Herausforderungen und Chancen einer digitalisierten Arbeitswelt

HELLA: Mixed Mock-Up auf der Hannover Messe

Wie lässt sich digitalisierte Arbeit erfolgreich in Unternehmen einführen? Dieser Frage stellten sich Forschende des Fraunhofer IEM, des Fraunhofer IOSB-INA und der Universität Bielefeld in Kooperation mit Partnerunternehmen aus der Wirtschaft im Projekt „IviPep“. Im Projektzeitraum vom 1.4.2017 bis 31.3.2020 entstand unter der Leitung von Prof. Roman Dumitrescu ein Konzept für eine digitalisierte Arbeitswelt, die einerseits menschengerecht gestaltet ist und andererseits eine effizienzsteigernde Wirkung im Produktentstehungsprozess bereithält. Ziel war es außerdem eine Online-Plattform zu entwickeln, die es anderen Unternehmen ermöglichen sollte Zugriff auf die Ergebnisse des Projektes zu erhalten und mithilfe eines Quick-Checks Handlungsempfehlungen für die eigenen Herausforderungen erhalten zu können. Das Fraunhofer IEM steuerte vor allem seine Expertise in der digitalisierten Produktentstehung bei.

Die vierte industrielle Revolution?

Der technologische Fortschritt und die immer umfassender werdende Digitalisierung prägen immer mehr Bereiche unseres Lebens. Gerade die Digitalisierung hat derzeit einen immer weiterwachsenden Einfluss auf Unternehmen der herstellenden Industrie. Unter dem Begriff „Industrie 4.0“ werden diese Entwicklungen zusammengefasst. Zudem machen sich diese Veränderungen auch in der Arbeitswelt bemerkbar. Gerade in der Produktentstehung verspricht die Digitalisierung ein hohes Nutzenpotential. Hier können die neuen intelligenten technischen Systeme über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg einen großen Zuwachs an Daten verfügbar machen.

Einführung digitalisierter Arbeit im soziotechnischen Spannungsfeld

Aber wie kann digitalisierte Arbeit am effektivsten und schonendsten eingeführt werden? Die Berücksichtigung des soziotechnischen Spannungsfeldes Mensch-Organisation-Technik ist für die erfolgreiche Gestaltung einer digitalisierten Arbeitswelt besonders wichtig. Da das Handlungsfeld jedoch sehr komplex ist und die vielen Möglichkeiten digitalisierter Arbeit sehr heterogen sind, fällt Unternehmen diese Gestaltung weiterhin schwer. Aus diesem Grund zielte das Projekt „IviPep“ darauf ab ein Instrumentarium zur Gestaltung individualisierter virtueller Produktentstehungsprozesse in der Industrie 4.0 zu entwickeln und die Auswirkungen der Einführung digitaler Arbeit auf das Spannungsfeld Mensch-Organisation-Technik zu bestimmen.

4 Teilziele:
  • Potentiale und Auswirkungen digitaler Arbeit identifizieren
  • Veränderungen bei der Einführung digitaler Arbeit bestimmen
  • Nötige Qualifizierungen und Kompetenzen für digitale Arbeit bestimmen
  • Breitentransfer

Szenarien digitalisierter Arbeitypen von System of Systems

Im ersten Schritt identifizierte das Projektteam relevante Szenarien digitalisierter Arbeit (SdA) in der Produktentstehung, bündelte sie in Steckbriefen und ergänzte sie um weitere Informationen. Anhand eines Kriterienkatalogs, der die Dimensionen Mensch, Organisation und Technik umfasst, wurden die Anwendungsszenarien schließlich bewertet. Über den Projektzeitraum wurden auf diese Weise insgesamt 40 Szenarien bewertet, die die Grundlage für das Online-Instrumentarium bilden.

Entwicklung eines Referenzprozesses

Abgeleitet aus den Pilotprojekten konnte daraufhin ein Referenzprozess für einen digitalen Produktentstehungsprozess entwickelt werden. Der Prozess ist angelehnt an das 4-Zyklen-Modell nach Gausemeier und wurde so abstrahiert, dass sich möglichst viele Unternehmen damit identifizieren können. Der Referenzprozess ist ebenfalls online hinterlegt. Er bildet einen Ordnungsrahmen zur Filterung der Szenarien digitalisierter Arbeit und für den Quick-Check.

Die Potentiallandkarte

Im nächsten Schritt wurden die identifizierten Szenarien digitalisierter Arbeit (SdA) in den Referenzprozessen verortet. Beide Elemente zusammen bilden so eine Potentiallandkarte, die ebenfalls online im Instrumentarium hinterlegt ist. Szenarien lassen sich gezielt nach der Phase des Referenzprozesses filtern , so dass die entsprechenden Potentiale dem Anwender direkt angezeigt werden.

Drei Ebenen Referenzprozess digitalisierter Produktentstehung
Vorgehensmodell für die Einführung von Szenarien digitalisierter Arbeit

Mithilfe der Potentiallandkarte wurde daraufhin ein Vorgehensmodell für die Einführung digitalisierter Arbeit entwickelt.

6 Schritte bei der Einführung digitalisierter Arbeit:
  1. Bedarfe erkennen und erfassen
  2. Informationen zu der Machbarkeit im eigenen Unternehmen sammeln und informieren, wie andere Unternehmen Technologien bereits nutzen
  3. Einbindung der Beschäftigten für eine höhere Nutzerakzeptanz
  4. Umsetzung mit iterativer Prototyp Entwicklung und Changemanagement
  5. Auswirkungen digitalisierter Arbeit bestimmen, um SdA weiter zu optimieren
  6. Qualifizierung durch Weiterbildungsangebote und Sensibilisierung der Entscheidungsträger durch Mitarbeiterbefragungen
Der Quick-Check

Im nächsten Schritt wurde der Quick-Check entwickelt, der es Unternehmen ermöglicht schnell und unkompliziert die Potentiale von SdA zu identifizieren. So können Herausforderungen ausgewählt und die passende Phase im Referenzprozess angegeben werden, um genau darauf angepasste SdA herausgefiltert zu bekommen. Dies ermöglicht es Unternehmen den individuellen Nutzen digitalisierter Arbeit zu erkennen und die entsprechenden Maßnahmen zur Einführung einzuleiten.

Potentiale und Auswirkungen digitalisierter Arbeit

Im weiteren Verlauf des Projektes wurden der Nutzen und Aufwand digitalisierter Arbeit bestimmt und bewertet, mit dem Ziel die Bedürfnisse der Beschäftigten in einer sich wandelnden Arbeitswelt mehr in den Fokus zu rücken. Unter der Leitung der Universität Bielefeld entstand ein Messinstrument, das auf den validierten Fragebögen aus der psychologischen Forschung basiert und an die individuellen Gegebenheiten der Pilotunternehmen angepasst wurde.

Einführung digitalisierter Arbeit

Ein weiteres Ziel des Projektes bestand darin, die Einführung digitalisierter Arbeit sowohl organisatorisch als auch personell zu unterstützen. Mit der Einführung von SdA gehen Veränderungen in der Aufbau- und insbesondere in der Ablauforganisation von Unternehmen einher. Im Instrumentarium wurden Handlungsempfehlungen zu den verschiedenen identifizierten Szenarien hinterlegt. Das ermöglicht Unternehmen einfacher die passsenden Maßnahmen zu finden, die sie nachhaltig bei der Veränderung der Organisation unterstützt. Um nah an der Praxis zu sein, wurden die unterschiedlichen Konzepte in den Pilotunternehmen getestet.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, die Mitarbeitenden auf die Veränderungen, die sich durch die Einführung digitalisierter Arbeit ergeben, vorzubereiten. Interviews mit Experten der Pilotunternehmen dienten dazu die Anforderungen und Herausforderungen in den Veränderungsprozessen aufzunehmen. Wichtigste Erkenntnis: Change-Management muss als Gesamtprozess verstanden werden, der von allen Unternehmensebenen angenommen und verstanden werden muss.

Werden neue Qualifizierungen für die digitalisierte Arbeit gebraucht?

Wegen der Veränderung der Anforderungen an Mitarbeitende wurde untersucht, wie sich die Kompetenzprofile und der Qualifikationsbedarf durch den Wandel der Arbeitswelt hin zur Digitalisierung verändern. Die Universität Bielefeld interviewte hierfür Beschäftigte und Führungskräfte zu der derzeitigen Situation und dem erwarteten Zustand nach der Einführung der neuen Technologie. Das Fraunhofer IEM identifizierte in Workshops mit den Pilotunternehmen und externen Partnern fortlaufend Bedarfe für Kompetenzen. Im weiteren Verlauf des Projektes wurden Schulungen entwickelt und pilotiert, die bei dem Einsatz von SdA unterstützen sollen.

Bild: HELLA- Mixed Mock-up Demonstrator
HELLA - Mixed Mock-Up auf der Hannover Messe
HELLA – Mixed Mock-Up auf der Hannover Messe
Pilotprojekte in den Unternehmen

In den Pilotunternehmen Diebold Nixdorf, HELLA, INVENT und HANNING wurden die Anforderungen von Szenarien digitalisierter Arbeit konkretisiert, Konzepte entworfen und umgesetzt und die Auswirkungen von digitalisierter Arbeit, Weiterbildungen und Schulungen bestimmt.

Bei HELLA wurde z. B. die klassische Planung von Produktionssystemen durch AR-Technologie erweitert. Bei der Planung von Produktionsabläufen und Arbeitsplatzgestaltung werden Montagearbeitsplätze aus Kartonage (Mock-Up) nachgestellt und mit realen Produktprototypen angereichert. Durch die Verwendung von AR-Technologie kann die Realität durch virtuelle Elemente erweitert werden (Mixed Mock-Up), wodurch der Einsatz von Prototypen entfällt.

Um die Mitarbeitenden auf die Umstellungen durch Szenarien digitalisierter Arbeit vorzubereiten und sie im Veränderungsprozess zu unterstützen, sind Schulungen und Weiterbildungsmaßnahmen ein besonders effektives Mittel. Die Pilotunternehmen wurden daher auch zu passenden Weiterbildungskonzepten beraten und bei INVENT, HELLA und HANNING wurden individualisierte Schulungen durchgeführt.

Aufbau des Instrumentariums bei myview Systems GmbH

Im online Instrumentarium unter ivipep.myview.de wurden schließlich alle Erkenntnisse der verschiedenen Arbeitspakete gebündelt und für eine breite Masse zugänglich gemacht. In Abstimmung mit den Partnerunternehmen wurden Schritt für Schritt immer mehr Funktionalitäten und Features eingeführt, die es anderen Unternehmen ermöglichen individuell auf ihre Situation angepasste Handlungsempfehlungen zu erhalten.

Förderung

Gefördert wurde das Projekt im Rahmen des Programms „Zukunft der Arbeit“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und des europäischen Sozialfonds (ESF) und wurde vom Projektträger Karlsruhe betreut (PTKA).

Mehr Informationen finden Sie unter https://www.ivipep.de/

Engineering Forschung Grundlagen ITS SoS System

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Profilfoto Marc Foullois
Autor*in des Beitrags: Marc Foullois Fraunhofer IEM
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