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Seite 1 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Arbeitswelt im Wandel – Arbeiten 4.0
Dr.-Ing.
Manfred Dangelmaier
Tag der Arbeitssicherheit in Fellbach, 8. und 9. März 2017
Seite 2 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
1 Trends und
Herausforderungen
2 Disruption und
Innovation
3 Arbeit der Zukunft
Übersicht
4 Schlaglichter zum
Arbeitsschutz
Seite 3 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Megatrends als Treiber des Wandels Alles wird dynamischer, volatiler und verändert sich in enormem Tempo
Herausforderungen:
Diversity
Individualisierung
Work-Life-Integration
Gesundes Leben
Fachkräftemangel
Demografischer
Wandel
Quelle: Handelsblatt, Februar 2017; Bitkom, August 2016; OECD, Dezember 2016
Seite 4 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Beispiel: Großer Fachkräftemangel in Deutschland Unternehmen suchen Arbeitsmarkt vergeblich ab und sehen Business bedroht
Quelle: Handelsblatt, 15. Februar 2017
Leergefegt:
Nie seit der Wiedervereinigung war das Angebot an guten Jobs so hoch…
…und die Nachfrage danach so gering wie heute!
Seite 5 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Megatrends als Treiber des Wandels Alles wird dynamischer, volatiler und verändert sich in enormem Tempo
Herausforderungen:
Diversity
Individualisierung
Work-Life-Integration
Gesundes Leben
Fachkräftemangel
Demografischer
Wandel
Quelle: Handelsblatt, Februar 2017; Bitkom, August 2016; OECD, Dezember 2016
Leergefegt:
647.000 offene Stellen
auf dem Arbeitsmarkt
Herausforderungen: Internationalisierung
Veränderte Absatzmärkte
Verteilte Wertschöpfung
Konkurrierende Interessen
Migrationsströme
Globalisierung/
Glokalisierung
Seite 6 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Beispiel: Erhebliche Migrationsströme in OECD-Länder Immense Bevölkerungswanderungen im Zeitraum von 2001-2011
Quelle: OECD Science, Technology and Innovation Outlook 2016: Megatrends affecting science, technology and innovation; Dezember 2016
Wissensansturm:
31 Millionen hochqualifizierte Migranten
auf dem Weg in OECD-Länder
Seite 7 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Megatrends als Treiber des Wandels Alles wird dynamischer, volatiler und verändert sich in enormem Tempo
Herausforderungen:
Diversity
Individualisierung
Work-Life-Integration
Gesundes Leben
Fachkräftemangel
Demografischer
Wandel
Quelle: Handelsblatt, Februar 2017; Bitkom, August 2016; OECD, Dezember 2016
Leergefegt:
647.000 offene Stellen
auf dem Arbeitsmarkt
Herausforderungen: Internationalisierung
Veränderte Absatzmärkte
Verteilte Wertschöpfung
Konkurrierende Interessen
Migrationsströme
Globalisierung/
Glokalisierung
Herausforderungen:
Hyperkonnektivität
IT-Sicherheit und Standards
Digitalkompetenz
Neue Jobprofile
MMI/MRK, VR-/AR-Systeme
Digitale
Transformation
Wissensansturm:
31 Millionen hochqualifizierte
Migranten in OECD-Länder
(2001-2011)
Seite 8 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Beispiel: Digitale Technologien vor dem Durchbruch Digitalisierung der deutschen Wirtschaft schreitet voran
Quelle: Bitkom, 22. November 2016; Basis: Unternehmen aller Branchen ab 20 MA (n = 503)
Einsatz bzw. geplante Projekte digitaler Technologien:
Jedes fünfte Unternehmen will 3D-Druck,
jedes neunte Virtual Reality einführen
Seite 9 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Megatrends als Treiber des Wandels Alles wird dynamischer, volatiler und verändert sich in enormem Tempo
Herausforderungen:
Diversity
Individualisierung
Work-Life-Integration
Gesundes Leben
Fachkräftemangel
Demografischer
Wandel
Herausforderungen: Internationalisierung
Veränderte Absatzmärkte
Verteilte Wertschöpfung
Konkurrierende Interessen
Migrationsströme
Globalisierung/
Glokalisierung
Herausforderungen:
Hyperkonnektivität
IT-Sicherheit und Standards
Digitalkompetenz
Neue Jobprofile
MMI/MRK, VR-/AR-Systeme
Digitale
Transformation
Leergefegt:
647.000 offene Stellen
auf dem Arbeitsmarkt
Wissensansturm:
31 Millionen hochqualifizierte
Migranten in OECD-Länder
(2001-2011)
Technologiedurchbruch:
Jedes 5. Unternehmen will
3D-Druck, jedes 9. Virtual Reality
Quelle: Handelsblatt, Februar 2017; Bitkom, August 2016; OECD, Dezember 2016
Seite 10 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Digitale Transformation als Wegbereiter Neue Technologien halten Einzug in allen Bereichen und Sektoren
Additive Fertigung 3D-Druck
Neue Geschäftsmodelle, Stückzahl 1
Industrie 4.0 Internet of Everything, CPS
Hochvernetzte digitale Welt
Alternative Energie Smart Grids, E-Mobility
Ressourcen- und Umweltschutz
Smart Mobility Autonomes Fahren, Drohnen
Optimierung von Verkehr/Logistik
Virtualisierung Augmented/Virtual Reality
Kopplung realer und virtueller Welt
Digital Twins Motion Capturing
Echtzeitdaten, Ergonomie
Künstliche Intelligenz Kognitive Systeme
Entstehung neuer MMI und MRK
Big Data Analytics Intelligente Algorithmen, Bots
Generierung von Smart Data
Blockchain Bitcoins
Transformation von Transaktionen
Neurotechnologie Brain-Computer-Interfaces
Nutzerzentrierte Systemgestaltung
Seite 11 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Die 4. Industrielle Revolution
Erster mechanischer
Webstuhl 1784
1. Industrielle Revolution durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft
2. Industrielle Revolution durch Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion durch elektrischer Energie
Fließband bei Ford,
Anfang 20. Jh.
Erste Speicher-
programmierbare
Steuerung (SPS)
»Modicon 084« 1969
3. Industrielle Revolution durch Einsatz von Elektronik und IT zur
weiteren Automatisierung der Produktion
4. Industrielle
Revolution auf der Basis von Cyber-
Physical Systems
Ende 18. Jh. Beginn 20. Jh. Beginn 1970er heute
Gra
d d
er
Ko
mp
lex
ität
»Industrie 4.0«
Quelle: DFKI
Seite 12 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Hightech-Themen 2017 aus Sicht der IKT-Branche KI als Aufsteiger zum Vorjahr – Digitale Plattformen auf Anhieb in den Top 10
67% IT-Sicherheit
Cloud Computing
Internet of Things
Industrie 4.0
Big Data
Digitale Plattformen
Mobile Computing
Enterprise Content Mgt.
Künstliche Intelligenz
Digital Health
60%
55%
50%
41%
32%
31%
28%
21%
21%
Quelle: Bitkom-Branchenbarometer, 2/2017
2017: neu in der Auswahl
2016: Platz 23
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Seite 13 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Beispiele: Digitale Plattformlösungen Industrie und Dienstleistung in enger Interaktion mit dem Kunden
Kompetenz-Zentrum für Digitalisierung
Porsche
Digital
GmbH
Innovation Hub
Future
Transportation
Systems
Seite 14 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Einzelhandel
Banken IKT&Medien
Freizeit & Reisen
Versicherungen
Professional Services
Gastronomie
Bildung
Immobilien
Bauwesen
Regierung
Produktion
Landwirtschaft
Gesundheitswesen
Transport
Bergbau, Öl, Gas, Chemie
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 1 2 3 4 5
Disruption Map nach Industrien Zahlreiche Branchen stehen bereits jetzt vor großen Veränderungen
Ein
flu
ss
au
f d
as
Ge
sc
hä
fts
mo
de
ll
Zeitverlauf (in Jahren)
KURZE LUNTE – GROSSER
KNALL
LANGE LUNTE – GROSSER
KNALL
KURZE LUNTE – KLEINER
KNALL
LANGE LUNTE – KLEINER
KNALL
Quellen: Heads! und Deloitte Digital
Seite 15 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
»Times of crisis, of disruption or constructive
change,
are not only predictable, but desirable.
They mean growth.«
Fyodor Mikhailovich Dostoyevsky Russian novelist, short story writer,
essayist, journalist and philosopher
Seite 16 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Nutzen der Digitalisierung für die Geschäftstätigkeit Große Potenziale für effiziente Kooperation und Innovation
Quelle: TNS Infratest, repräsentative Unternehmensbefragung: »Digitalisierung in der deutschen Wirtschaft 2016«, n = 924
Jeweils nur Nennungen zur Kategorie »Sehr positiv« / »Eher positiv«, Angaben in Prozent
»Wie hat sich die Digitalisierung in Ihrem Unternehmen in den folgenden Bereichen ausgewirkt?«
Großunternehmen weiter als KMUs Dienstleistung weiter als Industrie
Seite 17 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Innovationsverhalten der deutschen Wirtschaft Investitionssprung in 2015 – 5 Branchen dominieren Innovationsoffensive
Absolute Veränderung der Innovations-
ausgaben zwischen 2015 und 2017
Quelle: Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW): Innovationsbericht 2016 (http://ftp.zew.de/pub/zew-docs/mip/16/mip_2016.pdf); Januar 2017;
Werte für 2015 vorläufig. Angaben für 2016 und 2017 beruhen auf Planangaben/Erwartungen der Unternehmen vom Frühjahr 2016.
Innovationsausgaben von KMU und
Großunternehmen 2006 bis 2017
Index d
er
Innovatio
nsausgaben,
2006=
100
Seite 18 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Der Transformationsweg durch das Tal der
Enttäuschung Technologien bilden die Basis für neue Geschäftsmodelle
Technologien … Geschäfts-
modelle …
3D-Druck
Digitale Fabrik
Intelligente Sensoren
Bio-Informatik
Digitale Medizin
Makerbewegung
Sharing Economy
Kosten- und
Qualitätswettbewerb
Agile Development
Schwarmorganisation
Enttäuschte
Erwartungen
…alleine reichen
nicht aus !
Bisheriger
Fokus
Zukünftiger
Bedarf
…müssen neu
gedacht werden!
Seite 19 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Zentrale Strategiefelder für Arbeiten 4.0 im Kontext von Digitalisierung und Globalisierung
ARBEITEN
4.0
Mensch
Gesundheit
Führung
Beschäftigung
Organisation
Arbeitsziel
Arbeitstätigkeiten
Arbeitsmittel
Arbeitsort
Qualifizierung
Mobiles und
vernetztes Arbeiten
Flexible Formen
der Beschäftigung
On-the-job
Agile und flexible
Kapazitätssteuerung Individualisierbarer
Arbeitsplatz
Mobile Devices
Mensch-Roboter-
Kollaboration
Inhaltliche und
zeitliche Flexibilität
Diversity
Gesellschaft
Seite 20 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Arbeit 4.0-Framework des Fraunhofer IAO Kognitive Technologien + Flexible Denkmuster = Neue Arbeit
ARBEIT
4.0
Cognitive
lernend
ubiquitious
vernetzt
Flexibility
agil
frei
kreativ Partner
Hubs
Netzwerke
Start-ups
Werkzeuge
Finanzierung
Methoden
Konzepte
Prozess-
organisation Lösungen
Produkte
Plattformen
Services
Erprobung
Labore
Pilotprojekte
Scouting Technologie
-innovation
extern
intern
Front-
end
Back-
end
Inkubator Aktivator Generator beschleunigen transformieren
radikal/disrupt (r)evolutionär ambidext
Seite 21 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Flexibilisierung als Megatrend der Arbeitsorganisation Die drei Dimensionen der Flexibilisierung
f ix
Teilzeit
Gleitzeit
Langzeitkonten
Schichtarbeit
Vert rauensarbeitszeit
Cro
wd
sou
rcing
Le
iha
rbe
it
Ou
tsou
rcing
Sh
are
dLe
ad
ersh
ip
Struktur
Ort
Zeit
flexibel
mobil
flexibel
Seite 22 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
IAO-Beispiel: KapaflexCy Steuerung der Personalflexibilität in der Produktion
Kundenauf t rag: 50
Getriebe bis Montag
Ich kann diesen
Samstag arbeiten.
Samstag geht
leider nicht .
Zusatzschicht am
Samstag durchführen
Einsatzanf rage auf
Smartphone
»Meistercockpit« für Einsatzanf ragen
Seite 23 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
AppSist Assistenz und Lernen in Industrie 4.0
ERP
MES
Feldebene
appsist - Cloud
DATEN
KI
WISSENSELEMENTE
INFORMATIONEN
eLearning eSupport
*Mensch Maschine Interaktion
**Mensch Computer Interaktion
MASCHINENDATEN
BETRIEBSDATEN
MITARBEITERDATEN
BEDIENUNGSDATEN
MCI**-
USE CASES
MMI*-
USE CASES
Seite 24 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Ambidextrie als Erfolgsrezept Beidhändigkeit von Organisationsarchitekturen – die Mischung macht´s
AGIL
TRADITIONEL
L
Überwindung von
Dysfunktionalitäten und Spannungen durch
geeignete Instrumente
und Architekturen
BUSINESS
SUCCESS
Erzielung von
Wettbewerbsvorteilen
durch die simultane
Verfolgung exploitativer
und explorativer Prozesse
Optimierung der
Organisationsstruktur
durch gleichzeitige
Implementierung von
Stabilität und Wandel
Seite 25 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Future Work Lab Innovationslabor für Arbeit, Mensch und Technik
Demonstratorenwelt
Stellt in verschiedenen
Szenarien die gesamte
Breite der Industriearbeit
der Zukunft greifbar dar.
Lernwelt
Stattet Produktionsunter-
nehmen heute schon mit
Kompetenzen für die Arbeit der
Zukunft aus.
Ideenwelt
Bietet eine zentrale Plattform
für die Arbeitsforschung und
den wissenschaftlichen Dialog.
Feierliche Eröffnung des Future Work Lab am 2. Februar 2017 Link zum Tagesschau-Beitrag:
http://www.tagesschau.de/wirtschaft/future-lab-101.html
Für Anwender
Sensibilisieren der Führungskräfte,
Betriebsräte und Mitarbeiter in einer
einmaligen Innovationsumgebung
Schulung betrieblicher Experten in
den Themen Digitalisierung und Industrie 4.0
Nutzung der neuesten Technologien, um
Mitarbeiter fit für die digitale Arbeitswelt
zu machen
Für Ausrüster
Positionieren von Industrie-4.0-
Produktlösung in einem innovativen
und viel beachteten Umfeld
Zielgruppengerechte Entwicklung
digitalisierter Produkte im Labor
Profitieren vom Netzwerk
Future Work Lab für erfolgreiche Industriearbeit von morgen
Seite 26 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Future WorkLab – der Parcours Demonstratoren entlang der betrieblichen Wertschöpfung
Seite 27 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Station 4: Sichere Produktionsarbeit Automatische Szenenanalyse zur Unfallerkennung
Veränderung der Arbeit
Sofortige Erkennung von Unfällen in
abgelegenen Gefahrenbereichen
Steigerung des Sicherheitsgefühls durch
Alarmierung des Ersthelfers
Wegfall des „Totmann“-Schalters
Mehrwert & Nutzen
Erhöhung der Arbeitssicherheit
Verringerung der Spätfolgen von
Unfällen durch die Zeitreduktion
zwischen Unfall und Unfallerkennung
Leicht integrierbar in bestehende
Arbeitsumgebungen
Automatische Erkennung von Unfällen und
Notsituationen an Arbeitsplätzen mit geringer
Personaldichte
Tracking mittels optischer Sensorik
Kein „Totmann“-Schalter nötig
Alarmierung des Ersthelfers durch ein
eskalierbares Alarmierungssystem
Seite 28 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Station 4: Sichere Produktionsarbeit Aktive Unfallprävention
Veränderung der Arbeit
Gefahrenerkennungssystem an Not-Aus-
Mechanismen angebunden
Ausstattung des Mitarbeiters und der
Arbeitsmittel
Qualifikation des Führungspersonals für den
Einsatz von sensorischen
Gefahrenerkennungssystemen
Mehrwert & Nutzen
Deutliche Reduktion tödlicher und
nicht tödlicher Arbeitsunfälle
Sichere Gestaltung des Arbeitsumfelds
Umsetzung neuartiger Mensch-Technik
Kooperationen
Verringerung von Arbeitsunfällen an motorgetriebenen
mobilen und stationären Maschinen
Mensch-Detektion und automatisierte Erkennung von
Gefahrensituationen
Mobiles und stationäres Sensorkonzept zur Erfassung von
Bewegungen
Akzeptanz durch ergonomische Integration von Sensoren
Seite 29 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Station 5: Optimierte Ergonomie Stuttgart Exo-Jacket
Veränderung der Arbeit
Ergonomische Unterstützung in der
Montage, Logistik und Produktion
Attraktiver Arbeitsplatz durch
Schonung des Bewegungsapparats
Mitarbeiter ermüdet später und bleibt
länger produktiv
Mehrwert & Nutzen
Reduzierung der körperlichen
Belastung zur Vorbeugung von
arbeitsbedingten Krankheiten
Nachhaltiger Einsatz des Menschen in
der Arbeitsumgebung der Zukunft
Entlastung der Mitarbeiter bei Hebetätigkeiten und
Überkopfarbeiten durch ein Exoskelett
Live-Vorführung des aktiv angetriebenen Exoskeletts
Exoskelett leistet Kraftunterstützung
Zusätzliche Last wird in die Hüfte oder in den Boden
eingeleitet
Seite 30 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Station 5: Optimierte Ergonomie Visualisierung von Ergonomie und Belastung
Veränderung der Arbeit
Ergonomische Optimierung von
Bewegungsabläufen
Speichern ergonomischer Bewegungs-
abläufe als Trainingsvorlage
Anonyme Beratung durch externe
Ergonomieexperten möglich
Mehrwert & Nutzen
Bewusstsein für ergonomische
Bewegungsabläufe
Training neuer Mitarbeiter
Tool zur selbstständigen Kontrolle
für den Mitarbeiter
Intuitive Visualisierung von ergonomischen
Bewegungsabläufen
Anzug mit Inertialsensoren erfasst Arbeitsbewegungen
Einsatz zu Trainingszwecken möglich
Spezielle Software visualisiert Überbelastung von Gelenken
Seite 31 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Station 5: Optimierte Ergonomie Mobile Bewegungserfassung
Veränderung der Arbeit
Erfassung menschlicher Bewegungen
ohne Beeinträchtigung von Arbeits-
abläufen Minimalistische Sensorik
Lösung nicht an Einsatzort und
Arbeitsbedingungen gebunden
Anpassung von Arbeitsmitteln,
-plätzen und -abläufen
Mehrwert & Nutzen
Optimierung von Arbeitsabläufen
Produktivität am Arbeitsplatz
Vermeidung von arbeitsbedingten
Langzeitschäden durch Analyse von
Arbeitsprozessen
Gefahrenkontrolle am Arbeitsplatz
Optische Sensoren zur mobilen Bewegungserfassung am
Menschen
Erfassung der dreidimensionalen Armbewegung eines
Mitarbeiters in der Montage
Driftfreie Langzeitbewegungserfassung zur Analyse und
Überwachung von Arbeitsabläufen
Seite 32 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Schlaglichter Arbeitsschutz – physische Belastung Segen und Fluch der Industriellen Revolutionen
Muskuloskelettale Risikofaktoren durch sitzende Lebensweise
Muskuloskelettale Risikofaktoren der Arbeit
• Ergonomie
• Automatisierung
• Mechanisierung
Seite 33 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Schlaglichter Arbeitssschutz Ein Paradigmenwechsel ist nötig
Seite 34 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Schlaglichter Arbeitsschutz – Ethik autonomer Systeme Sind tödliche Unfälle durch Roboter akzeptabel?
Kooperation und Interaktion im gleichen Raum birgt Risiken
von Kollisionen
Dürfen wir autonome Fahrzeuge zulassen, wenn sie einen
Mensch töten könnten?
Dürfen wir die Zulassung von autonomen Fahrzeugen
verhindern, wenn sie Menschenleben retten?
Die ethische und rechtliche Diskussion läuft.
Bild: Tesla
Bild: Fraunhofer
Seite 35 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Schlaglichter Arbeitsschutz – Sicherheitsbegriff Der Sicherheitsbegriff wird umfassender
Mensch
Physische
Existenz
Cyber-
Existenz
Cyber-
physisches
System
Kriminelle
Intention
Unfallrisiko
Datenschutz
Security
Unfallschutz
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