Industrie 4.0: Die nächste industrielle Revolution ...€¦ · • Stärkere interdisziplinäre Zusammenarbeit aller Fachdisziplinen (Logistik, Produktionstechnik, Automatisierungstechnik,

Industrie 4.0:

Die nächste industrielle Revolution?

Konsequenzen für die berufliche

Bildung

Institut für Bildung, Beruf und Technik

Abteilung: Technik und ihre Didaktik

Prof. Dr. Lars Windelband

Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd


Abteilung Technik und ihre Didaktik

6. Engineering- und IT-Tagung

Die digitale Arbeitswelt gestalten!

am 9.-11. September 2014, Rüsselsheim

Prof. Dr. Lars Windelband Technik und ihre Didaktik 12.09.2014

Gliederung

1. Einleitung „Industrie 4.0“

2. 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



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.


Hersteller gibt Ziel und Transportbedingungen vor

Sensoren überwachen den Zustand der Fracht

Der Kunde wird über

die Ankunftszeit und den Frachtzustand informiert

Disponent koordiniert die Aufträge

Kommunikation über Serviceorientierte

Schnittstellen

Repräsentation der Seonsordaten in einem

Wissensmodell

Selbst-steuerung weist dem Fahrer den

Weg

Zusammenwirkung verschiedener Technologien im “Internet der

Dinge” in der Logistik – Netzwerk von intelligenten Objekten


Ziel der Studie QinDiLog

• 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)


Entwicklungsstand in den Unternehmen

Anwendungen des „Internet der Dinge“ sind in den Unternehmen der

Logistikbranche noch nicht angekommen.


Schlussfolgerungen aus QinDiLog

• 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.


„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?

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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.


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.


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.


Quelle: Wahlster, DFKI


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.


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.


Quelle: Wahlster, DFKI


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).


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.


Reflektion eigener Mitgestaltungsmöglichkeiten

Mitverantwortung für die Zukunftsentwicklung

Möglichkeiten zur Mitgestaltung

Entwicklung hin zu „Industrie 4.0“ Intelligente Objekte, mobile Geräte, Internet der Dienste, Cyber-Physical-Systems, …

Arbeits-, Organisation-

und Technikentwicklung

Mitwirkung des Menschen Gestaltungskompetenz, Entscheidungskompetenz, Persönlichkeitsentwicklung,

Technologie-Bewertungskompetenz, Wertevorstellungen…

Bild: Bosch Rexroth

Denker/Lenker

Mensch als …

Roboter


Herzlichen Dank

für Ihre Aufmerksamkeit!

Kontakt:

Prof. Dr. Lars Windelband

Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd


Abteilung: Technik und ihre Didaktik

E-Mail: [email protected]

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