“Wie findet die Digitalisierung im Mittelstand statt? Wie wird dabei ... · Warum eigentlich digital? Wer macht‘s? Wie vorgehen? Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz. 10.11.2017

“Wie findet die Digitalisierung im Mittelstand statt?

Wie wird dabei Arbeitsschutz 4.0 mitgedacht?”

FACHTAGUNG „SICHERHEIT UND GESUNDHEITSSCHUTZ“„ARBEITSSCHUTZTAG SACHSEN“

CHEMNITZ 8 . NOVEMBER 2017

MITTELSTAND 4.0-KOMPETENZZENTRUM CHEMNITZ 1Prof. Dr.-Ing. Egon Müller

MITTELSTAND 4.0-KOMPETENZZENTRUM CHEMNITZ 2

Agenda

Potenzial Digitalisierung, Vernetzung, Industrie 4.0Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz◦ Ziele & Struktur◦ Leistungen

Prävention 4.0 - Herausforderungen für die sicherheitsgerechte und gesundheitsförderliche Arbeitswelt von morgen


Agenda




Megatrends - Überblick

Abele & Reinhart, 2011; Credit Suisse, 2009; Credit Suisse, 2010; Geisberger & Broy, 2012; Z_punkt & BDI, 2011

Globalisierung

Ressourcen

neue Materialien

und Technologien

Informations-technik

Demographie

Lebensweisen Wertewandel

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz

Potenziale der Digitalisierung für die Wirtschaft in Sachsen

Innovation & Expansion: neue Produkte & Dienstleistung neue Geschäftsmodelle

Fachkräftemangel: Befähigung älterer Mitarbeiter Vereinfachung und Flexibilisierung

der Arbeit Automatisierung von Prozessen

Kosten & Effizienz: kundenindividuelle Produktion schneller Informationsaustausch günstige Automatisierung


Quelle: Commerzbank AG: „Management im Wandel: Digitaler, effizienter, flexibler!“, 15. Studie der UnternehmerPerspektiven. http://www.unternehmerperspektiven.de/portal/media/unternehmerperspektiven/up-studien/up-studien-einzelseiten/up-pdf/Studie15-Mai-2015-Management-im-Wandel.pdf Zugriff: 10.5.2016.

Fachkräftemangel

Kosten &Effizienz

Innovation &Expansion

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Potenziale der Digitalisierung

Quelle: Commerzbank AG: „Management im Wandel: Digitaler, effizienter, flexibler!“, 15. Studie der UnternehmerPerspektiven.

neue Produkte & Dienstleistungen neue Geschäftsmodelle neue Vertriebswege

kundenindividuelle Produktion schneller Informationsaustausch günstige Automatisierung

Befähigung älterer Mitarbeiter Gewinnung von qualifizierten Nachwuchs Vereinfachung und Flexibilisierung der Arbeit

Innovation & Expansion

Kosten & Effizienz

Fachkräfte



Entwicklung der Industrie

ab 1900 um 2000ab 1800 heute

?

Präindustrielle Phase

1. Industrielle Revolution



Industrie 4.0

Muskelkraft Mechanisierung Dezentrale Mechanisierung Automatisierung Selbststeuerung/

Autonomie

Heim-& Handarbeit Maschinen-produktivität Taylorismus Lean Produktion Smart Factory

Erfahrung Analog-Kommunikation Zentrale Steuerung Dezentrale Netzwerke

Serviceorientierung/ Maschinelles

Lernen


Prinzipien und Konzepte

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BegrifflichkeitenInternet der

Dinge & Dienste (IoT & IoS)

Industrie 4.0

Cyber-Physische

Systeme (CPS)

• Verbindung von Menschen, Objekten, Systemen in/als Informationsnetzwerk

• Bsp.: Kühlschrank meldet den Verbrauch von Lebensmitteln an den Onlinehändler

• Industrie/Produktion nach IoT/IoS-Konzept u. aus CPS

• Bsp.: Maschine meldet den Verbrauch von Betriebsstoffen an Instandhaltung/Service

• Intelligente Objekte, die mit ihrer Umgebung eigenständig agieren können

• Bsp.: Maschine mit Sensoren, Aktoren, Steuerung und Netzwerkschnittstellen

Smart Factory

Smart Process

Smart Service

Smart Product

…



Middleware

Interaktion in der Smart Factory

Lokale Kommunikation

Kommunikation und DiensteCloud/Service

Entwicklung und Prozess

Erkennung und InteraktionReales Umfeld

Flexible Zuordnung

Logistik

ProduktionsumfeldEnergie/Umwelt

Mensch Arbeits-umfeld

Maschine Produkt Server Computer

Sensor/Actor

Social Machines Global Factories Augmented Operators Smart Products Virtual Production

physisch cyber

Collaborative Interaction

Verbindung reale und virtuelle Produktion

Quelle: Kagermann, H.; Wahlster, W.; Helbig, J.: „Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 – Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0 “, Vorabversion Berlin, 2012.

Informationen in Echtzeit

Smart Factory in der Industrie 4.0

Vernetzung mit ihrem Umfeld

Informations-austausch

(z. B. Big Data)

Horizontale Integration

Verti

kale

Inte

grat

ion

Herausforderungen

Technologische Lösungen (z. B. Datenerfassung und -verarbeitung)Organisatorische Belange (z. B. Wer darf was?)Rechtliche Aspekte (z. B. Wem gehören die Daten?)Sensibilisierung und Kompetenzaufbau bei den Mitarbeitern!!!


Mensch, Technik, Organisation & Recht

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Warum eigentlich

digital?Wer

macht‘s?

Wie vorgehen?

Wer macht‘s?


10.11.2017 14

Bevölkerungsentwicklung in Deutschland und in Sachsen

Quelle: Meinhard, D.: „Digital mit Personal“, KOFA auf Basis Bundesagentur für Arbeit, Chemnitz, 2017.


Einwohnerzahl in Milionen

10.11.2017 15

Ersatzbedarfe



10.11.2017 16

TOP 10 Engpassberufe bei Akademikern in Sachsen



10.11.2017 17

Zwischenfazit

Digitalisierung als Chance! Mitarbeiter als Schlüsselelement!

Wo und wie anfangen? Was gibt es, was kann es, was bringt‘s? Welche Kompetenzen sind notwendig? – Wie aufbauen? …


Agenda



18Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz

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Förderinitiative„Mittelstand 4.0 – Digitale Produktions- und Arbeitsprozesse“des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Mittelstand 4.0-Agenturen ...… zur Bearbeitung und Verbreitung übergreifender Digitalisierungsthemen(u. a. Cloud, Prozesse, Kommunikation und Handel)

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren &Kompetenzzentrum Digitales Handwerk …… zur Sensibilisierung, Information, Qualifizierung und praxisnahen Unterstützung von mittelständischen Unternehmen und Handwerksbetrieben bei der Digitalisierung, Vernetzung und Einführung von Industrie 4.0-Anwendungen

Quelle: BMWi: „Mittelstand 4.0 - Digitale Produktions- und Arbeitsprozesse“. www.mittelstand-digital.de/DE/Foerderinitiativen/mittelstand-4-0.html, 2016.



Konsortialpartner

Leistungsportfolio

Branchen

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz Digital produzieren und arbeiten in Sachsen

Information, Qualifizierung und Unterstützung des Mittelstands für die technologischen und wirtschaftlichen Potenziale der Digitalisierung, Vernetzung und Anwendung von Industrie 4.0

Zielstellung

Mittelständische Unternehmen aus den BranchenIndustrieausrüster, Zulieferer im Bereich Automotive und Non-Automotive sowie IT-Dienstleister

Mensch Technik Organisation

InformationUnternehmerforen – Thementage – Online-Informationsdienste

QualifizierungIn-Situ Weiterbildungen – Präsenztrainings – Online-Qualifizierungsdienste

UnterstützungUmsetzungsprojekte – Technologie-Erprobungen – Online-Unterstützungsdienste

Recht & Geschäftsmodelle

Zielgruppe / Branchen


WertschöpfungsketteZulieferer

Lieferanten Kunden

Ausrüster

IT-Dienstleister

Transformationzu CPS/CPPS

horizontale Integration

verti

kale

Inte

grat

ion

Dimensionen:• Mensch• Technik• OrganisationSowie Recht & Geschäftsmodelle

Non-Automotive

Automotive

Labore


Experimentier- und Digitalfabrik (IBF, 2004) Projekthaus METEOR (IBF, 2011)

Usability-Lab (IBF, 2013) Technikum KMU (ICM, 2011)

E3-Forschungsfabrik (IWU, 2013)


LeistungsportfolioI1 Unternehmerforen

I2 Thementage

Q3 Online-Qualifizierungsdienste

Q2 Präsenztrainings

Q1 In-Situ Weiterbildungen

U1 Umsetzungsprojekte

U3 Online-Unterstützungsdienste

U2 Technologie-Erprobungen

Unterstützung

Qualifi-zierung

InformationI3 Online-Informationsdienste

bezüglich der Digitalisierung, Vernetzung und Anwendungvon Industrie 4.0 im Mittelstand

in den DimensionenMensch, Technik & Organisation

Leistungsportfolio des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz

MITTELSTAND 4.0-KOMPETENZZENTRUM CHEMNITZ | WIRTSCHAFTSSTAMMTISCH | DR. HENDRIK HOPF10.11.2017 24

Menschen machen‘s!• Arbeit & Arbeitswelt• Kompetenzen• Qualifizierung & Wissenstransfer

Alles Unternehmen!• Geschäftsmodelle & -strategie• Wertschöpfungsprozesse• Innovationsmanagement

Produkte gestalten!• Produkte & Services• Aufrüstung & Retrofit• Usability & Design

Recht behalten!• Datenschutz & -sicherheit • Arbeitsrecht• Geistiges Eigentum• Normen & Standards

Leistung bringen!• Produktion & Logistik• Daten- & Informations-management• Roboter & Mensch

Der Mensch als Befähiger in der digitalen

Produktions- und Arbeitswelt.

25

10 pro Jahr

fachliche Information und Demonstration

neuartige Technologien und Konzepte

in den Laboren der Partner

Startthemen, u. a.: Smart Factory für KMU Usability in der digitalisierten Arbeitswelt Smart Materials als Befähiger für CPS …

I2 Thementage

I2 Thementage

MITTELSTAND 4.0-KOMPETENZZENTRUM CHEMNITZ

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Ziel: Vorstellung von Hard- und Softwarelösungen der Digitalen Fabrik sowie Industrie 4.0-Lösungen und Prototypen für KMU

Teil 1: Digitale Fabrik mit Werkzeugen zur Modellierung, Simulation und Visualisierung

Teil 2: Überführung digitale Lösung in reale Welt

Teil 3: wandlungsfähige Automatisierungslösungen, Identtechnologien, Datenerfassung/-verarbeitung, Informationsbereitstellung

I2 Thementage

Beispiel „Smart Factory für KMU“


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11 pro Jahr

fachliche, praktische Qualifizierung

Trainings mit Theorie und Praxis

in den Laboren der Partner

Startthemen, u. a.: Engineering von CPS mit Werkzeugen der Digitalen Fabrik Datenerfassung & -verarbeitung in der Fabrik Prototypenbau für IoT / IoS mit eingebetteten Systemen …




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Ziel: Bau und Vernetzung von Prototypen mit eingebetteten Systemen, Sensor- und Kommunikationseinheiten

Teil 1: Theorie CPS, IoT/IoS, Systemanforderungen

Teil 2: Konzeption & Umsetzung eigener Systeme mitArduino & Raspberry

Teil 3: Vernetzung mittels Microblogging, Cloud etc.

Teil 4: Übertragung auf Industrieanwendungunter Einsatz wandlungsfähigerAutomatisierungstechnik


Beispiel „Prototypenbau für IoT / IoSmit eingebetteten Systemen“


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10 pro Jahr

Unterstützung durch Analyse, Konzeption und Begleitung der Realisierung von Industrie 4.0-Lösungen in den Unternehmen

Bewerbungsprozess für Teilnahmeder Unternehmen

Startthemen, u. a.:◦ Retrofit für Industrie 4.0◦ Logistikautomation im KMU◦ Low Cost Robotik◦ …



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Partner: UNGER Kabel-Konfektionstechnik GmbH & Co. KG, Sehmatal

Ziel: für einen ausgewählten Logistikbereich Potenziale zur Prozessoptimierung durch die Automatisierung und Digitalisierungzu identifizieren und zu erschließen

Teil 1: Erstellung eines Katalogs mit Ansätzen und Konzepten zur Automatisierung und Digitalisierung von Logistiksystemen

Teil 2: Analyse des Ist-Prozesses im Unternehmen(u. a. Material- und Informationsfluss)

Teil 3: Ableitung von Ansätzen zur Prozessoptimierung für einenSoll-Prozess

Teil 4: Workshop zur Präsentation der Ergebnisse und Einleitung der Umsetzung


Beispiel „Logistikautomation im KMU“


Agenda

Problemstellung Potenzial Digitalisierung, Vernetzung, Industrie 4.0

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz◦ Ziele & Struktur◦ Leistungen



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Prävention 4.0 –Herausforderungen für diesicherheitsgerechte und gesundheitsförderliche Arbeitswelt von morgen

„Arbeiten 4.0 heißt technische Innovationen und soziale Innovationenvorausschauend zusammen zu denken“ (Nahles, 2015)

Quelle: Dr. H. Unger Professur Arbeitswissenschaft und Innovationsmanagement TUC


Globale Zielsetzung des Arbeits- und Gesundheitsschutz

Satzung der WHO vom 22.07.1946

„Gesundheit ist ein Zustand völligen körperliche, seelischen und sozialen Wohlbefindens und nicht nur das Freisein von Krankheit und Gebrechen.

Es ist eines der Grundrechte jedes Menschen ohne Unterschied der Rasse, der Religion … sich einer möglichst guten Gesundheit zu erfreuen.“



Der Mensch im Produktionsprozess – Mensch-Maschine-Schnittstelle

Virtuelle, digitale Komponente

Physische Komponente

Mensch

Mensch

Technische Kommunikationsmittel

Nutzer‐Schnittstelle



Sensoren, Aktoren

Direkte Manipulation

Direkte Kommunikation

Physische Komponente

machine2machine Kommunikation

CPS

Bildquelle: www.its-owl.de

Bildquelle: www.iosb.fraunhofer.de

Bildquelle: www.iml.fraunhofer.de

i.A.a. Loskyll, 2014; Müller & Riedel, 2014


„Verknüpfung reale und digitale Welt“


CPS Cyber Physische Systeme



Doublearm robot withvirtual space

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Doublearm robot with virtual space


Doublearm robot with virtual space


Beispiel„Factory View“


Ziele des AuGS im engeren Sinne

Umsetzung des Humanisierungsaspektes

Verhütung von Unfällen bei der Arbeit undarbeitsbedingten ErkrankungenVorbeugung gegen Berufskrankheiten Arbeitsgestaltung◦ beanspruchungsoptimal, ◦ leistungs- und◦ arbeitszufriedenheitsförderlich

berufliche Rehabilitation und Reintegrationnach Unfällen und arbeitsbedingten Erkrankungen



Gefährdungen und Risiken 4.0

• Braucht es neue Präventionskonzepte für Bereiche der Planung und Steuerung der Produktion. Wie werden solche entwickelt und integriert?

• Durch eine Ergänzung im Arbeitsschutzgesetz Ende 2013 müssen explizit auch die psychischen Belastungen bei der Arbeit in die Gefährdungsbeurteilung einbezogen werden.

• Reicht dazu die neuste Handlungsempfehlung der GDA (GDA, 2014) zur Umsetzung der Gefährdungsbeurteilung in Bezug auf psychischer Belastung aus?




Methoden und Instrumente 4.0• Instrument betrieblicher Prävention ist die Gefährdungsbeurteilung zum

Aufdecken von Gefährdungen bevor diese zu Unfällen oder berufsbedingten Erkrankungen führen. Traditionelle Methoden und Instrumente führen bei steigender Komplexität des Arbeitssystems nicht mehr zu problemangemessenen Lösungen.

• Herkömmlichen Methoden liegt eine intuitive Bewertung der tatsächlichen Gefährdungen zugrunde, welche zur systematischen Fehlbeurteilung des Risikos führt

• Reduzierung der Subjektivität kann durch Untersuchung der einzelnen Gefährdungsgruppen und ihrer Ursache-Wirkungsbeziehungen untereinander erreicht werden Die sich daraus ergebenden Zusammenhänge werden oft nur als Einzelvergleich untersucht.



Arbeitsschutzmanagement und Risikobewertung 4.0• Wie kann die Bewertung von Managementmethoden und Führungsinstrumenten

verbessert werden?

• Wie sieht eine Metrik zum Nachweis des Erfolges der Schutzmaßnahmen in den Arbeitssystemen entlang der gesamten Wertschöpfungskette aus?

• Sind zunehmend komplexere Gefährdungen, die sich in der neuen Arbeitswelt aus klassischen und arbeitsbedingten psychischen Belastungen überlagern, erfassbar, zu analysieren und zu beurteilen und welche gesundheitsförderlichen Maßnahmen sind daraus ableitbar?

• Welche Anforderungen sind an ein praxisgerechtes Handlungsinstrumentarium für Präventionskonzepte sowie zur Kompetenzentwicklung und Förderung der Selbstregulation einsetzbar zu stellen?



Prävention und Technik 4.0

• Sensibilisierung von Führungskräften für das Themenfeld der Produktsicherheit von Maschinen, die als steuernde und aktive Systemkomponenten in einer Smart Factory zum Einsatz kommen

• Wie können Gefahren identifiziert werden und wie ist eine Risikobewertung nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG durchzuführen, um den Gesundheits-und Sicherheitsanforderungen zu genügen?

• Gelingt es dem Hersteller, gemäß der ISO 12100 Norm im iterativen Prozess der Risikobeurteilung und Risikoreduzierung die Grenzen der Maschine in cyber-physischen Systemen der Industrie 4.0 zu bestimmen?


47Anwendungszentrum Arbeitswelt 4.0


Anwendungszentrum Arbeitswelt 4.0


Mensch-Maschine-Kollaboration Neue Interaktionsformen zwischen Mensch und Maschine (Gesten, Sprache etc.)

Mensch-Roboter-Kollaboration Sichere direkter Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter

Mobile Endgeräte Wearable Computing (z. B. Datenbrillen), Tablets,Smartphones etc. für die Fabrikplanung, Produktions-steuerung, Arbeitsorganisation, Instandhaltung etc.

Themenfelder für das Anwendungszentrum Arbeitswelt 4.0


Smarte digitale Modelle

Echtzeittracking

Prävention 4.0 - sicherheitsgerechte und gesundheitsförderliche Arbeitswelt

Verknüpfung digitaler Modelle mit der Realweltin Echtzeit; Integration intuitiv nutzbarer digitaler Menschmodelle

Ortung und Identifikation von Objekten sowie Bewegungserkennung für Logistikprozesse und die Mensch-Maschine-Interaktion

Instrumentarium zum Erkennen und zumUmgang mit Gefährdungen und Risiken in der Arbeitswelt 4.0



Quelle:


Dezentrale Sensornetze Ad-hoc Vernetzung von Sensoren zur Erfassung physikalischer Größen; Feedback in Gebäude- und Prozesssteuerung z. B. zur lokalen Ausleuchtung von Arbeitsbereichen, dezentrale Nutzung erneuerbarer Energien

Kompetenzentwicklung Kombination realer und virtueller Lehr-Lernszenarien



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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Technische Universität Chemnitz Professur Fabrikplanung und Fabrikbetriebwww.tu-chemnitz.de/mb/FabrPlan/

Prof. Dr.-Ing. Egon Mü[email protected]@tu-chemnitz.de


Kontakt

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum ChemnitzGeschäftsstelleErfenschlager Str. 7309125 ChemnitzTel.: 0371 531 19935Fax: 0371 531 819935E-Mail: [email protected]


Förderung• Zehn Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren, ein Kompetenzzentrum Digitales Handwerk

und vier Mittelstand 4.0-Agenturen sind Teil der Förderinitiative „Mittelstand 4.0 –Digitale Produktions- und Arbeitsprozesse“, die im Rahmen des Förderschwerpunkts „Mittelstand-Digital – Strategien zur digitalen Transformation der Unternehmensprozesse“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird.

• Der Förderschwerpunkt unterstützt gezielt kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sowie das Handwerk bei digitalen Transformation sowie der Entwicklung und Nutzung moderner Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT). „Mittelstand-Digital“ setzt sich zusammen aus den Förderinitiativen „Mittelstand 4.0 – Digitale Produktions-und Arbeitsprozesse“, „eStandards: Geschäftsprozesse standardisieren, Erfolg sichern“ und „Einfach intuitiv – Usability für den Mittelstand“.

• Weitere Informationen finden Sie unter www.mittelstand-digital.de.


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