Thema: Industrie 4.0

Das Fachgebiet Produktionsorganisation und Fabrikplanung im Fachbereich Maschinenbau an der Universität Kassel beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Forschungen zu Methoden und Werkzeugen der Digitalen Fabrik, die eine wichtige Facette im Rahmen der Entwicklungen zu Industrie 4.0 darstellen. Vorrangiges Ziel ist die Verbesserung sowohl der Produktions- und Logistikprozesse selbst als auch der hierzu notwendigen Planungsprozesse. Die folgenden Ausführungen geben einen kurzen Eindruck von den Arbeiten des Fachgebiets, stellen das Kompetenzlabor „Digitale Fabrik“ vor und erläutern exemplarisch für die Verbesserung unternehmensexterner Material- und Informationsflüsse ein Forschungsprojekt zur Digitalisierung in der Holzbereitstellung.

Das Institut für Produktionssysteme (IPS) wurde als wissenschaftliche Einrichtung der Fakultät Maschinenbau an der Technischen Universität Dortmund gegründet und steht unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jochen Deuse. Am IPS arbeiten rund 40 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon ca. 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Disziplinen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Logistik und Informatik. Das IPS beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Erforschung und Gestaltung technischer sowie sozio-technischer Arbeitssysteme, aufgeteilt in die fünf Forschungsbereiche Arbeits- und Zeitstudium, Arbeitssystemgestaltung, Digitale Fabrik, Industrielle Robotik und Produktionsautomatisierung sowie Systems Engineering. Neben Forschung und Lehre bietet das IPS im Rahmen der industriellen Auftragsforschung ein breites Beratungs- und Dienstleistungsspektrum an.

Der Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS) an der Ruhr-Universität Bochum beschäftigt sich mit den Themengebieten Produktionsmanagement, Produktionsautomatisierung, Produktionsdienstleistung und industrielle Robotik in der Grundlagen- und Anwendungsforschung. Der Lehrstuhlinhaber Prof. Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter weist hierbei langjährige Erfahrung und Expertise in den Bereichen der Anwendungsoptimierung der Mensch-Roboter-Kollaboration, der Planung und Entwicklung von automatisierten Produktionsanlagen einschließlich der virtuellen Inbetriebnahme, der industriellen Montage sowie Cyber-Physischen Systemen (CPS) auf. Aufgrund zahlreicher Projekte wie ADAPTION, SOPHIE, Cyber System Connector, APPsist, DigiLernPro etc. verfügt der LPS über ein tiefgreifendes Verständnis im Bereich Industrie 4.0. Darüber hinaus ist der LPS an Standardisierungs-Initiativen wie AutomationML oder RRS (Realistic Robot Simulation) aktiv beteiligt.

Intelligente Produktions- und Logistiksysteme gewinnen an Bedeutung – ob Cyber-Physische Systeme, Internet of Things, Big Data, vernetzte Produktionsstätten oder die Kundenintegration in Wertschöpfungsprozesse. Wenn Sie in diesem Kontext mehr über die Vielfalt von Forschungs-, Demonstrations- und Anwendungszentren im Bereich Industrie 4.0 erfahren wollen, sollten Sie diese Sonderausgabe der Industrie 4.0 Management nicht verpassen.

Industriearbeit 4.0 steht für digitale und dezentrale Industriearbeit, die Facharbeiter durch Mehrdeutigkeit, Selbstorganisation und Vernetzung herausfordern wird. Der vorliegende Beitrag stellt mit der situativen Lernfabrik einen umfassenden Ansatz vor, der Facharbeiter für diese Herausforderungen qualifiziert. Die situative Lernfabrik simuliert softwarebasiert unterschiedlich komplexe Situationen auf dem Shopfloor. Analog zu einem Flugsimulator erwerben Facharbeiter durch die spielerische Absolvierung von herausfordernden und praxisnahen Situationen wertvolles Erfahrungswissen und verbessern zugleich ihre IT-Kompetenz. Dadurch bereitet die situative Lernfabrik Facharbeiter umfassend und punktgenau für Industriearbeit 4.0 vor.

Industrie 4.0 verändert nicht nur Produkte, Prozesse und Arbeitsorganisation, sondern auch das Führungsverständnis. Gefragt sind Visionäre, Analytiker und Vordenker bei der Entwicklung der (digitalen) Strategie und neuer Geschäftsmodelle, Gestalter, Moderatoren und Konfliktmanager für virtuelle und interkulturelle Teams und Netzwerke, selbstreflektierende und lernfähige Persönlichkeiten.

Die Digitalisierung von Produktionsprozessen schreitet immer weiter voran und macht dabei nicht an den Werkstoren Halt. Sie beeinflusst neben den internen Unternehmensstrukturen und den unternehmensübergreifenden Supply Chains ganze Branchen und verändert sogar gesellschaftliche Strukturen. Dabei geht es um die gesamte Bandbreite der Digitalisierung von Produktionsprozessen und ihrer datengestützten Optimierung durch intelligente, rückgekoppelte Kommunikationsprozesse. Es geht also um die Verknüpfung der realen mit der digitalen Welt. Mit der Digitalisierung der Wertschöpfungskette befinden sich auch die Personalführung sowie die Kommunikation, die Kooperation und das Management im Wandel. Um die dafür benötigten Fähigkeiten aufzubauen, verändern sich auch die benötigten Techniken und die Formen des Qualifikationserwerbs. In diesem Beitrag wird beleuchtet, wo Unternehmen beim Thema Industrie 4.0 stehen, was sich für alle Beteiligten ändert und was getan werden muss, damit ...

Dieser Beitrag befasst sich mit der Entwicklung von Kompetenzen durch Einführung von Industrie 4.0 (I4.0) in produktionsnahen Bereichen. Da sich I4.0 in einer offenen Entwicklung befindet, werden Tendenzaussagen über Kompetenzanforderungen im Kontext zweier Extremszenarien getroffen. Die konkreten Anforderungen hängen davon ab, welche zwischen den Extremszenarien liegenden technisch-organisatorischen Optionen die Unternehmen wählen. Demnach gewinnt stetige und betrieblich anpassungsfähige Weiterbildung bzw. Kompetenzentwicklung besondere Bedeutung, bei der Mitarbeiter lernen, in den durch I4.0 sich verändernden betrieblichen Arbeitsprozessen veränderte Aufgaben zu erfüllen. Der Beitrag schließt mit Hinweisen auf Weiterbildungsformate, die für Kompetenzentwicklung in der digitalisierten Produktionsarbeit förderlich sein können.

In Cyber-Physischen Produktionssystemen (CPPS) wird sich menschliche Arbeit auf problemhaltige Tätigkeiten konzentrieren. Dafür benötigen die Mitarbeiter ein gutes System- und Prozessverständnis sowie hohe Problemlöse- und Kommunikationsfähigkeiten. Eine adäquate Gestaltung der Mensch-Technik-Interaktion kann dazu beitragen, dass diese Kompetenzen im Arbeitsprozess selbst erworben, erhalten und trainiert werden können. Erhebungen zur nutzerzentrierten Entwicklung eines mobilen Ressourcen-Cockpits für Instandhalter zeigen, dass Mitarbeiter bereit sind, neue Informations- und Kommunikations-Technologien (IKT) einzusetzen, wobei sie die Ausschöpfung derer Potenziale, aber auch Freiräume für eigenes Handeln erwarten. Ein zentraler Aspekt der Kompetenzförderlichkeit könnte ein geeignetes mentales Modell für die Navigation in CPPS sein. Dafür wird die Analogie „Digitales Bewusstsein“ vorgeschlagen und zur Diskussion gestellt.

Wie kaum ein anderes Thema beherrscht das Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ derzeit sowohl die Industrie als auch die Forschung. Der damit einhergehende Wandel von klassischen Produktionssystemen zu Cyber-Physischen Produktionssystemen (CPPS) bringt einen enormen Anstieg der System- und Aufgabenkomplexität auf Shopfloor-ebene mit sich. In Verbindung mit dem demografischen Wandel führt dies zu einem Befähigungsdefizit hinsichtlich der Handhabung von Maschinen und Anlagen, den es auszugleichen gilt. Hierzu bedarf es leistungsfähiger Methoden zur systematischen Identifikation der Befähigungsdefizite von Mitarbeitern in ihrem multiplen Aufgabenfeld sowie neuartiger Formen des Wissensmanagements zur Verwaltung von Mitarbeiter- und Prozesswissen. Beide Aspekte sind Inhalt des vorliegenden Beitrags.