»Produktionsarbeit 4.0« – Bisherige Forschungsphasen

In der Forschungsphase (09/2015 – 08/2017) werden zwei zentrale Anwendungsbereiche der Produktionsarbeit 4.0 bearbeitet.

1. Smarter Arbeitsplatz:

Wie sieht ein manueller Arbeitsplatz in der Produktion unter Industrie 4.0-Paradigmen aus? Welche konkreten Anwendungsfälle und Technologien werden relevant? Wie verändern sich die Aufgaben und Tätigkeiten von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern?

2. Arbeitsorganisation 4.0:

Wie entwickelt sich die Arbeitsorganisation in der Industrie 4.0? Welche Applikationen können (Arbeits-)Prozesse unterstützen? Wie kann die Arbeitsorganisation 4.0 in die bestehende IT-Infrastruktur eingebunden werden?

Im Verbund konzipieren und entwickeln Sie ganzheitliche Lösungen in den Anwendungsbereichen »Smarter Arbeitsplatz« und »Arbeitsorganisation 4.0«. Das Fraunhofer IAO begleitet das Projekt arbeitswissenschaftlich. Die Forschungsergebnisse werden in einem Schulungskonzept für Industrie 4.0 zusammengefasst. Als Partner profi tieren Sie darüber hinaus von Informationen und Newslettern zum Thema Industrie 4.0, Besuchen bei Best-Practice-Unternehmen und dem Austausch mit Unternehmen aus der Branche.

Laufzeit Phase II

2 Jahre (09/2015 – 08/2017)

Partner

Fraunhofer IAO sowie rund zehn Industrie- und Verbandspartner

Forschungsbeitrag

25 000 € pro Partnerunternehmen und Jahr

Sind Sie neugierig geworden?

Wenn das Innovationsnetzwerk »Produktionsarbeit 4.0« und die beschriebenen Projektinhalte Ihr Interesse geweckt haben, kontaktieren Sie uns!

Gern erläutern wir Ihnen im persönlichen Gespräch Ihre Möglichkeiten, als Partner vom Innovationsnetzwerk »Produktionsarbeit 4.0« zu profitieren.

Arbeitspaket 1 – Konzept und Anwendungsfallsystematik

• Aufbau und Erprobung einer praktikablen Methodik zur systematischen Identifikation von 4.0-Anwendungsfällen
• Konzeption von 4.0-Anwendungsfällen sowie umsetzungsbegleitender Soll-/Ist-Vergleich der Erwartungen
• Arbeitswissenschaftliche Einschätzung von Lösungen zur Umsetzung
• Ausarbeitung individueller Einführungspläne für 4.0-Projekte

Arbeitspaket 2 – Umsetzungsbegleitung und Entwicklung eines Demonstrators

• Unterstützung bei der technologischen Konzeptentwicklung
• Umsetzungsberatung und Begleitung bei 4.0-Projekten
• Schaffung von Mitarbeiterakzeptanz für die geplanten Projekte der Netzwerkpartner durch Rollenspiele und Lessons Learned
• Realisierung von 4.0-Anwendungsfällen zu Demonstrations- und Testzwecken im Zukunftslabor des Fraunhofer IAO
• Vermittlung eines Ausrüsternetzwerks für 4.0-Umsetzungen

Arbeitspaket 3 – Entwicklung eines Schulungskonzepts für Industrie 4.0 (»Führerschein 4.0«)

• Bedarfsanalyse für relevante Schulungsinhalte
• Schulungskonzept für Arbeitsplaner und Manager mit den folgenden sowie weiteren Themen:
• Überblick relevanter Technologien und Use Cases
• Auswirkungen der Industrie 4.0 auf die Arbeit
• Befähigung der Teilnehmer zur Umsetzung von 4.0-Projekten
• Akzeptanzsicherung und Change Management

Arbeitspaket 4 – Informationsmanagement und Öffentlichkeitsarbeit

• Monatlich erscheinender Industrie 4.0-Newsletter mit aktuellen Artikeln, Buchneuerscheinungen und Veranstaltungshinweisen
• Bis zu sieben Gesamtprojekttreffen mit Best-Practice-Besuchen
• Diskussion von Querschnittsthemen zu Industrie 4.0, z.B. IT-Security, Umgang mit personenbezogenen Daten und Kompetenzentwicklung
• Öffentlichkeitsarbeit durch Vorträge auf Fachveranstaltungen, Publikationen und gemeinsame Pressemitteilungen

In der ersten Forschungsphase (10/2013 – 3/2015) lag der Fokus des Innovationsnetzwerks auf der Herstellung eines Themenverständnisses für die Industrie 4.0 sowie auf der Entwicklung und Bewertung potenzialträchtiger Industrie 4.0-Anwendungsfälle.

Erste Demonstratoren und Leuchtturmprojekte wurden aus dem Innovationsnetzwerk heraus gestartet und prototypisch bei den Partnern sowie im Zukunftslabor »Industrie 4.0« des Fraunhofer IAO umgesetzt.

Wie sieht die Produktionsarbeit der Zukunft aus? Was hat »Industrie 4.0« damit zu tun? Welche Rolle spielt dabei der Mensch?

Diese Fragestellungen stehen im Mittelpunkt des Innovationsnetzwerks »Produktionsarbeit 4.0«. Mit arbeitswissenschaftlich fundierten Methoden untersucht das Fraunhofer IAO, zusammen mit Partnern aus Industrie und Verbänden, praxisrelevante Anwendungsfälle und deren Potenziale für das neue Produktionsparadigma »Industrie 4.0«.

Unter dem Begriff »Industrie 4.0« wird aktuell der Einzug des Internets in die Produktion propagiert. Im Internet der Dinge und Dienste ist es möglich, reale Produkte oder Produktionsverfahren zu verbinden und auf völlig neue Weise mit Informationen anzureichern. Maschinen, Anlagen, Produkte, Behälter und Werkzeuge kommunizieren untereinander und mittels mobiler Endgeräte, wie Smartphones oder Tablets, auch mit den Mitarbeitern, die so in ihrer alltäglichen Arbeit besser unterstützt werden können. Die Produktion variantenreicher, komplexer und kundenindividueller Produkte wird so drastisch vereinfacht. Produktionsprozesse werden transparenter und durch selbstkonfigurierende Komponenten hochgradig wandlungsfähig. Der Einsatz von Produktionsressourcen wird hochflexibel und in nahe Echtzeit gesteuert. Neue Servicekonzepte und Geschäftsmodelle erscheinen möglich.

Zielsetzung

Im Verbund mit interessierten Industrieunternehmen und Verbänden werden unter der Leitung des Fraunhofer IAO maßgeschneiderte »Industrie 4.0«-Anwendungsfälle erarbeitet und durch Trendstudien sowie einem Marktüberblick zu relevanten Technologiefeldern wissenschaftlich abgesichert. Die Netzwerkpartner profitieren von einem hohen Wissensaustausch, regelmäßigen Best-Practice Besuchen und einem wissenschaftlich betreuten Ansatz zu Industrie 4.0. Neue Fragestellungen können außerhalb des operativen Betriebs und ohne betriebliche Beschränkungen diskutiert und erforscht werden. Wir bieten ein einzigartiges »Industrie 4.0«-Anwendungsfeld für die Entwicklung neuer Produkte oder Prozesse. Durch die Arbeit im Netzwerk haben die Partner die Möglichkeit, die Zukunft der Produktionsarbeit aktiv mitzugestalten und Ihr Unternehmen als Themen-Leader zu positionieren. Das Fraunhofer IAO bietet dafür, neben der Infrastruktur, jahrelange Erfahrung und Expertise auf dem Gebiet der arbeitswissenschaftlichen Gestaltung von Produktionssystemen.

Gemeinsam mit den Partnern werden wir am Fraunhofer IAO das Zukunftslabor Industrie 4.0 einrichten. Damit schaffen wir eine Plattform, um konkrete Anwendungsfälle der Partner nach dem Industrie 4.0-Prinzip im Verbund zu erforschen und zu demonstrieren. Das Innovationsnetzwerk bietet die Chance, für eines der aktuell meist diskutierten Produktionsthemen relevante Fragestellungen schnell zu bearbeiten und zusammen mit den Partnern in die Anwendung zu kommen. 

Ablauf und inhaltliche Schwerpunkte

In der Forschungsphase 1 legen wir den Fokus auf die Entwicklung und Bewertung von Industrie 4.0-Anwendungsfällen bei den teilnehmenden Unternehmen und die Absicherung der Erkenntnisse über wissenschaftliche Studien. Hierzu werden, neben der Analyse und Bewertung relevanter Technologien und Produkte, weitere wichtige Aspekte der Produktionsarbeit der Zukunft untersucht. Die genauen Inhalte werden zusammen mit den Partner abgestimmt, vom Fraunhofer IAO bearbeitet, und in regelmäßigen Projekttreffen vorgestellt und weiter ausdefiniert. Mögliche Forschungsfelder im Hinblick auf Industrie 4.0 und die Produktionsarbeit der Zukunft sind:

• Einsatzgebiete mobiler Geräte
• Fabrik 4.0
• Intelligente Objekte
• Flexibler Kapazitätseinsatz
• Benutzerakzeptanz
• Führung und Spielregeln

Partner und teilnehmende Organisationen

• Alfred Kärcher GmbH & Co. KG
• Arbeitgeberverband Gesamtmetall e.V.
• Fujitsu Technology Solutions GmbH
• IG Metall
• Institut für angewandte Arbeitswissenschaft e. V.
• MTU Aero Engines AG
• ROTA YOKOGAWA GmbH & Co. KG
• SAP AG
• Siemens AG
• Südwestmetall - Verband der Metall- und Elektroindustrie Baden-Württemberg e. V.
• U.I. Lapp GmbH

Unter dem Begriff »Industrie 4.0« wird der Einzug des Internets in die Produktion und die damit verbundene Digitalisierung der  Wertschöpfungskette verstanden. Industrie 4.0 steht damit für die echtzeitfähige, systemübergreifende Vernetzung von Menschen, Maschinen und Objekten und die intelligente Nutzung daraus entstehender Informationen.

Obwohl der Wandel zur Industrie 4.0 übergreifend für Produktionsbetriebe wichtig ist, sind die vielen Aktivitäten dazu noch nicht gebündelt. Vielmehr fi nden diese momentan noch in verschiedenen Teilbereichen statt: Anwendungsfälle werden erdacht, Technologien entwickelt, Schnittstellen und Standards (Enabler) geschaffen – gleichzeitig erörtern Unternehmen, wie sich Qualifi kationen und Kompetenzen, Spielregeln und vieles mehr ändern müssen.

Industrie 4.0 ist heute bereits sichtbar. Erste Unternehmen sind den Wandel zu einer vernetzten Fabrik strategisch angegangen. Im Produktionsumfeld gibt es erste Demonstratoren sowie Erfahrungen in der Praxis.

Im nächsten Schritt geht es darum, Industrie 4.0 in den Unternehmen zu verankern. Daher gehen wir anhand zweier relevanter Themen den ganzen Prozess von der Konzeption einer 4.0-Fabrik bis zur Umsetzung an. Am Beispiel der Themenschwerpunkte »Arbeitsorganisation 4.0« und »Smarter Arbeitsplatz« analysieren wir, welche Vorteile die intelligente Vernetzung für die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bringt, an welchen Punkten Unternehmen das System gestalten können und was sich durch den Wandel zur smarten Fabrik für Unternehmen ändert.

Der Verlauf der letzten Jahre mit der größten Wirtschaftskrise nach dem zweiten Weltkrieg und der anschließenden rasanten wirtschaftlichen Erholung hat gezeigt, dass die Produktion ein Garant für die stabile Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft ist. Volatile Märkte, neue, global agierende Marktteilnehmer, schnelllebige Absatzmärkte, kundenspezifi sche Produkte und diffizile Produktionsprozesse erfordern jedoch flexiblere und reaktionsfähigere Produktionssysteme und -mitarbeiter. Gleichzeitig gilt es, das Niveau der Produktivität und Qualität unverändert hoch zu halten.

Neue Wege versprechen aktuelle technische Entwicklungen wie Industrie 4.0, flexible Low-Cost-Automation und die Nutzung von Mobilgeräten und Social Media – auch im Produktionsbereich. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage »Wie wird die Produktionsarbeit der Zukunft aussehen?«

Das Fraunhofer IAO hat in einer Studie dazu folgende Leitfragen untersucht:

• Welche Entwicklung der Produktionsarbeit erwarten deutsche Produktionsunternehmen?
• Welche Lösungsansätze für erfolgreiche Produktionsarbeit ergeben sich durch den Einsatz neuer Technologien, wie z. B. von Mobilgeräten, Cyber-Physischen- Systemen (CPS) und Social Media in der Produktion?
• Wie wird sich der Megatrend Flexibilität auf die Produktionsarbeit auswirken?

Die Studie »Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0« wendet sich an Leser aus dem produzierenden Gewerbe sowie technologieorientierten Branchen. Im Besonderen sind Führungskräfte, Fachkräfte und Berater angesprochen sowie alle Personen, die an einem Zukunftsbild der Produktionsarbeit in Deutschland interessiert sind oder dieses mitgestalten wollen.

Zielsetzung

Das Ziel dieser Studie war die Identifikation erfolgskritischer Faktoren für eine innovative und wettbewerbsfähige Produktionsarbeit der Zukunft.

Vorgehen

Basis der Studie war eine zweiteilige Befragung. 661 produzierende Unternehmen nahmen zunächst an einer kombinierten postalischen und Online-Befragung teil. Bei drei von vier der Teilnehmenden handelte es sich um Geschäftsführer, Produktionsoder Werkleiter. Ergänzend dazu wurden Interviews mit 22 namhaften Experten der deutschen Produktion durchgeführt, darunter Vertreter innovativer Produktionsund High-Tech-Unternehmen, führende Wissenschaftler aus den Themengebieten Produktionsarbeit und Industrie 4.0 sowie Verbands- und Gewerkschaftsvertreter.

Ergebnisse

Die zentralen Ergebnisse der Studie lassen sich in acht Hauptaussagen zur Erwartungshaltung an die Produktionsarbeit der Zukunft zusammenfassen:

• Automatisierung wird für immer kleinere Serien möglich – dennoch bleibt menschliche Arbeit weiterhin wichtiger Bestandteil der Produktion.
• Flexibilität ist nach wie vor der Schlüsselfaktor für die Produktionsarbeit in Deutschland – in Zukunft aber noch kurzfristiger als heute.
• Flexibilität muss in Zukunft zielgerichtet und systematisch organisiert werden – »Pauschal-Flexibilität« reicht nicht mehr aus.
• Industrie 4.0 heißt mehr als CPS-Vernetzung. Die Zukunft umfasst intelligente Datenaufnahme, -speicherung und -verteilung durch Objekte und Menschen.
  
• Dezentrale Steuerungsmechanismen nehmen zu. Vollständige Autonomie dezentraler, sich selbst steuernder Objekte gibt es aber auf absehbare Zeit nicht.
• Sicherheitsaspekte (Safety und Security) müssen schon beim Design intelligenter Produktionsanlagen berücksichtigt werden.
• Aufgaben traditioneller Produktionsund Wissensarbeiter wachsen weiter zusammen. Produktionsarbeiter übernehmen vermehrt Aufgaben für die Produktentwicklung.
• Mitarbeiter müssen für kurzfristigere, weniger planbare Arbeitstätigkeiten on-the-job qualifiziert werden.

Fazit

Die Ergebnisse spiegeln die vorhandene Erwartungshaltung in Theorie und Praxis. Sie dienen als Anstoß und Diskussionsgrundlage, um die Produktionsarbeit in Deutschland nachhaltig wettbewerbsfähig zu gestalten. Mit der Studie trägt das Fraunhofer IAO zur Beantwortung der Fragestellung bei: »Wie kann der erwartete Wandel erfolgreich gestaltet und in die zukünftige Arbeitswelt im Unternehmen umgesetzt werden?«

Mitgestalten möglich

Das Fraunhofer IAO startet ab 2013 das »Innovationsnetzwerk Produktionsarbeit 4.0«, in dem Industrieunternehmen und Forschungspartner gemeinsam an Antworten und Lösungen für die Zukunft der Produktionsarbeit in Deutschland arbeiten. Mit dem »Zukunftslabor Industrie 4.0« schafft das Fraunhofer IAO die Möglichkeit, Anwendungsfälle für Ihre Produktion nach dem Industrie 4.0- Prinzip zu erforschen, z. B. die Schnittstelle zwischen dem arbeitenden Menschen und der intelligent vernetzten Industrie 4.0. Seien Sie dabei, wenn die Zukunft der Produktionsarbeit erforscht wird!

Weitere Informationen

Diskutieren Sie mit uns die Zukunft der Produktionsarbeit im IAO-Blog unter: http://blog.iao.fraunhofer.de.