Computer mit Augen, Ohren und Verstand

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1 2. Fachtagung Digitalisierung in der Lebens- und Arbeitswelt Herausforderungen PH-Schwäbisch Gmünd Auswirkungen der Digitalisierung auf die Aus- und Weiterbildung Presenter: Prof. Dr. Dr. h. c. Georg Spöttl Prof. Dr. Lars Windelband Computer mit Augen, Ohren und Verstand Quelle: IBIBA_Vortrag_DFKI-Handout 1

2 Statements zur Digitalisierung Deutschland fällt bei der digitalen Entwicklung weiter zurück (Expertenkommission für Forschung und Entwicklung, EFI, 2016). Bei der Flugzeugwartung ist der Computer mittlerweile mindestens so wichtig wie der Schraubenschlüssel. Beim A350 sind Messparameter aufzunehmen. Das Thema Digitalisierung ist der entscheidende Mega-Trend in der Branche. (Bußmann, Vorstand Lufthansa Technik, 2016). Wer vorsieht, ist Herr des Tages Digitalisierung erfordert vorausschauendes Handeln. (Esser, BIBB, 2015). Deutsche erkennen die weltverändernde Kraft der Künstlichen Intelligenz nicht. (J. Schmidhuber, 2016) Qualifizierung: Entwicklungsetappen seit den 1950er Jahren 1. Zeitraum 1950 bis 1980: Die funktionale, auf Komponenten fokussierte Qualifizierung 2. Zeitraum 1980 bis 1995: Die auf die Computertechnologien fokussierte Qualifizierung (C-Techniken) 3. Zeitraum 1995 bis 2010: Die auf IT- und Qualitätsanforderungen ausgerichtete Qualifizierung 4. Zeitraum 2010 bis heute: Virtuelle Vernetzung der Produktion Qualifizierungsrichtung (Kompetenzentwicklung!) noch offen 2

3 Rolle des Menschen in Industrie 4.0 Georg Spöttl Industrie 4.0 & Vernetzung Wo bleibt der Mensch? Der Facharbeiter? Intelligentes Produkt - Kommunikation mit P-Anlage Vernetzte Maschinen Beschäftigte/ Fachkräfte kommunizieren mit Menschen, nutzt Assistenzsysteme wie Produkten und Maschinen - Agumented Reality - Datenbrillen wie Google Glas, - Tablets, Smartphones Dingliche Welt verschmilzt mit einer virtuellen Welt der Daten und des Internet! 3

4 Entwicklungsrichtungen von Industrie 4.0: Rolle des Menschen? Arbeitsteilung zwischen Mensch und Maschine zwei Fragen zur Klärung: wie viel Technik soll es sein? wie viel Mensch darf es (noch) sein? Automatisierungsszenario: Vernetzung lenkt die Fachkräfte. Werkzeugszenario: Die Fachkräfte lenken die Automatisierung Untersuchung mit Bezug zur Facharbeit 4

5 Forschungsfragen Welche Wirkungen hat die Einführung vernetzter und dynamischer Produktionssysteme auf Qualifikations-, Kompetenz- und Berufsprofile und auf Fachkräfte, Meister/-innen und Techniker/-innen der Metall- und Elektroindustrie? Welche Kompetenzen sind beim Arbeiten in hochautomatisierten, vernetzten Produktionssystemen erforderlich? Welche Konsequenzen haben veränderte Arbeitsorganisationsformen? Werden neue Wissensund Könnens -Formen notwendig? Sind Industrie 4.0 Berufsbilder nötig? Quelle: bayme vbm Studie Industrie 4.0 Untersuchungsdesign Literaturanalyse Fallstudien Expertengespräche Expertenworkshop 1 Expertenworkshop 2 Experten -runde Studienergebnisse Veröffentlichung am 19. April 2016 Weitere Informationen unter: Quelle: bayme vbm Studie Industrie 4.0 5

6 Ergebnisse schlaglichtartig Diffusionsstufen der Technologien Experteneinschätzung Sensorik/ Aktorik (Vernetzung CPS) 4 Datensicherheit (Datenhoheit) 3 Vernetzung (gesamte Wertschöpfungskette) 2 Experten 1 Arbeitsplatzintelligenz CPS (Anteil Mensch-Technik) Funktechnik (Kommunikation) Cloud Computing (Datenspeicherung, Datengeschwindigkeit) Big Data (Datenanalyse) Quelle: bayme vbm Studie Industrie 4.0 6

7 Sind Arbeitsplatzverluste zu erwarten? Pessimistische Prognosen: weitreichende Arbeitsplatzverluste Ca. 50% aller Berufe sind automatisierungsgefährdet, Insbesondere Routinetätigkeiten im unteren (mittleren) Bereich unterliegen der Automatisierung (An- und Ungelernte!). Optimistische Prognosen: Zugewinn an Arbeitsplätzen Fast neue Arbeitsplätze in der Industrie in 10 Jahren Steigende Nachfrage nach höheren Qualifikationen Kompensationsprognose Bis 2025: Verlust von Jobs und Gewinn von Jobs (Quelle: IAB/BIBB 2015, S. 63) Quelle: bayme vbm Studie Industrie 4.0 Tendenzielle Aussagen bei unseren eigenen Erhebungen: Unternehmen, die I 4.0 einsetzen Trend A: Unternehmen mit geringer Industrie 4.0 Dichte Stagnation bis leichtes Anwachsen bei den hoch qualifizierten Facharbeitern, merklicher Produktivitätszuwachs. Trend B: Unternehmen mit hoher Industrie 4.0 Dichte Zunahme der oberen Qualifikationsebene um 20% bis 30% (gut qualifizierte Facharbeiter, Meister, Techniker ), (Vollkommener) Abbau der gering Qualifizierten (An- und Ungelernte). Trend C: Unternehmen ohne Industrie 4.0 Keine Veränderungen in der direkten Produktion, jedoch in der indirekten (z. B. Stellen für Implementierung von Industrie 4.0). Fachkräfte mit einer auf Industrie 4.0 ausgerichteten Ausbildung werden sehr gute Beschäftigungs- und Karrierechancen eingeräumt! Quelle: bayme vbm Studie Industrie 4.0 7

8 Anforderungen..Veränderungen Veränderungen Facharbeit Anlageninstandhaltung, Lesen und interpretieren von Betriebsdaten der Anlagen, Fehlerbehebung in Sensorik/ Aktorik (Signalverarbeitung beherrschen). Störungssuche und deren Ursachen an Anlagen hoher Komplexität, die immer mehr mit anderen Maschinen/Anlagen vernetzt sind. Aneignung von Wissen über Internet, Handbücher, Datenblätter, Wissensforen. Prozessoptimierung selbstständig unterstützen, Informationsbeschaffung sicherstellen und aus dem täglichen Tun Ideen zur Verbesserung einbringen. Hybride Aufgabenwahrnehmung der Fachkräfte an Anlagen (mechanische, elektrische/elektrotechnische und softwarebasierte Aufgaben) Quelle: bayme vbm Studie Industrie 4.0 Die handwerklichen Aufgaben wie Futterwechsel, Maschinen umzurüsten, Service- und Reparaturaufgaben wahrzunehmen bleiben (Fall A, D P-Leiter) Wir sind für das Materialauffüllen genauso zuständig, wie dass wir Störungen in der Mechanik beheben. Wenn es dann tiefer, elektrisch ist, dann haben wir noch einen elektrischen Service vor Ort. Also, in elektrische Schaltschränke dürfen wir als Mechaniker nicht rein, da brauchen wir den Service vor Ort. Auch bei den Programmen der Kamera-Systeme, da gibt es Serviceleute, Wir halten die ganze Maschine am Laufen. Fehler, die durch die SPS verursacht werden, solche Fehler beheben wir. (FA IM) Man muss sich auskennen, welche Prozesse an den einzelnen Stationen erledigt werden, wie wird es erledigt, mechanisch, elektrisch,, was sind für Bauteile verbaut und dann braucht man je nach Fehler den man beheben will die Ausbildung Pneumatik, Hydraulik, Mechanik, Elektrik. (FA) 8

9 Von Facharbeitern/Meistern/Technikern genannte Aufgaben bei Einführung von Industrie 4.0 Kenntnisse in Informations- und Produktionstechnologien Kenntnisse von Softwarestrukturen Hybride Aufgabenwahrnehmung Erfahrung mit mechatronischen Anlagen Nutzerfreundliche Oberflächen gestalten Beherrschen PC-gesteuerter Endkontrolle der Produkte Mitgestalten von Software Programme bei Bedarf ändern Parametrieraufgaben durchführen Selbstständig entscheiden Beherrschung komplexer Anlagen (2 Jahre Erfahrung) Aneignung von Wissen über Internet, Handbücher, Datenblätter, Wissensforen Beherrschung von Prozessen und Technologien (Laser, Umformtechnik etc.) Befähigung zur Anlagenoptimierung Lesen und Bewerten von Maschinendaten und bei Bedarf Eingriff in die Maschine Lesen von Live-Bildern aus der Maschine und Korrektur der Abläufe 1 stimme nicht zu; 2 stimme teilweise zu; 3 stimme zu; 4 stimme voll zu Quelle: bayme vbm Studie Industrie 4.0 Berufe Szenarien 9

10 Szenarien Szenario 1: Keine Veränderung von Berufsbildern Szenario 2: Berufsbilder ändern Szenario 3: Kombination von Berufsbildern (Hybrid) Szenario 4: Berufsbild Industrie 4.0 schaffen Das Neue: Perspektivwechsel in Aus- und Weiterbildung Die softwaretechnische Vernetzung mit den zugehörigen CPS- Elementen verbreitet sich kontinuierlich. Maschinen müssen mit zunehmender Diffusion von Industrie 4.0 immer mehr von der Vernetzung, den CP-Systemen, der Software und der Prozesseinbettung her gedacht und betrachtet werden. Dadurch verändert sich die Interaktion zwischen Mensch und Maschine erheblich. Quelle: bayme vbm Studie Industrie

11 Konsequenz: Der realistische Weg Nr. Generische Handlungsfelder Zielfunktion 1 Anlagenplanung Anlagensimulation 2 Anlagenaufbau Anlagenvernetzung 3 Anlageneinrichtung und Inbetriebnahme Datenverfügbarkeit von Sensor- Aktor- und Prozess- daten in Produktionssystemen 4 Anlagenüberwachung Echtzeitdaten überwachen, analysieren 5 Prozessmanagement Prozesssicherheit garantieren durch Störungsbeseitigung 6 Datenmanagement Maschinendaten sichern für Qualität 7 Instandhaltung Daten für Instandhaltung nutzen 8 Instandsetzung Reparaturabhängigkeiten aufgrund von Vernetzungen 9 Störungssuche und Störungsbehebung Diagnose, Störungssuche an den vernetzten Anlagen Quelle: bayme vbm Studie Industrie 4.0 Notwendige Veränderungen in der Ausbildung Spezialisierung erst nach der Ausbildung - Entwicklung vom Anfänger zum Experten (Weiterbildung, z.b. Techniker) dass nach der Erstausbildung noch ein bis zwei Jahre nötig sind, um in die Anlagen tief reinzukommen, um deren Funktion zu verstehen, und vor allem um Erfahrungen mit Fehlern und Fehlerbildern zu sammeln. (Fall C) Anreicherung und Modernisierung der produktionstechnischen Berufe um Aspekte von Industrie 4.0 Von Bedeutung sind: objektorientierte Programmierung, kennen und nutzen von Cloud-Lösungen, einfachere Kenntnisse von Data-Analytics, Kenntnis von Konzepten der Rechnerkonfiguration, Umgang mit statistischen Methoden der Qualitätssicherung, Verständnis von Kommunikationsnetzen, erschließen von komplexen Anlagen (Fall C) Prozessverständnis neu formulieren Vernetzung muss in Mittelpunkt der Ausbildung gestellt werden Fachkräfte müssen Anlagen und deren Funktion von den Prozessen und der Software her denken und optimieren. (Experten-Workshop) Quelle: bayme vbm Studie Industrie

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 12