Migrationsunterstützung für die Umsetzung menschzentrierter Cyber-Physical Systems

Transkript

1 MyCPS Migrationsunterstützung für die Umsetzung menschzentrierter Cyber-Physical Systems Smart Devices im Kontext menschzentrierter cyber-physischer Systeme M. Sc. Sven Schuler Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO Anwendungspartner Entwicklungspartner Forschungspartner Assoziierte Partner Fraunhofer Folie 1

2 Profile des Fraunhofer IAO und IAT, Universität Stuttgart Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO Kooperationsvertrag Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT, Universität Stuttgart Gründung: IAO 1981 IAT 1991 Institutsleitung: Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Bauer (seit 10/2013) Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Dieter Spath ( /2013) Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. e.h. mult. Dr.-Ing. h.c. mult. Hans-Jörg Bullinger ( ) Finanzvolumen und Mitarbeiter (2014): 34,3 Mio., davon 35% im Auftrag der Wirtschaft 560 Mitarbeiter Fraunhofer Folie 2

3 Kurze Einführung in Industrie 4.0 Was ist Industrie 4.0? 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] 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 industrielle Revolution. Fraunhofer Folie 3

4 Wandel im Verhältnis von Mensch und Arbeitswelt Technik, Organisation und Mensch in einem neuen Dreiklang Beherrscher Kapitän Dirigent Aufgaben von Produktions- und Wissensarbeitern wachsen weiter zusammen Indirekte Tätigkeiten wachsen überproportional an im Verhältnis zu direkten Routinetätigkeiten und einfache Fach- und Sacharbeit ersetzt durch Maschinen Neue Formen der Kommunikation, Kollaboration und Kooperation Zunahme von Entscheidungsspielräumen und dispositiver Aufgaben Neue Qualifikationsanforderungen: Digitalkompetenz in allen Bereichen Fraunhofer Folie 4

5 Strategiefelder für Arbeiten 4.0 im Kontext der digitalen Transformation hin zu einer Industrie 4.0 Mensch Gesundheit Diversity Gesellschaft Mobiles und vernetztes Arbeiten Führung Arbeitsziel Inhaltliche und zeitliche Flexibilität Flexible Beschäftigungsformen Beschäftigung ARBEITEN 4.0 Arbeitstätigkeiten Mensch-Roboter- Kollaboration On-the-job Qualifizierung Arbeitsmittel Mobile Devices Agile und flexible Kapazitätssteuerung Organisation Arbeitsort Individualisierbarer Arbeitsplatz Fraunhofer Folie 5

6 Verbundprojekte Industrie 4.0 Forschung auf dem betrieblichen Hallenboden Akronym Titel Koordination Projektstart JUMP 4.0 STEPS Mobile Jobeinplanungs-Unterstützung für den Meister in der Produktion für Industrie 4.0 Sozio-technische Gestaltung und Einführung Cyber- Physischer Produktionssysteme unter Berücksichtigung nicht F&E-intensiver Unternehmen Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) Topstar GmbH ADAPTION ADAPTION Reifegradbasierte Migration zum CPPS Festo Lernzentrum Saar GmbH CPPSprocess-Assist CPPS-basierte Assistenzsysteme für die Prozessindustrie GESA Automation GmbH CyProAssist Fertigungsassistenzsystem SITEC Industrietechnologie GmbH Intro 4.0 Befähigungs- und Einführungsstrategien für Sartorius Lab Instruments GmbH & Co.KG Industrie 4.0 KoSyF Kollaborativ-synchronisierte Fertigung ZF FRIEDRICHSHAFEN AG MyCPS Migrationsunterstützung für die Umsetzung menschzentrierter Cyber-Physical Systems Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) RetroNet Retrofitting von Maschinen und Anlagen PI Informatik GmbH IQ40 Einführung intelligenter Qualitätsregelungssysteme IPRI-International Performance Research durch vernetzte Wertschöpfung Institut ggmbh NewiP Neue Wege der informationsgeführten Produktion XENON Automatisierungstechnik GmbH ScaleITShopfloor Scalierende IKT zur Produktivitätssteigerung in der Mechatronik-Fertigung Carl Zeiss 3D Automation GmbH Fraunhofer Folie 6

7 Forschungsprojekt mycps Beitrag zum Zukunftsprojekt»Industrie 4.0«Ziel: Gestaltung neuer Vertrauensgrenzen zwischen Mitarbeitern und Unternehmen als notwendige Voraussetzungen für Industrie 4.0-Technik auf dem betrieblichen Hallenboden Beitrag zum Zukunftsprojekt»Industrie 4.0«Systematische Realisierung von bewerteten Anwendungsfällen auf dem Hallenboden: In Fertigung, Montage, Intralogistik und PPS TOOLBOX zur Einführung von Industrie 4.0 Verbreitung der Lösungen in Unternehmen und Netzwerken sowie über Schaufenster und Multiplikatoren Partizipative Einbeziehung und Aktivierung der Mitarbeiter und Betriebsräte Duale Schulungs- und Beratungsangebote für die Einführung von Industrie 4.0 Anwendungspartner Entwicklungspartner Forschungspartner Assoziierte Partner Fraunhofer Folie 7

8 MyCPS Ausgangssituation Ausgangsthese: Auch die Fabrik 4.0 wird als soziotechnisches System gestaltet. Mens ch»die Fabrik der Zukunft ist genauso menschenleer wie heutige Büros papierlos sind.«bernhard Diegner, ZVEI (IAO-Studie»Produktionsarbeit der Zukunft Industrie 4.0«) Technik Industrie 4.0 auf dem betrieblichen Hallenboden Organis ation Fraunhofer Folie 8

9 Gestaltungsspielräume menschzentrierter CPS Forschungsfragen im Projekt Welche Kompetenzen und Qualifikationen w erden benötigt? Wie muss die Interaktion gestaltet sein? Welche Lösung sollte als erste umgesetzt werden? Wie gehe ich mit flexibleren Änderungen auf dem Shopfloor um? Wo liegt der Mehrw ert ITgetriebener Lös ungen? Welche Aufgaben verschwinden, wandeln sich oder kommen neu hinzu? Welche (Mitarbeiter-) Daten werden verwendet? Welche Umsetzungslösung w ird akzeptiert? Wie werden Mitarbeiter bei der Gestaltung beteiligt? Wie sieht die Arbeitsteilung zwischen Mensch und Maschine aus? Welche Infrastruktur w ird benötigt? Wie sieht ein integriertes IT- Sicherheitskonzept aus? Quelle: Fraunhofer IAO Fraunhofer Folie 9

10 MyCPS Anwendungsfälle im Überblick Systematische Realisierung von 7 menschzentrierten Use-Cases Digitales Shopfloor-Management Digitale Shopfloor-Tafel zur Ressourceneinplanung, Monitoring von Aufträgen, Flexibler Personaleinsatz in der Produktion Umsetzung mobiler Interaktion und Integration von Funktionalitäten aus dem Work-Life Bereich Digital Total Productive Maintenance Digitalisierung der vorbeugenden/präventiven Wartung und Instandhaltung Digitale Informationsbereitstellung Bereitstellung von Fertigungsinformationen in der Schaltschrankmontage mit Smartglasses Mensch-Roboter-Kollaboration Kombination Mensch & Maschine/Montage System mittels Leichtbauroboter für den industriellen Einsatz Intelligentes Werkzeugmanagement Mobile aufgabenbezogene Informationsbereitstellung bei Fertigungs- und Instandhaltungsprozessen Menschzentrierte Intralogistik Gamification, Wearables, Indoor-Lokalisierung Fraunhofer Folie 10

11 Flexibler Personaleinsatz in der Produktion Umsetzung mobiler Interaktion und Integration von Funktionalitäten aus dem Work-Life Bereich Ausgangssituation Schwierigkeiten bei der Anpassung an schwankende Auftragslagen Erhöhter Aufwand bei der Personalplanung Fortschreitende Entgrenzung zwischen Arbeit und Freizeit Erfolgreicher Testlauf von KapaflexCy Ziele des Anwendungsfalls Partizipative Einführung Verbesserung der Gleitzeitaufteilung im Schichtbetrieb Entkoppelung der Arbeitszeit von starren Schichtzeiten Selbstorganisierte Schichtplanung Fraunhofer Folie 11

12 Flexibler Personaleinsatz in der Produktion Umsetzung mobiler Interaktion und Integration von Funktionalitäten aus dem Work-Life Bereich Vision des flexiblen Personaleinsatzes als digitale Transformation der Schichtarbeit Lösen der traditionellen starren Schichtzeiten in der Produktionsarbeit Plattform als SaaS für Angestellte der Produktion auf Smart Devices Selbstorganisierte Personaleinsatzplanung der Beschäftigten Bild: Fraunhofer Folie 12

13 Menschzentrierte Intralogistik Ausgangssituation Arbeitsgestaltung und Arbeitsbeanspruchung erlauben dynamische Verteilung von Arbeitsaufgaben Hohe Affinität und Motivation für sportliche Aktivitäten der Logistikmitarbeiter Aktuelle Smart Devices und Healthy-Trends ermöglichen neue Use-Cases Ziele des Anwendungsfalls Die Vitaldaten und Wunschziele beeinflussen den Prozess Schutz vor Überbeanspruchung des Mitarbeiters Optimierte Verteilung der Kommissionieraufträge Bild: Screenshot Firma Viastore Homepage Fraunhofer Folie 13

14 Menschzentrierte Intralogistik Vision der menschzentrierten Intralogistik Verknüpfung der arbeitsbezogenen Tätigkeiten mit vitalen Indikatoren (Herzfrequenz, Schritte, ) Betriebliches Gesundheitsmanagement on the Job durch Smart Devices Dynamische personenindividuelle Verteilung der Arbeitsaufgaben unter Berücksichtigung von Vitaldaten Beanspruchung = Vitaldaten Belastung = Arbeitsaufgabe Individuelle Voraussetzungen Bild: Rohmert, W.: Das Belastungs-Beanspruchungs-Konzept. In: Zeitschrift für Arbeitswissenschaft 38 (1984), S Bild: Screenshot SAP Firma Viastore Fraunhofer Folie 14

15 MyCPS Ausblick Bereitstellung einer webbasierten Migrationstoolbox Reifegradmodell zur Bestimmung der Readiness für Industrie 4.0-Projekte Checklisten für Industrie 4.0 Projekte Vorlagen bspw. für Betriebsvereinbarungen Technologische Informationen für Industrie detailliert aufbereitete Industrie 4.0 Anwendungsfälle Vorgehensmodelle zur Realisierung von Industrie 4.0 Projekten Empfehlungen für partizipative Einbeziehung und Aktivierung der Mitarbeiter Dos & Don ts FAQ Verbreitung der Ergebnisse über Industriearbeitskreis sowie Schaufensterfabriken Zukunftslabor Industrie 4.0 am Fraunhofer IAO in Stuttgart Erweiterung der Zukunftsfabrik bei Wittenstein bastian in Fellbach Verteiltes Anwendungszentrum Industrie 4.0 bei den Projektpartnern Fraunhofer Folie 15

16 Future Work Lab Innovationslabor für Arbeit, Mensch und Technik am Standort Stuttgart Erfolgreiche Indus triearbeit v on m orgen erleben, erfahren und ges talten Demonstratorenwelt mit drei»arbeitswelt der Zukunft Parcours«Beratungszentrum»Fit für die Arbeit der Zukunft«Ideenzentrum für Arbeitsforschung Partner-Netzwerk für Ausstatter und Nutzer- Netzwerk für produzierende Unternehmen Fraunhofer Folie 16

17 Future Work Lab Impressionen der Eröffnungsfeier YouTube-Video Offizielle Homepage Fraunhofer Folie 17

18 Kontakt M. Sc. Sven Schuler Fraunhofer Institut IAO CT Production Excellence Tel: +49 (0)711 / sven.schuler@iao.fraunhofer.de Fraunhofer Folie 18