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Einsatz von AS \u2013 die Risiken im Neuland<\/h2>\n\n
Neben den vielen Vorteilen, welche mit dem Einsatz digitaler AS verbunden sind, werden in der Forschung ebenso m\u00f6gliche Probleme und Risiken identifiziert, die mit dem Verlust von sogenanntem Prozesswissen einhergehen. Darunter wird die gute Kenntnis des gesamten Arbeitsprozesses (und seines Endprodukts), in den die einzelnen Arbeitsaufgaben und T\u00e4tigkeiten eingebettet sind, verstanden. Das gilt vor allem f\u00fcr vernetzte Produktionsprozesse, in denen Monitoring, Fehleranalyse, Probleml\u00f6sung und Steuerung eine gro\u00dfe Rolle spielen [7].<\/p>\n\n
Wird bei Fertigungsprozessen die Verantwortlichkeit f\u00fcr den korrekten Prozessablauf auf kognitive AS \u00fcbertragen, kann dies langfristig zu einem Verlust von Prozesswissen und Verantwortlichkeit f\u00fchren. Durch das \u201eMithandeln\u201c von Technik, wird dieser von den Besch\u00e4ftigten f\u00fcr den Arbeitsprozess eine Handlungstr\u00e4gerschaft zugeschrieben, was dazu f\u00fchrt, dass sich Besch\u00e4ftigte vermehrt auf den ihnen zugewiesenen Handlungsbereich konzentrieren und sich damit der Zust\u00e4ndigkeit f\u00fcr die der Technik zugeschriebenen Handlungen (Prozesswissen und -planung) entledigen [8].<\/p>\n\n
Hier erweist es sich auch im Segment einfacher T\u00e4tigkeiten als zunehmend wichtig, dass Besch\u00e4ftigte die Arbeitsprozesse gut kennen, Informationen schnell einordnen und auf Fehler angemessen reagieren k\u00f6nnen [1, 7]. Sofern Besch\u00e4ftigte nur noch Handlungen und T\u00e4tigkeiten ausf\u00fchren, die ihnen ein AS unmittelbar vorgibt, droht dieses Wissen um die Funktion und Bedeutung der einzelnen Arbeitsschritte im Gesamtprozess verloren zu gehen.<\/p>\n\n
Vor diesem Hintergrund untersucht die vorliegende Studie, wie sich zus\u00e4tzliches Wissen \u00fcber das Produkt und den Gesamtprozess der Produktion auf die Arbeitsleistung und Arbeitszufriedenheit auswirken.<\/p>\n\n
Nachfolgend werden ein experimentelles Setting sowie einige ausgew\u00e4hlte erste Ergebnisse vorgestellt, die Einblicke in die Frage erlauben, in wieweit digitale AS in der Produktion die Anlernprozesse beeinflussen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n
Experimentenumgebung<\/h2>\n\n
Die hier vorgestellten Experimente wurden am Forschungs- und Anwendungszentrum Industrie 4.0 (FAZI) in Potsdam, Deutschland, im Zeitraum von Oktober bis Dezember 2019 durchgef\u00fchrt. Das FAZI umfasst eine hybride Simulationsumgebung, die die Vorteile von virtueller und Hardware-Simulation und Komponenten kombiniert, um industrielle Fertigungsprozesse oder Wertsch\u00f6pfungsnetzwerke zu entwerfen oder zu analysieren [9].<\/p>\n\n
In seiner Anwendung als Lernfabrik bietet FAZI die M\u00f6glichkeit, Lernszenarien entlang der Produktionskette zu entwickeln und Lerninhalte direkt mit Praxisbezug und flexibler Umsetzbarkeit der Lernmodule zu erproben [10]. Unter anderem sind diese f\u00fcr Lernprozesse entlang von Produktionsprozessen geeignet [11].<\/p>\n\n
Beschreibung des experimentellen Settings<\/h2>\n\n
Im Fokus der hier vorgestellten Untersuchung steht die Nutzung von digitalen AS in der Anlernphase f\u00fcr einen neuen Produktionsprozess. Die daf\u00fcr notwendigen Schritte\/Aufgaben eines Werkers wurden in einem speziell f\u00fcr das Experiment entwickelten AS abgebildet. Die Probanden hatten die M\u00f6glichkeit, bei jedem aktuell im AS angezeigten Lernschritt entweder selbstst\u00e4ndig zu agieren, oder jederzeit einen \u201eHilfeknopf\u201c zu bet\u00e4tigen, um so zus\u00e4tzliche Informationen und Hinweise zu bekommen (Bild 2).<\/p>\n\n Zu der Produktionsumgebung im Experiment geh\u00f6rten sowohl die zu bedienenden digitalen Elemente (Maschinen, Werkst\u00fccke, Produktionsband) als auch r\u00e4umliche Gegebenheiten (wie das Lager).<\/p>\n\n Die Probanden wurden in zwei Gruppen aufgeteilt und zwei unterschiedlichen Settings zugeordnet. Im ersten Setting haben die Teilnehmer bereits zu Beginn die AS als einziges Orientierungs- und Hilfemittel bekommen und haben die Produktionsschritte ausschlie\u00dflich auf diese Weise vermittelt bekommen. Im zweiten Setting dagegen haben die Probanden am Anfang des Experiments zus\u00e4tzlich eine zehnminutige Einf\u00fchrung durch die Experimentleiter erhalten. Diese Einf\u00fchrung wird von uns als Schulung betrachtet und beinhaltete ausf\u00fchrliche Informationen bez\u00fcglich des Prozessverlaufs, der Zusammenh\u00e4nge zwischen verschiedenen Aufgaben sowie deren Bedeutung f\u00fcr das Endprodukt.<\/p>\n\n Weiterhin wurden hier einige zus\u00e4tzliche Hinweise gegeben, die im AS nicht vorhanden waren. Ein Beispiel daf\u00fcr ist der Hinweis, alle bereits bearbeiteten Werkst\u00fccke zur\u00fcck ins Lager zu bringen. Die Inhalte dieser einf\u00fchrenden Schulung wurden direkt im Anschluss bei den Probanden mithilfe eines Fragebogens abgefragt, um festzustellen, ob tats\u00e4chlich alles verstanden und verinnerlicht wurde. Somit k\u00f6nnen die Ergebnisse nicht nur in Bezug auf zwei Situationen (nur AS und Einf\u00fchrung und AS), sondern auch bez\u00fcglich der Aufnahme dieser zus\u00e4tzlichen Informationen analysiert werden. Dar\u00fcber hinaus wurden im Rahmen des Experiments sowohl individuelle Leistungsunterschiede als auch die potenziellen Gruppenunterschiede untersucht.<\/p>\n\n Die Versuchsdauer belief sich auf zwei Stunden. In einer ersten Phase (Anlernphase) fertigten die Probanden unter Anleitung des AS ein Probewerkst\u00fcck sowie drei weitere Werkst\u00fccke an. In der anschlie\u00dfenden zweiten Phase wurde innerhalb der verbleibenden Zeit der vorgegebenen zwei Stunden ohne die Hilfe von AS produziert wurde.<\/p>\n\n Bild 3 fasst die Verl\u00e4ufe beider Settings zusammen und verdeutlicht die Unterschiede innerhalb des Lernprozesses.<\/p>\n\n In die Auswertungen wurden auf der einen Seite die getrackten Produktionsprozessdaten aus den Maschinen und den Assistenzsystemen einbezogen, auf der anderen Seite Fragebogendaten zur Vor- und Nacherhebung und zur Erfassung des Lernoutputs nach der kurzen Schulung im 2. Setting sowie Beobachtungsprotokolle der Experimentleitung. In 31 von insgesamt 40 angebotenen Experimentterminen wurden auswertbare Ergebnisse erzeugt, mit einer Teilnehmeranzahl von 62 Probanden, 25 in Setting 1 und 37 in Setting 2. Die Ungleichverteilung ergibt sich durch Ausf\u00e4lle und kurzfristige Absagen von Probanden.<\/p>\n\n Erste Auswertungen geben Hinweise darauf, dass die Gruppe, die vor der Arbeit mit dem AS einen kurzen \u00dcberblick \u00fcber den Gesamtprozess der Produktion erhielt, zun\u00e4chst mehr Fehler bei der Ausf\u00fchrung der Arbeitsschritte macht (sowohl in der Phase mit AS, also auch in der Phase ohne AS), dann aber langfristig weniger fehlerhaft agiert. Die Fehler wurden auf Basis von Optimal-Matching-Distances errechnet. Es wurde eine Normsequenz f\u00fcr die optimale Ausf\u00fchrung der Arbeitsschritte definiert. Abweichungen von dieser Normsequenz im experimentellen Produktionsablauf wurden erfasst und mit Kosten versehen. Diese Kosten bilden das Ausma\u00df der Fehler ab. Je weiter die Probanden von der Normsequenz entfernt sind, umso h\u00f6her fallen die Kosten aus. Werden Aktionen ausgef\u00fchrt, die im Prozess nicht vorgesehen sind, wurden maximale Kosten zugewiesen.<\/p>\n\n Die Analyse der Distanzma\u00dfe f\u00fcr zehn Werkst\u00fccke, die von den Probanden im Laufe des Experiments erstellt wurden, zeigt, dass die Mittelwerte der Gruppe, die zuvor eine Schulung erhalten hat, beim ersten, zweiten und dritten Werkst\u00fcck h\u00f6her ausfallen als bei der Vergleichsgruppe (ohne Schulung). Die Unterschiede sind jedoch nicht signifikant. Beim vierten Werkst\u00fcck schneidet die Gruppe mit Schulung dann erstmals besser ab. Nach dem vierten Werkst\u00fcck hatten beide Gruppen die Aufgabe, die Bearbeitung der Werkst\u00fccke ohne Assistenzsystem fortzusetzen. Auf diese Weise lassen sich l\u00e4ngerfristige Lerneffekte untersuchen. Erneut weist die Gruppe mit einf\u00fchrender Schulung in dieser Phase des Experiments (f\u00fcnftes, sechstes und siebtes Werkst\u00fcck) h\u00f6here Fehlerma\u00dfe (Distances) auf. Der Unterschied ist diesmal (schwach) signifikant (10%-Niveau).<\/p>\n\n Nach dem achten Werkst\u00fcck \u00e4ndert sich der Trend wie schon zuvor: Beim neunten und zehnten Werkst\u00fcck schneidet die Gruppe mit einf\u00fchrender Schulung wieder besser ab, weist also im Mittel niedrige Distanzma\u00dfe auf. Der Unterschied in dieser letzten Phase des Experiments ist allerdings nicht signifikant. Dennoch k\u00f6nnte dieses Muster in den Daten darauf hindeuten, dass die Gruppe mit einf\u00fchrender Schulung in beiden Phasen des Experiments (mit und ohne Assistenzsystem) anfangs zwar mehr Fehler macht, danach aber besser abschneidet. Vertiefende Auswertungen sollen hier weiter Erkenntnisse liefern.<\/p>\n\n Bez\u00fcglich der subjektiven Einsch\u00e4tzungen und Erfahrungen der Probanden finden sich keine ausgepr\u00e4gten Unterschiede zwischen den beiden Settings (mit und ohne einf\u00fchrende Schulung). Es zeigt sich, dass in etwa die H\u00e4lfte der Probanden in beiden Settings positive Gef\u00fchle (Spa\u00df bei der Arbeit und Zufriedenheit bez\u00fcglich der eigenen Leistung) w\u00e4hrend der Experimente empfunden hat. Die Mehrheit der Probanden in beiden Gruppen gab an, die Unterst\u00fctzung durch das AS als hilfreich empfunden zu haben. 27 % der Probanden im Prozesssetting sowie 21 % der Probanden im Task-Setting haben das AS allerdings (auch) als st\u00f6rend empfunden, wobei im Prozesssetting (mit kurzer vorhergehender Einweisung in den Gesamtprozess) zwei Probanden dies sehr stark betonen. Dies k\u00f6nnte ein Hinweis darauf sein, dass sich die subjektive Bedeutung und Wahrnehmung des Assistenzsystems durch eine einf\u00fchrende Schulung ver\u00e4ndert.<\/p>\n\n Ob es sich dabei um einen signifikanten Zusammenhang handelt, wird in vertiefenden Auswertungen zu untersuchen sein. 40 % der Probanden im Prozesssetting stimmen der Frage zu, dass sie sich einen pers\u00f6nlichen Ansprechpartner w\u00e4hrend des Experiments gew\u00fcnscht haben, f\u00fcr zus\u00e4tzliche 31 % ist dies zum Teil der Fall; unter den Teilnehmern im anderen Setting sind es entsprechend 43 % und 26 %.<\/p>\n\n In Bezug auf die vorhergehende Einweisung in den Gesamtprozess (Prozessgruppe) zeigen die Auswertungen, dass die Mehrheit der Teilnehmer die vermittelten Inhalte als nicht hilfreich f\u00fcr den Lernprozess empfunden hat, wobei f\u00fcr einige die Informationen sogar verwirrend waren.<\/p>\n\n Es hat sich herausgestellt, dass die Inhalte der einf\u00fchrenden Schulung nicht eindeutig verstanden und verinnerlicht werden konnten: so sind z. B. Informationen allgemeiner Natur (Art des Produkts, welches hergestellt wird) eindeutig richtig verstanden worden, fachliche Expertise bzw. Erfahrungswissen (Nachf\u00fcllbedarf bei Produktionsstoffen) dagegen eindeutig falsch. Dar\u00fcber hinaus wurden manche Inhalte der Schulung, die sp\u00e4ter explizit in den Anweisungen des AS fehlten, auch zuerst verinnerlicht (laut Umfrageergebnisse), danach jedoch falsch ausgef\u00fchrt (laut Beobachtungsprotokoll). Als Erkl\u00e4rung daf\u00fcr gaben die Teilnehmer an, entweder den Hinweis der Schulung vergessen zu haben oder sich dagegen entschieden zu haben, da das System andere Hinweise geliefert hat.<\/p>\n\n Auch wenn aus der vorliegenden Forschung bekannt ist, dass der Einsatz von Assistenzsystemen im Bereich einfacher Arbeitst\u00e4tigkeiten oft mit Verlusten an Arbeitsautonomie, der Abwertung von erfahrungsbasiertem Wissen und einem h\u00f6herem Stressniveau zusammenh\u00e4ngt [12], ist bisher nur wenig dr\u00fcber bekannt, wie sich dabei Variationen in der Ausgestaltung digitaler Assistenzsysteme (etwa in Form zus\u00e4tzlicher Hilfestellungen und Hintergrundinformationen) auswirken.<\/p>\n\n Als gro\u00dfes Problem erweist es sich dabei, dass alternative technologische Anwendungsformen in der Praxis nur selten vorkommen. Zudem lassen sich deren Effekte aufgrund sehr unterschiedlicher Aufgabenzuschnitte, Produktionsprozesse sowie organisationeller Rahmenbedingungen nur schwer vergleichen. Hier kann die vorliegende Studie einen Beitrag leisten, indem sie im Rahmen eines experimentellen Designs die Rolle zus\u00e4tzlicher Informationen und Hilfestellungen f\u00fcr die Arbeitsleistung und Zufriedenheit der Besch\u00e4ftigten untersucht.<\/p>\n\n Die hier dargestellten Auswertungen liefern erste Hinweise auf m\u00f6gliche Unterschiede in der langfristigen Arbeitsleistung zwischen Probanden mit und ohne Prozessinformationen. Gleichzeitig zeigen sich bei der subjektiven Bewertung und Erfahrung der Arbeitssituation auf den ersten Blick nur geringe Gruppenunterschiede. Beiden Hinweisen wird in vertiefenden Untersuchungen nachzugehen sein, bei denen unter anderem die einf\u00fchrende Schulung \u00fcberarbeitet und an den Erkenntnissen dieser ersten Untersuchung angepasst wird, um den Anforderungen eines komplexeren Experimentendesigns zu entsprechen.<\/p>\n\n Dar\u00fcber hinaus belegt unsere Studie, dass auch beim Einsatz von AS Bedarf f\u00fcr einen pers\u00f6nlichen Ansprechpartner zu bestehen scheint. Die Befunde werfen auch die grundlegende Frage auf, wie Wissensinhalte, die in unterschiedlichen Schulungskontexten vermittelt werden, sinnvoll miteinander abgestimmt werden k\u00f6nnen. Des Weiteren stellt sich die Frage, wie eine wahrgenommene Handlungstr\u00e4gerschaft des AS erkannt werden kann und welche Folgen diese hat.<\/p>\n\n Die Ergebnisse werden in einem n\u00e4chsten Schritt vertiefend auf Gruppen- und Individualebene ausgewertet, um die Signifikanz der hier vorgestellten Muster zu untersuchen. Dazu werden auch weitere Informationen wie Pers\u00f6nlichkeitsmerkmale, Vorerfahrungen oder Fachkenntnisse einbezogen, die im Rahmen des Experiments erhoben wurden.<\/p>\n\n Die Erarbeitung dieses Beitrags wurde mit Mitteln des Bundesministeriums f\u00fcr Bildung, und Forschung unter dem F\u00f6rderkennzeichen 16DII116 gef\u00f6rdert. Die Verantwortung f\u00fcr den Inhalt dieser Ver\u00f6ffentlichung liegt bei den Autoren.<\/em><\/p>\n![\"Assistenzsystemanzeige](\"https:\/\/industry-science.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Thim_IM-20-3_Bild-2-1024x393.png\")
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Darstellung der ersten Ergebnisse<\/h2>\n\n
Zusammenfassung und weitere Forschung<\/h2>\n\n
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