Die Vision Industrie 4.0 ist ein Ansatz zur Bewältigung vielfältiger Herausforderungen der künftigen Produktion, wie beispielsweise die Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz sowie die Begleitung des demografischen Wandels [1]. Die Technologien zur Digitalisierung, Automatisierung sowie vertikalen und horizontalen Integration werden in der verarbeitenden Industrie insbesondere zur Bewältigung von drei wesentlichen Herausforderungen eingesetzt. Zum einen führt eine durch kundenindividuellere Produkte hervorgerufene steigende Variantenvielfalt zu mehr auftragsindividuellen Prozessen. Die erhöhte Komplexität im Produktportfolio induziert aufwändigere Informations- und Fertigungsprozesse, inklusive der Maschinen und Anlagen sowie unterstützenden Software. Beispielsweise muss ein Vielfaches an Datensätzen disponiert, eingesteuert, verfolgt und physisch gehandhabt werden. Zum anderen erhöht sich trotz durchgängigem Engineering die Komplexität durch immer kürzere, überlappende Produktlebenszyklen. Trotz des erhöhten Aufwandes bei kürzerer Marktpräsenz sollten neue Produkte weiterhin ein hohes Innovationsniveau aufweisen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. In volatilen Märkten sehen sich interdisziplinär und international vernetzte Unternehmen zusätzlich komplexeren Wertschöpfungsketten gegenüber. Bei jeder Umstrukturierung sowie Wechsel eines Landes müssen die Prozesse an die Gegebenheiten vor Ort angepasst werden. [1-3].
Im nachstehenden Abschnitt wird exemplarisch dargestellt, in welcher Art und Weise Industrie 4.0-Technologien die Bewältigung dieser Herausforderungen unterstützen und inwiefern der Technologieeinsatz bei den Arbeitnehmern Angst hervorruft. Zusätzlich wird für jedes Beispiel die Qualifikationserfordernisse für den jeweils betroffenen Arbeitnehmer abgeleitet. Im darauffolgenden Abschnitt werden Qualifikationserfordernisse übergreifend als auch funktionsbezogen zusammengefasst. Anknüpfend daran werden vier zentrale soziotechnische Gestaltungsmaßnehmen vorgestellt sowie die Potenziale und Hinweise für die Implementierung diskutiert.
additiver Fertigungsverfahren hergestellten Fahrradrahmens [5-7].
Entlastung statt Entlassung – Technologien als Chance nutzen
Die oben beschriebenen drei Herausforderungen rufen den Bedarf hervor, die Handhabung der gestiegenen und komplexeren Informations- und Materialströme zu unterstützen. Intelligente Assistenzsysteme, welche im Zuge der Transformation zur Industrie 4.0 entwickelt und implementiert werden, erleichtern mittels künstlicher Intelligenz agentenbasiert die Fertigungssteuerung. Bestände werden automatisch aktualisiert und die Fertigungsaufträge situativ zu geeigneten Maschinen zugeordnet, ohne dass der Fertigungssteuerer dies selbst entscheiden muss. Das Beispiel zeigt weiterhin die zunehmende Verzahnung zwischen Produktion und Logistik, da diese Assistenzsysteme auch den inner- und überbetrieblichen Materialstrom steuern. Hieran sind neue Anforderungen an die Arbeitsabläufe in der Fertigungssteuerung ablesbar. Die Aufgabe besteht zukünftig in der interdisziplinären Entwicklung der Interaktionslogiken und Verhandlungsregeln der Assistenzsysteme mit den IT-Experten, um an der Weiterentwicklung der Systeme einen fachlichen Beitrag zu leisten. Mitarbeiter befürchten, diesen neuen Aufgaben gegebenenfalls nicht gewachsen zu sein. Hieraus entsteht die Qualifikationsanforderung, die Wirkzusammenhänge kennen, durchschauen und gestalten zu können. [4].
Um der steigenden Nachfrage für kundenindividuelle Produkte nachzukommen und gleichzeitig die Komplexität im Produktentwicklungs- und -fertigungsprozess gering zu halten, empfiehlt sich zunehmend der Einsatz des Additive Manufacturing. In Bild 1 ist ein mithilfe additiver Fertigungsverfahren hergestellter Fahrradrahmen mit integrierten Beleuchtungs- und Bremskomponenten dargestellt. Die zu digitalisierende Prozesskette erstreckt sich von der Analyse über das Produktmodell bis zum Steuerprogramm der Sinteranlage und beinhaltet die geeignete Qualitätskontrolle. Somit ist der additive Fertigungsschritt integrierter Bestandteil einer kompletten Fertigungskette, welche idealerweise mittels durchgängigem Engineering unterstützt wird. Das Steuerprogramm wird hierbei automatisch durch Konvertierungsprogramme erstellt.
