Titel mit logo/Titel durch Klicken hinzufügen · 2015-05-22 · Arbeit ändert sich:...

Seite 1 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

Industrie 4.0 Erfolgsfaktoren im Transformationsprozess Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Bauer, Dr.-Ing. Sebastian Schlund Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT, Universität Stuttgart 40. Congress der Controller, München, 20. April 2015


Wie die Digitalisierung unsere Welt verändert…

Websites, Blogs

Smartphone

E-Health

Emails

Cloud Computing Smart Energy

Big / Smart Data Edutainment

Social Media

Tablet E-Commerce

E-Banking

Digital Identity

Car2X VoIP-Software

Industrie 4.0

Webinare

RSS-Feeds Newsletter

Data Analytics

Wikis

Augmented Reality

Open Innovation

Kommunikation

Mobile Devices

Cybercrime IT-Sicherheit

E-Collaboration

Suchmaschinen

3D-Simulationen


Die treibenden Kräfte der Entwicklung

Vernetzung − Internet of

Everything − Cloud − Sensoren − Wireless and Mobile

Beispiele − Soziale Netze − Industrie 4.0 − Connected Devices/Cars − Smart Home/Smart City/Smart Grids − Smart Mobility/Smart Services

Bildquelle: Werner Sobek


Data Based Systems − Autonomik − Simulation − Big Data Analytics − Bio-Informatik

(extreme learning machines) − Selbstlernende Algorithmen − Sensordatenintelligenz

Beispiele − Automatisiertes Fahren − Selbstlernende Roboter − Leichtbauroboter − Sprach-/Gesichtserkennung − Lab-on-Chip − Drohnen

Schwarmintelligenz: 500 Roboter formen »Schraubenschlüssel«

Automatisierte Luftfracht: Dronenprototypen zu Lieferzwecken

Mensch-Maschine-Kooperation: Robo-Assistenten stürmen Fabriken


© M. Rubestein Harvard University


Beispiele − Social Communities − Start-up Communities − Business Portale − Co-Working − Co-Creation − Telework

Soziokulturelles − Individualisierung − Communities − Interdisziplinarität − Offene Systeme − Diversity − Work-Life-Integration



Beispiele − Collaboration Platforms − Customer Experience Centers − Bikesharing/Carsharing/Ridesharing

Ökonomisches − Digitale Geschäfts-

modelle − Open Innovation − Sustainability − Globale Wertschöpfung − Sharing Economy


Bildquelle: ubicentrex, Dassault


Die Entwicklung zur SMART COMPANY Ausgangspunkt Wertschöpfungskette

Open Innovation

Industrie 4.0 Smart

Logistics

Smart Services

Smarter Working

Smart Buildings

Quelle: Value Chain nach Michael Porter


Open Innovation Offene und vernetzte Innovationsstrategien

Open Innovation

Industrie 4.0 Smart

Logistics

Smart Services

Smarter Working

Smart Buildings

Größe des „Ideentunnels“

Kollaborative Innovationsprozesse „Coupled Innovations“ mit Netzwerkpartnern in Co-Development-Partnerschaften


Zunahme Abnahme

Neue Mobilitäts- und Logistikmuster Mobilität als Grundbedürfnis der modernen Gesellschaft

Weltweite Zunahme an Personen- und Güterverkehr

Luftfracht insbesondere für hoch- wertige und zeitkritische Güter (Anteil nach Warenwert am Außen- handel mit Ländern in Übersee 2007-2012: ca. 30% bei Export, ca. 26% bei Import)

Intermodale Mobilitätsmuster

Digitale Vernetzung des Verkehrs

Intelligente Logistiklösungen

Telematiksysteme und Autonomes Fahren

Neue Fahrzeugkonzepte und Antriebs-technologien – Elektromobilität

Absolute Zu-/ Abnahme des Inlandverkehrs bis 2020

PKW-Verkehr: +20% LKW-Verkehr: +34% Entwicklung betrifft neben Autobahnen insbesondere die Wachstumsregionen des so genannten C-Bereichs sowie Berlin mit dem Speckgürtel Schienenverkehr:

- Personen: +22,5% - Güter: +55%

Quelle: PTV AG

Quelle: acatech

Open Innovation

Industrie 4.0 Smart

Logistics

Smart Services

Smarter Working

Smart Buildings


Servicestrukturen als Wettbewerbsfaktor Beispiel Servisierung von Laden-Backautomaten

Herausforderungen im Service:

Entwicklung von Service-Strukturen für rasantes Produktwachstum

Aufbau von Remote-Service-Strukturen für vergleichsweise günstige Maschinen

Leistungsfähiges mobiles Internet ermöglicht völlig neue Service-Angebote

Mobile Internet Connection

Open Innovation

Industrie 4.0 Smart

Logistics

Smart Services

Smarter Working

Smart Buildings


Struktur

Ort

Zeit

flexible Teams

mobil fest

flexibel

Nicht mehr die Menschen kommen zur Arbeit, sondern die Arbeit kommt zu den Menschen!

Das »klassische« Büro ist ein Relikt der Industriali-sierung, als Aktenschränke die Arbeitswelt beherrscht haben!

Arbeite wo Du willst,

wann Du willst, und mit wem Du willst.

fixe Strukturen

Arbeite an einem festen Ort,

zu festen Zeiten, in fixen Strukturen.

Smarter Working kommt Flexibilisierung von Arbeit in Ort, Zeit und Struktur

Zeitarbeit

Teilzeitarbeit

Gleitzeit

Vertrauensarbeitszeit

Telearbeit

Mobile Arbeit

Arbeitnehmer-ÜL

Werkverträge

Co-Working

Cloud Work

Open Innovation

Industrie 4.0 Smart

Logistics

Smart Services

Smarter Working

Smart Buildings


Intelligente Arbeitsumgebungen Profilbasierte Steuerung von Arbeitsplätzen und Gebäudeinfrastruktur

Heizen nur bei

Anwesenheit

Lüftungs- und Fenstersteuerung

über Sensoren

Sensorische Luftbefeuchtung

Licht (profilbasiert)

Beschattung (profilbasiert)

Open Innovation

Industrie 4.0 Smart

Logistics

Smart Services

Smarter Working

Smart Buildings


Industrie 4.0 Kurze Einführung: Was ist Industrie 4.0?

Über IP-Adressen vernetzte Objekte mit eingebetteter Hard- und Software (Cyber-Physical Systems) interagieren mit ihrer Umwelt.

Die sich selbst organisierende Smart Factory bildet Vision und Gegenstandsbereich; ähnlich wie Smart Mobility, Smart Logistics, Smart Grid, Smart Building, Smart Health.

Nach Mechanisierung, Industrialisierung und Automatisierung wird der intelligenten Vernetzung der Industrie das Potenzial einer vierten industriellen Revolution zugetraut.

Unter dem Überbegriff »Industrie 4.0« wird die Digitalisierung der industriellen Wertschöpfung erwartet.

Industrie 4.0 bezeichnet die echtzeitfähige, intelligente Vernetzung von Menschen, Maschinen und Objekten zum Management von Systemen.

(in Anlehnung an Plattform Industrie 4.0; DB Research)

Open Innovation

Industrie 4.0 Smart

Logistics

Smart Services

Smarter Working

Smart Buildings


Industrie 4.0 schürt hohe Erwartungen Hohe Produktivitätssteigerungen erwartet

Durchgängig hohe Erwartungen an Effizienzsteigerung durch Industrie 4.0 – in der eigenen Produktion und über die gesamte Wertschöpfungskette.

(ingenics, 2014)


Industrie 4.0 schürt hohe Erwartungen Massive Investitionen vorgesehen

(PWC, 2014)

Deutsche Unternehmen erwarten Effizienz- und Umsatzsteigerungen und planen für Industrie 4.0-Lösungen Investitionen von 40 Mrd. EUR jährlich.


Für 47 Prozent der heutigen US-Beschäftigten ergibt sich ein hohes Risiko einer Digitalisierung/ Automatisierung der Arbeitstätigkeiten.

Konzept der technologie-verursachten Arbeitslosigkeit Keynes (1933), Ricardo (1819)

»Der technologische Fortschritt überholt die Schaffung neuer Arbeitstätigkeiten und Arbeitsplätze.«

(Technological Unemployment)

Steigendes Substitutionsrisiko durch Automatisierung

Arbeit verändert sich …mal wieder.

Quelle: Frey, Osborne: The Future of Employment, 2013


Beschreibungsdimensionen von Arbeit …spannen den zukünftigen Gestaltungsraum auf.

Führung*

Beschäftigungsform*

Arbeitsumgebung*

Arbeitsorganisation*

Arbeitsaufgabe*

Arbeitstätigkeiten*

Arbeitsmittel/ -schnittstellen*

Arbeitsraum/ -platz*

Qualifizierung*

ARBEIT*

*ändert sich

Mensch*


Arbeit ändert sich: Arbeitsaufgabe 4.0 Ergebnisse der IAO-Studie »Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0«

Markt verlangt stärker individualisierte und kostengünstige Produkte an.

Montagewirksame Varianten nehmen tendenziell zu.

Ansprüche an die Flexibilität der Anlagen, der Mitarbeiter und der Materialbereitstellung nehmen zu.

Akzeptierte Lieferzeiten und Bestellmengen nehmen weiter ab.

Qualitätsansprüche bleiben mindestens gleich.

Die Belegschaft wird im Durchschnitt älter.

Neue Technologien und mehr »Intelligenz« halten Einzug in die Fabrik.

t

Komplexität

=

Quelle: Fraunhofer IAO: Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0; 2013


Arbeit ändert sich: Arbeitsaufgabe 4.0 Arbeit wird flexibler – in Zukunft noch kurzfristiger als heute

Wie wichtig ist der flexible Einsatz Ihrer Produktionsmitarbeiter heute und in fünf Jahren?

(sehr) wichtig 94,1%

»Flexibilität war für die Firmen immer ein Thema. Es kommt heute hinzu, dass die Mitarbeiter Flexibilität fordern. Arbeitszeit und Lebenszeit sind heute wesentlich stärker verquickt als früher. Volatile Märkte und ein starres System, was die Arbeitszeit betrifft – das passt nicht zusammen.« (Hr. Glatz, VDMA)

96,8%

heute in 5 Jahren

27%

von Monat zu Monat

56%

von Woche zu Woche

47%

von Tag zu Tag

15%

innerhalb eines Tages

11%

60% 44%

41%

So viele Unternehmen…

…haben heute starke Schwankungen im personalseitigen

Kapazitätsbedarf.

…sehen zukünftig verstärkt

kurzfristigere Schwankungen.



Die Übernahme von Aufgaben für die Produktentwicklung erzeugt heute hohe Abstimmungsaufwände in der Produktion.

ja

teils/teils

nein

49,8%

28,4%

21,8%

+ 11,6% Unternehmen mit Kapazitätsschwankungen von Tag zu Tag + 8,2% …, die heutige Flexibilitätsinstrumente als unzureichend bezeichnen

+ 6,1% …, die eine zunehmend mobile IKT-Nutzung der Produktions-MA erwarten

Arbeit ändert sich: Arbeitstätigkeiten 4.0 Aufgaben der traditionellen Produktionsarbeit werden wegfallen; neue werden hinzukommen

Quellen: Fraunhofer IAO: Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0; 2013; Universal Robots, Fraunhofer IPA, ABB


Arbeit ändert sich: Arbeitsmittel/Arbeitsschnittstellen 4.0 Mobiles Internet und mobile Endgeräte verbessern die Produktionsarbeit

Der Einsatz mobiler Endgeräte eröffnet neue Möglichkeiten bei der Nutzung der aktuellen Produktionsdaten.

Ja

teils/teils

Nein

72,7%

19,0%

8,3%

»Ein anderes Thema ist der Datenschutz. Wie viel Intelligenz darf man den Objekten belassen, welche Daten sind aus Wett-bewerbsgründen schützenswert, welche braucht man später, um z. B. Remote- Wartung durchführen und Zusatzdienste anbieten zu können. Und schließlich muss das Thema Haftung neu überdacht werden.« (Prof. Kagermann, acatech)



Arbeit ändert sich: Arbeitsraum 4.0 Kontextbasierte Informationsbereitstellung durch Interaktion von Werkstückträgern, Arbeitsplatz und Mitarbeiter


Arbeit ändert sich: Arbeitsumgebung 4.0 Nutzungszyklen von Infrastruktur verkürzen sich weiter

Nutzungs-/ Lebenszyklus Gebäude

Produkte/ Technologien

Prozesse/ Akteure

2020 2025 2030 heute

IT/ Software

Sanierung/ Umnutzung

Neubau

Umnutzung/ Rückbau und

Recycling


Kundenauftrag: 50 Getriebe bis Montag

Ich kann diesen Samstag arbeiten.

Samstag geht leider nicht.

Zusatzschicht am Samstag durchführen

Einsatzanfrage auf Smartphone

»Meistercockpit« für Einsatzanfragen

Regeln des intelligenten Assistenten:

wer kann, wer darf, wer soll, wer möchte arbeiten

Arbeit ändert sich: Arbeitsorganisation 4.0 Steuerung der Personalflexibilität in der Produktion


Die Mitarbeiter bekommen eine Einsatzanfrage auf ihre mobilen Endgeräte…

Anfrage senden!

Anfrage beantworten.

Anwendungsbeispiel »Schicht-Doodle«

»Meistercockpit« für Einsatzanfragen


Zusagen

Absagen

Ich kann diesen Samstag arbeiten.

Samstag geht leider nicht.

Status der Anfragen und

Rückmeldungen

…und entscheiden kooperativ und dezentral!

Anwendungsbeispiel »Schicht-Doodle«


»KapaflexCy«: Arbeitswissenschaftliche Sicht

Hybrid Mobile Clients

Hybrid Container

Mobile HTML5UI Components

Web View

Cloud Application Server (CPS-Engine)

Backend systems

Identity Manage-

ment

R

Desktop Browser

HTML5UI Components

R

R

REST https

Native Mobile Clients

R

Native libs(e.g. Phone, SMS)

R

Internet(Cloud Connector)

Internet(Cloud Connector)

Push Client

Priority-Rules

R

RR

Push-Service

Mail-Service

Mail Client

Even

t-Cha

nnel

EnterpriseWeb Application

Navigation

Voting

Reporting

Customizing

ConditionHandling

Database

Control

Business

Physic

Cyber-World

(Cloud)

Backend systems

te et(C oud Co ecto

Adaptive

Prioritätsregeln

Planspiel zur Partizipation Mitarbeiter

Quantitative Bewertung der Flexibilitätsdimension

Einsatzszenarien und Flexibilitätsanalysen


Arbeit ändert sich: Qualifikation 4.0 Handlungskompetenzen und Fachwissen gleichermaßen gefordert

Die Einführung von Industrie 4.0 erfordert vom Produktionsmitarbeiter folgende Kompetenzen:

Quellen: Ingenics/Fraunhofer IAO: Industrie 4.0 – Eine Revolution der Arbeitsgestaltung; 2014


»Die Fabrik der Zukunft ist genauso menschen-leer wie heutige Büros papierlos sind.«

(Bernhard Diegner, ZVEI – aus IAO-Studie »Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0«)

© James Thew


Wachsende Weltbevölkerung

Alterung der Gesellschaften

Schrumpfende Bevölkerungen

Anwachsende Migrationsströme

Selbstbestimmtes Leben bis in hohe Alter

Gute geistige und körperliche Fitness

Zweiter Aufbruch in der Rentenphase

Female Shift – Frauen auf dem Vormarsch

Generation Y mit neuen Vorstellungen einer flexiblen und selbstbestimmten Lebens- und Arbeitsweise

Entwicklungen im Zuge des demografischen Wandels Nicht nur die Arbeit, sondern auch die Menschen ändern sich

Die Unterschiede zwischen den Lebenswelten von junger und mittlerer Generation sind im Vergleich zu früher…

Basis: Bundesrepublik Deutschland, Bevölkerung ab 14 Jahre, in Prozent, Nicht dargestellt: Unentschieden, keine Angabe Quelle: Jacobs Krönung-Studie, Institut für Demoskopie Allensbach, 2013

Es entsteht eine hohe Diversity in der Gesellschaft: Junge und Alte, Frauen und Männer, unterschiedliche Kulturen, Religionen und Lebensanschauungen.


Auswirkungen auf die Beschäftigung In der Einschätzung scheiden sich die Geister

Horst Neumann Personalvorstand Volkswagen AG

»Wenn in naher Zukunft die geburten- starken Jahrgänge – die Baby-Boomer – in Rente gehen, kann deren Arbeit durch Roboter kompensiert werden. Es muss kein Personal wegrationalisiert werden, und wir können junge Leute einstellen.«

Kollege Computer: Wahrscheinlichkeit, dass Jobs innerhalb von 20 Jahren durch Maschinen ersetzt werden

Quelle: C. Frey and M. Osborne »The Future of Employment: How Susceptible are Jobs to Computerisation?«; Technology Review, Economist, 1/2014; WirtschaftsWoche, Nr. 5, 26. Januar 2015

Quelle: Stuttgarter Zeitung, Nr. 2, 03. Januar 2015


Der Mensch steht weiter im Mittelpunkt Erweiterte Entscheidungs- und Beteiligungsspielräume für die Beschäftigten sowie Möglichkeiten zur Belastungsregulation

Physische Assistenz

durch Fähigkeitsverstärker

Innovative Lernformen:

Mobil, personalisiert, situationsadaptiv

Wartungs- und Planungsassistenz:

Lokationsbasiert, kontextadaptiv

Vernetztes Arbeiten durch multimodale Mensch-Maschine-

und Mensch-Mensch-Interaktion

Menschliche Fähigkeiten:

Kreativität, Intuition, Lernfähigkeit, Erfahrungswissen,

Umgang mit Komplexität, Zusammenhänge erkennen


Auf dem Weg in Richtung Industrie 4.0: Eine Transformationsroadmap


Thesen zum Abschluss

1. Die Digitalisierung und Automatisierung der industriellen Wertschöpfung sind in vollem Gang und versprechen weiteres hohes Produktivitätspotential.

2. Werden 4.0-Produktivitätspotentiale realisiert

braucht es bei gleicher Auslastung zukünftig weniger Mitarbeiter und

werden durch Produktivität und Innovation neue Arbeitsplätze entstehen.

3. Ein Verzicht ist keine Option: Wenn nur Wettbewerber aus anderen Ländern die Industrie 4.0 gestalten, gefährdet Deutschland in großem Umfang Arbeitsplätze.

4. Industrie 4.0 ist die große Chance, um

die Produktionsarbeit besser zu gestalten und

die gesellschaftlichen Herausforderungen erfolgreich zu meistern.


Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Bauer Fraunhofer IAO Nobelstraße 12 70569 Stuttgart Tel: +49 711 970-2090 [email protected] http://www.iao.fraunhofer.de

Kontakt

Dr.-Ing. Sebastian Schlund Fraunhofer IAO Nobelstraße 12 70569 Stuttgart Tel: +49 711 970-2065 [email protected] http://www.iao.fraunhofer.de

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