführend ist.
Prof. Dr. Lars Windelband Technik und ihre Didaktik 12.09.2014
Werkzeugszenario/Assistenzszenario
Werkzeugszenario: Die Fachkräfte lenken „Industrie 4.0“.
„Industrie 4.0“ ist die zentrale Domäne der Fachkräfte z.B.
in der Logistik oder der Produktion. Die Fachkompetenz
der Fachkräfte wird bei jedem Auftrag benötigt.
Die Kompetenzanforderungen setzen voraus, dass die
notwendigen Informationen zur Beherrschung der
Arbeitsprozesse bereitgestellt werden und für die
Kompetenzentwicklung passende Qualifizierungsansätze
zur Verfügung stehen.
Prof. Dr. Lars Windelband Technik und ihre Didaktik 12.09.2014
Quelle: Wahlster, DFKI
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Konsequenzen für die technische Bildung
„Werkzeug-/Assistenzmodell“:
• Bei dem der Mitarbeiter selbstständig, unterstützt durch eine
Assistenzsystem, seine Aufgaben umsetzt, erhöhte
Komplexitäts-, Problemlösungs-, Lern- und vor allem auch
Flexibilitätsanforderungen für den Mitarbeiter.
• Hohe Diagnosekompetenz zur Interpretation der Daten und
technischen Informationen zur Wartung, Service und Reparatur,
• Es steigt der Bedarf an Überblickswissen und Verständnis
über das Zusammenspiel aller Akteure im Geschäftsprozess.
• Stärkere interdisziplinäre Zusammenarbeit aller Fachdisziplinen
(Logistik, Produktionstechnik, Automatisierungstechnik,
Informatik),
• Gefahr: Mitarbeiter verlieren zunehmend den Überblick über den
komplexeren Gesamtprozess – Prozesscontroller gewinnt an
Bedeutung.
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Interdisziplinäres Qualifikationsprofil: Prozesscontroller
hält Einzug
Qualifikationsanforderungen „Prozesscontrollers“:
• spezifisches Wissen für logistische Prozesse oder Produktionsprozesse
• Wissen zur Erschließung und Optimierung von Logistik-
/Produktionsprozessen,
• Fachwissen über Programmiersprachen, IT- und Netzwerktechnik
• Produktkenntnisse zu Auto-ID-Systemen (RFID- oder Barcodesysteme),
Sensorik und eingebetteten Systemen (Speicher, Prozessor und/oder
programmierbar)
• Wissen über Softwareinstallation, Softwaretechnik, Software-Engineering
• Kenntnisse zur Datenbankadministration, -management, -organisation
und zum Datenschutz und Informationssicherheit.
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Quelle: Wahlster, DFKI
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Konsequenzen für die technische Bildung
„Automatisierungsmodell“:
• Arbeit wird weiter standardisiert, digital quantifiziert, zu Parametern
innerhalb von Algorithmen strukturiert . Die Mitarbeiter wären nur
noch vernetztes Rädchen in einer „unmenschlichen
Cyberfabrik“, ohne nennenswerte Handlungskompetenzen,
entfremdet vom eigenen Arbeitsprozess durch eine fortschreitende
Virtualisierung von Geschäfts- und Arbeitsvorgängen.
• Digital basierter Taylorismus 4.0 wäre eine Neuauflage der Spaltung
zwischen Kopf- und Handarbeit.
• Gefahr: Denn auch in hochkomplexen, virtuellen Systemen wird es
Unvollkommenheiten, Störungen und Prozessunsicherheiten geben,
die menschlicher Interventionen bedürfen (Quelle: Kurz 2013).
Prof. Dr. Lars Windelband Technik und ihre Didaktik 12.09.2014
Wohin geht die Entwicklungsrichtung durch „Industrie 4.0“
• „Automatisierungsmodell“, Wenn die Steuerung der
Prozesse und Entscheidung allein von den IT-Systemen
umgesetzt wird, gehen die Anforderungen zurück.
• „Werkzeugmodell“, bei dem der Facharbeiter selbstständig
unterstützt durch eine Assistenzsystem seine Aufgaben
umsetzt (Diagnose- und Problemlösekompetenzen
steigen).
• Kurz- und mittelfristig wird das Arbeitsvolumen der
Beschäftigten sinken bei gleichzeitig steigenden
Qualifikationsanforderungen (Routinetätigkeiten weniger –
Spezialfälle erfordern höhere Qualifikationsanforderungen).
• Beschäftigte verlieren zunehmend den Überblick über den
komplexeren Gesamtprozess.
Prof. Dr. Lars Windelband Technik und ihre Didaktik 12.09.2014
Reflektion eigener Mitgestaltungsmöglichkeiten
Mitverantwortung für die Zukunftsentwicklung
Möglichkeiten zur Mitgestaltung
Entwicklung hin zu „Industrie 4.0“ Intelligente Objekte, mobile Geräte, Internet der Dienste, Cyber-Physical-Systems, …
Arbeits-, Organisation-
und Technikentwicklung
Mitwirkung des Menschen Gestaltungskompetenz, Entscheidungskompetenz, Persönlichkeitsentwicklung,
Technologie-Bewertungskompetenz, Wertevorstellungen…
Bild: Bosch Rexroth
Denker/Lenker
Mensch als …
Roboter
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Prof. Dr. Lars Windelband
Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd
Institut für Bildung, Beruf und Technik
Abteilung: Technik und ihre Didaktik
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