Industrie 4.0: Die nächste industrielle Revolution? Konsequenzen für die berufliche Bildung

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1 Institut für Bildung, Beruf und Technik Abteilung: Technik und ihre Didaktik 6. Engineering- und IT-Tagung Die digitale Arbeitswelt gestalten! am September 2014, Rüsselsheim Industrie 4.0: Die nächste industrielle Revolution? Konsequenzen für die berufliche Bildung Prof. Dr. Lars Windelband Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd Institut für Bildung, Beruf und Technik Abteilung Technik und ihre Didaktik

2 Gliederung 1. Einleitung Industrie 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

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4 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.

5 Zusammenwirkung verschiedener Technologien im Internet der Dinge in der Logistik Netzwerk von intelligenten Objekten Kommunikation über Serviceorientierte Schnittstellen Disponent koordiniert die Aufträge Selbststeuerung weist dem Fahrer den Weg Hersteller gibt Ziel und Transportbedingungen vor Sensoren überwachen den Zustand der Fracht Der Kunde wird über die Ankunftszeit und den Frachtzustand informiert Repräsentation der Seonsordaten in einem Wissensmodell

6 Ziel der Studie QinDi Log 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)

7 Entwicklungsstand in den Unternehmen Anwendungen des Internet der Dinge sind in den Unternehmen der Logistikbranche noch nicht angekommen.

8 Schlussfolgerungen aus QinDi Log 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.

9 Quelle: mannbeisstfilm.de Quelle: dpa / Jan Woitas 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?

10 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.

11 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.

12 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.

13 Quelle: Wahlster, DFKI

14 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.

15 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.

16 Quelle: Wahlster, DFKI

17 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).

18 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.

19 Reflektion eigener Mitgestaltungsmöglichkeiten Mitverantwortung für die Zukunftsentwicklung Entwicklung hin zu Industrie 4.0 Intelligente Objekte, mobile Geräte, Internet der Dienste, Cyber-Physical-Systems, Arbeits-, Organisationund Technikentwicklung Denker/Lenker Mensch als Roboter Bild: Bosch Rexroth Mitwirkung des Menschen Gestaltungskompetenz, Entscheidungskompetenz, Persönlichkeitsentwicklung, Technologie-Bewertungskompetenz, Wertevorstellungen Möglichkeiten zur Mitgestaltung

20 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Prof. Dr. Lars Windelband Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd Institut für Bildung, Beruf und Technik Abteilung: Technik und ihre Didaktik