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1 Arbeit und Industrie 4.0 Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Bauer Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart Stuttgart, 16. April 2015 Seite 1

2 Treiber der Transformation Mensch und Gesellschaft Technologien Working smarter Business Seite 2

3 Mensch und Gesellschaft Entstehung einer hohen Diversity Individualisierung durch neue Werte und Lebensstile Die Unterschiede zwischen den Lebenswelten von junger und mittlerer Generation sind im Vergleich zu früher Alterung der Gesellschaft im Zuge demografischen Wandels Etablierung der Digital Natives im Berufsleben Neues Gesundheitsbewusstsein mit Blick auf physische und psychische Gesundheit Quelle: Jacobs Krönung-Studie, Institut für Demoskopie Allensbach (2013); Basis: Bundesrepublik Deutschland, Bevölkerung ab 14 Jahre, in Prozent, Nicht dargestellt: Unentschieden, keine Angabe Ausländische Bevölkerung in Deutschland nach der Region ihrer Herkunft (Stand ) Soziale und kulturelle Vielfalt birgt Chancen und Konfliktpotenziale Migrationen Deutschland 2013: Einwanderer Auswanderer Quellen: Statista-Dossier»Bevölkerung in Deutschland I«; Mediendienst Integration, 2014 Seite 3

4 Die treibenden Kräfte der digitalen Transformation Hyper-Connectivity und Lernende Systeme Vernetzung Internet of Everything Cloud Computing Sensoren überall Wireless and Mobile Flächendeckende Breitbandinfrastruktur Learning Machines Autonomik Simulation Big Data Analytics Selbstlernende Algorithmen Quanten-Computing Bio-Informatik (extreme learning machines) Seite 4

5 Technologischer Fortschritt Gewaltige Umbrüche in einer digital vernetzten Welt Verschmelzen von realer und virtueller Welt»Intelligence everywhere«aufkommen einer neuen IT-Realität Quelle: Gartner: Top 10 Strategische Technologietrends Computing Everywhere Das Internet der Dinge 3D-Druck Neue Formen der Datenanalyse Kontextbasierte Systeme Smart and Thinking Machines Cloud Computing Software-defined Applications and Infrastructures Web-Scale IT Risikobasierte Sicherheits- und Schutzmaßnahmen Seite 5

6 Die 4. Industrielle Revolution Erste Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)»Modicon 084«1969»Smart Factory«4. Industrielle Revolution auf der Basis von Cyber- Physical Systems Erster mechanischer Webstuhl 1784 Fließband bei Ford, Anfang 20. Jh. 3. Industrielle Revolution durch Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion 2. Industrielle Revolution durch Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion mit Hilfe von elektrischer Energie 1. Industrielle Revolution durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft Grad der Komplexität Ende 18. Jh. Beginn 20. Jh. Beginn 1970er heute Beschäftigung Bestimmung Mitbestimmung Abstimmung/Kooperation Prozesse starr flexibel adaptiv in Echtzeit Ressourcen nach Prognose nach Verbrauch auftragsbezogen Quelle: DFKI Seite 6

7 Einschätzungen zur Wirtschaft 4.0 Große Chancen viel zu tun Beeinflusst die zunehmende Digitalisierung die Geschäfts- und Arbeitsprozesse der Unternehmen? Wie schätzen die Unternehmen den Stand der Digitalisierung insgesamt ein? (in Prozent) Digitaler Wandel erfasst die deutsche Wirtschaft auf ganzer Breite 74% rechnen mit einer Ausweitung der Innovationstätigkeiten zur Ausschöpfung der Möglichkeiten der Digitalisierung Quelle: IHK-Unternehmensbarometer zur Digitalisierung, Januar 2015; Basis: Umfrage vom 27. November bis 4. Dezember 2014; N = Unternehmen Seite 7

8 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. Seite 8

9 Digitale Kompetenz Qualifizierungsbedarf für Fachkräfte steigt massiv In welchen Bereichen sehen die Unternehmen Qualifizierungsbedarf für ihre Mitarbeiter? (in Prozent, Mehrfachantworten möglich) Quelle: IHK-Unternehmensbarometer zur Digitalisierung, Januar 2015; Basis: Umfrage vom 27. November bis 4. Dezember 2014; N = Unternehmen Seite 9

10 Industrie 4.0 Eine Revolution der Arbeitsorganisation?! Qualifikation und Kompetenzaufbau erforderlich Die Einführung von Industrie 4.0 erfordert vom Produktionsmitarbeiter folgende Kompetenzen: Quelle: Studienergebnisse: Ingenics AG und Fraunhofer IAO Seite 10

11 Industrie 4.0 in der Praxis: Anwendungsfälle Ganzheitliche Gestaltung guter Arbeit Physische Assistenz durch Fähigkeitsverstärker Gesunde und demografiefeste Arbeitsplätze ergonomisch, sicher und alter(n)sgerecht Wartungs- und Planungsassistenz lokationsbasiert, kontextadaptiv Vernetztes Arbeiten durch multimodale Mensch-Maschine- und Mensch-Mensch-Interaktion Innovative Lernformen mobil, personalisiert, situationsadaptiv Produktionssteuerung dezentral, flexible Kapazitäten, vollständiges Produktionsbild in Echtzeit Seite 11

12 Beispiel: Physische Assistenz durch kooperative Roboter Leichtbauroboter (LBR) in kooperativen Montageumgebungen (»Robokoop«) Bewerten der Einbindung des Menschen in Montageprozess und -organisation Gestaltung der Mensch-Roboter-Schnittstelle nach den Anforderungen und Fähigkeiten des Menschen Quelle: Götz KG Armaturen, Sicherheitsventilmontage 2014 Neues Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von LBR-Automatisierungen Erstellung eines Leitfadens zur Planung und Gestaltung der MRK Quelle: IAO/IAT, Bohrmaschinenmontage 2015 Konsortium: Fördergeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Montageanlagenbauer Sensor-Entwickler Anwender Begleitforscher assoziierte Partner Seite 12

13 Beispiel: Vernetztes Arbeiten Logistikaufgaben und Störungsbehebung mit Datenbrille Der Einsatz mobiler Endgeräte eröffnet neue Möglichkeiten bei der Nutzung der aktuellen Produktionsdaten. Ja 72,7% teils/teils 19,0% Nein 8,3% Quellen: Fraunhofer IAO: Produktionsarbeit der Zukunft Industrie 4.0; 2013 Seite 13

14 Beispiel: Produktionssteuerung Mitarbeiter bekommen Einsatzanfragen auf ihre mobilen Endgeräte Samstag geht leider nicht. Ich kann diesen Samstag arbeiten. Kundenauftrag: 50 Getriebe bis Montag Einsatzanfrage auf Smartphone Zusatzschicht am Samstag durchführen»meistercockpit«für Einsatzanfragen Seite 14

15 Automatisierung der Wissensarbeit Arbeitsteilung im Business Machine Age»Künftig gibt es zwei Kategorien von Menschen: jene, die Computern sagen, was sie tun sollen und jene, die von Computern gesagt bekommen, was sie tun sollen.«marc Andreessen, Mitgründer des Unternehmens Netscape Communications Corporation und Entwickler des Browsers Mosaic Herausforderungen: Maschinen erledigen Aufgaben mit Wiederholungscharakter und niedriger Komplexität. Hard- und Software wird eigenständig Planungsaufgaben erledigen. Wissensarbeiter mittlerer Qualifikation werden von Computern überwacht und gesteuert (»Human Automation«). Seite 15

16 Auswirkungen auf die Beschäftigung In der Einschätzung scheiden sich die Geister 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 Horst Neumann Personalvorstand Volkswagen AG»Wenn in naher Zukunft die geburtenstarken 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.«quelle: Stuttgarter Zeitung, Nr. 2, 03. Januar 2015 Seite 16

17 Gedanken und Impulse zum Abschluss 1.»Volatilität beherrschen Flexibilität gewährleisten«: Potenziale neuer Formen digitaler Kollaboration von Mensch und Maschine für optimierte Produktionsprozesse und effiziente Ressourcenplanung ausschöpfen 2.»Diversität und individuelle Bedürfnisse«: Beschäftigte als zentrales Kapital industrieller Wertschöpfung zeitgemäß qualifizieren und Kompetenzen stetig ausbauen 3.»Gestalten statt verwalten«: Tragfähige Geschäftsmodelle entwickeln und deren Mehrwert herausarbeiten 4.»Speed-up Erster sein«: Dynamik der IuK-Branche aufgreifen und auf die Produktion übertragen, um Leitmarkt und -anbieter zu sein 5.»Die Vision von Industrie 4.0 leben«: Pionierarbeit durch Vorreiterunternehmen leisten und deutsche Ingenieurskunst und Gründlichkeit um zielgerichtete Umsetzungsstärke anreichern Seite 17

18 Kontakt Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Bauer Fraunhofer IAO Nobelstraße Stuttgart Tel: Fax: Seite 18

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