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Industrie 4.0 Produktionsarbeit der Zukunft – auch in der Druckindustrie?

Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation brachte im vergangenen Sommer eine Studie zur Zukunft der Produktionsarbeit in Deutschland heraus (1).

Thematisiert wird darin die sogenannte „Industrie 4.0“, der vierte große gesamtgesellschaftliche Umbruch – nach der Mechanisierung, Industrialisierung und Automatisierung. Demnach wird es langfristig im Produktionsbereich zu einem flächendeckenden Einzug von Informations- und Kommunikationstechnik sowie deren Vernetzung zu einem Internet der Dinge, Dienste und Daten kommen.

Deutschland, so heißt es in der Studie, wird auch in Zukunft eine Produktionsnation bleiben, denn „Produktion sichert Wohlstand, Beschäftigung und unsere Zukunft.“ Ein intakter und innovativer Produktionssektor ist ein Garant für die stabile Wettbewerbsfähigkeit unserer Wirtschaft. Dies zeigte sich auch in der schnellen Erholung unseres Landes nach der Wirtschaftskrise von 2008/2009. Demnach gab es im Jahr 2009 zwar einen stärkeren Einbruch als in anderen europäischen Produktionsnationen wie Frankreich und Großbritannien. Es folgte jedoch ein überproportionales Wachstum in den Folgejahren, sodass der deutsche Produktionssektor im europäischen Vergleich noch heute einen überdurchschnittlichen Anteil zur gesamten Bruttowertschöpfung des Landes beiträgt.[2]

Deutschland ist gut aufgestellt im Vergleich zu internationalen Wettbewerbern – vor allem im Bereich Maschinen- und Anlagenbau, Elektrotechnik und Automobilbau. Damit das allerdings auch in Zukunft so bleibt, ist eine Transformation hin zu schlankeren, flexibleren, reaktionsfähigeren und somit noch kundenorientierteren Produktionsprozessen unter Nutzung der modernen Informations- und Kommunikationstechnik nötig.

Auch, oder gerade in der Druckindustrie, einer der kleineren Produktionssektoren des Landes[3], muss dieser Umbruch aktiv mitgestaltet werden.

Wo der Industriedruck hinsichtlich des Entwicklungs- und Geschäftspotenzials gerade erst aus seinen Kinderschuhen herauswächst (u.a. Flexible Verpackungen, 3D-Druck), ist der Erfolg der klassischen Druckbranche – rund um die Produktion von Medieninhalten auf Papier – im Zuge der Digitalisierung stark rückläufig. Auf lange Sicht hin wird dieser Industriezweig aussterben, wenn kein Umdenken – verbunden mit grundlegenden Veränderungen von Arbeitsstrukturen und Produktionsprozessen – erfolgt, welche zu neuen Möglichkeiten der Produktentwicklung, Produktionseffektivität und Kundenorientiertheit führen.

Höchste Zeit, stellverstretend für die Druckindustrie, einmal die erwarteten Veränderungen im Zuge der Revolution 4.0 näher zu betrachten. Drei Themenfelder werden sich laut Fraunhofer-Studie aus den gesamtgesellschaftlichen Entwicklungen künftig als wichtig für das produzierende Gewerbe ergeben:

  • Die zunehmende Komplexität in der Produktion, was die Entwicklung komplexerer Technologien, aber auch das notwendige technische und kommunikative Know-how der produzierenden Arbeitnehmer voraussetzt.
  • Hohe Innovationskraft als wichtiger Überlebensfaktor für Unternehmen: Dabei stehen auch die Themen der Kosten- und Zeiteffizienz sowie die Qualitätssicherung im Mittelpunkt und bilden ein „magisches Dreieck“: Es gilt durch Innovationen die Produktionszeit und Liefertreue stetig zu verbessern, gleichzeitig die Produktqualität und Kosteneffizienz aber im Auge zu behalten.

    Wichtig ist außerdem, technische, strukturelle und prozessuale Innovationen in der Produktion jetzt zu etablieren und nicht abzuwarten, was in den nächsten Jahren in der Informations- und Kommunikationstechnologie passiert. Dann werden mutigere und risikobereitere Wettbewerber mit ihren Produktionsmöglichkeiten zu weit voraus sein.

  • Flexibilität, einer der Schlüsselbegriffe der Industrie 4.0 und noch wichtiger für die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen. Es wird künftig noch wichtiger werden, mit immer kurzzyklischer schwankenden Märkten umzugehen. Die Anpassungsfähigkeit an Kundenwünsche eines Unternehmens wird zum Überlebensfaktor. Im Bereich der Produktion betrifft dies vor allem die genutzten Technologien und Wertschöpfungsketten sowie die Arbeitsweise selbst, d.h. die Flexibilität der Mitarbeiter.

    „Die richtige und schnelle Reaktionsfähigkeit, bei kurzfristigen Änderungen und gleichzeitiger Wahrung sowohl langfristiger Kapazitätsziele als auch der Interessen der Mitarbeiter, stellen das Spannungsfeld dar, in dem sich die Produktionsarbeit der Zukunft bewegt.“

    Aus diesen Themenbereichen ergeben sich eine Reihe von Entwicklungstrends für die produzierende Industrie, die wichtigsten sind im Folgenden zusammengefasst.

A. Automatisierung wird für immer kleinere Serien möglich – dennoch bleibt menschliche Arbeit weiterhin wichtiger Bestandteil der Produktion.

Automatisierungslösungen werden künftig noch universeller und anpassungsfähiger gestaltet werden, sodass kleinere Produktserien produziert werden können. Der Einsatz von Automatisierungen wird umfangreicher erfolgen, wodurch gewisse Aufgabenbereiche für den Menschen künftig wegfallen. Vorrangiger Zweck ist jedoch nicht, die menschliche Arbeitskraft zu ersetzen. Vielmehr geht es darum. Ihre Fähigkeiten sinnvoll einzusetzen und sie hinsichtlich monotoner bzw. körperlich anstrengender Tätigkeiten zu entlasten.

Auch wenn es angesichts der zahlreichen Mitarbeiterkürzungen sowie dem Verschwinden ganzer Unternehmen in der Druckindustrie[4] aktuell schwer vorstellbar ist, wird der arbeitende Mensch weiterhin im Mittelpunkt der Produktion stehen.

B. Industrie 4.0 heißt mehr als CPS[5] -Vernetzung. Die Zukunft umfasst intelligente Datenaufnahme, -speicherung und -verteilung durch Objekte und Menschen.

Die technologische Entwicklung ermöglicht es, Arbeitsmittel im Produktionsprozess mit extrem feinfühliger Sensorik auszustatten, sodass intelligente Objekte entstehen. Diese werden mehr und mehr miteinander vernetzt (siehe Cyber-Physische Systeme). Ergebnis dessen sind Produktionsdaten in einer völlig neuen Qualität. Die Produktion lässt sich in Echtzeit abbilden und in gleicher Weise dezentral steuern. Hierdurch ist es möglich, in Zukunft viel kurzfristiger, ja flexibler auf ungleichmäßige Produktionsauslastungen zu reagieren, aber vor allem auch schneller komplexe Entscheidungen hinsichtlich kundenspezifischer Produktionswünsche zu treffen.

Unternehmen, die schnell und flexibel auf Kundenanforderungen reagieren und hohe Variantenzahlen auch bei niedrigen Losgrößen produzieren können, sodass es sich trotzdem für das Unternehmen wirtschaftlich lohnt, werden im Wettbewerb vorne stehen. Neue Formen kundenintegrierter Geschäftsprozesse werden möglich.

Die Flexibilität der Unternehmen muss dabei aber auch systematischer und zielorientierter erfolgen. Der Einsatz moderner Flexibilisierungsinstrumente (u.a. CPSs, verstärkte Nutzung von smarten und mobilen Geräten, Tablets, Smartphones, sowie soziale Netzwerke als Kommunikationskanäle), aber auch die adäquate Qualifizierung der Mitarbeiter sind hierfür Voraussetzung.

C. Dezentrale Steuerungsmechanismen nehmen zu. Vollständige Autonomie dezentraler, sich selbst steuernder Objekte gibt es aber auf absehbare Zeit nicht.

Um eine flexible, kundenindividuelle, aber dennoch wirtschaftliche Produktion zu ermöglichen, wird es vermehrt schlanke Produktionsreihen geben. Die Nutzung von smarten Technologien, die zunehmende mobile Kommunikation sowie die Echtzeitsensorik tragen zu den dezentralen Steuerungsprozessen im Produktionsverlauf bei.

Bei diesen hohen Flexibilisierungsanforderungen treten jedoch auch Grenzen der Automatisierung einer kundenindividuellen Produktion auf, die nur die menschliche Arbeitskraft überwinden kann. Beispielsweise wird es im Zuge dieser „Revolution“ keine durchgängig virtualisierten, informatisierten und somit vollautomatisierten Fabriken geben.

„Qualifizierte Mitarbeiter schließen sensorische Lücken, die immer bestehen werden. Sie verfügen über langjährige Erfahrung zur Beurteilung und Lösung von Ausnahmesituationen. Und sie bringen als Arbeitskraft ihre Kreativität und Flexibilität in die Prozesse ein.“ Der Mensch bleibt somit als wichtigste Kontroll- und Entscheidungsinstanz erhalten.

Vielmehr bieten die neuen Technologien und Unterstützungsmöglichkeiten den Mitarbeitern auch bisher nicht denkbare Entfaltungsmöglichkeiten. Der zunehmende Einsatz mobiler Endgeräte, auch in der Produktion, wird zu maßgeschneiderten Informationen führen, welche die Mitarbeiter dabei unterstützen, schnell und effizient komplexe Entscheidungen im Produktionsgeschehen zu treffen. Und diese kognitive Arbeitsleistung können Maschinen auch in absehbarer Zeit nicht übernehmen.

D. Aufgaben traditioneller Produktions- und Wissensarbeiter wachsen weiter zusammen. Produktionsarbeiter übernehmen vermehrt Aufgaben für die Produktentwicklung.

Eng verknüpft mit den Produktionstätigkeiten selbst sind produktionsnahe Entwicklungstätigkeiten. Die Produktion wird insbesondere von den späten Phasen der Produktionsentstehung beeinflusst (u.a. Prototypen- und Musterbau, Prüfmittel- und Prozessentwicklung sowie Produkt- und Prozessanlauf). Somit kommt der Schnittstelle zwischen Produktentwicklung und Produktion eine zentrale Funktion in Unternehmen zu, da sie zwei Welten verbindet – die projektgeprägte Wissensarbeit in der Produktentwicklung (Forschung & Entwicklung) und die prozessgeprägte Produktion.

Kürzere Entwicklungszyklen von Produktneuheiten, höhere Variantenzahlen eines jeden Produkts, aber auch insgesamt schnellere Produktionsprozesse schweißen die Disziplinen „Produktentwicklung“ sowie „Produktion“ enger zusammen, was aber auch Mitarbeiter mit entsprechend interdisziplinären Kompetenzen bedarf.

E. Mitarbeiter müssen für kurzfristigere, weniger planbare Arbeitstätigkeiten on-the-job qualifiziert werden.

Um die genannte Innovationskraft, Komplexität und Flexibilität im Produktionsbereich via intelligenter und stark vernetzter Technologien jedoch realisieren zu können, benötigt es auch eine zusätzliche Qualifikation der Mitarbeiter. Die Idee von „CSPs“ und „Smart Factories“ kann nur gelingen, wenn die darin arbeitenden Fachkräfte über entsprechende Kompetenzen verfügen, die Technologien zu bedienen. Sie müssen bei technischen Problemen in der Lage sein, u.a. die stillstehenden Anlagen schnellstmöglich wieder in Gang zu bekommen.

Für die Ausbildungsformate bedeutet dies, Produktionsmitarbeiter interdisziplinärer auf den Gebieten Informations- und Produktionstechnik aus- bzw. weiterzubilden. Sie fungieren somit künftig als eine Art „Produktionsinformatiker“, welche die Produktionsprozesse, aber auch die eingesetzte smarte Technologie und den Fachjargon der Informatik soweit beherrschen, dass sie bei Systemstörungen oder zur Konzeption neuer Prozessketten selbst eingreifen und konfigurieren oder schnell und einfach mit den zuständigen Informatikern die nächsten (Lösungs-)Schritte besprechen können.

Dazu wird keine neue Grundlagenausbildung nötig sein, vielmehr sind kompakte, zertifizierte Inhalte gefragt, die „on-the-job“ erworben werden können. Von Beginn an die Mitarbeiter in die technologischen Veränderungen zu involvieren und ihnen zu verdeutlichen, welche Vorteile die „Smart Devices“ für die Produktion und die Leistung des Unternehmens selbst haben (Arbeitserleichterung, Produktionsbeschleunigung etc.), schafft schnellen Kompetenzgewinn und gleichzeitig Akzeptanz und Commitment für die neuen Arbeitsprozesse sowie die eingesetzte Soft- und Hardware.

Mit dem Generationswechsel in den Produktionsstätten hin zu den Digital Natives wird es voraussichtlich zwar immer einfacher, neue Arbeitsweisen zu etablieren. Jedoch ist es auch hier am besten, von Beginn an auch die älteren Generationen für die innovativen Arbeitsweisen zu gewinnen und entsprechend weiterzubilden. Besonders sie müssen die Möglichkeit erhalten, sich mit den Dingen zu beschäftigen, dann folgt die Begeisterung für die neue Technologie vermutlich von allein. Beispielsweise ermöglicht eine Automatisierung bestimmter Arbeitsschritte eine längere Ausübung des Berufs, weil die technischen Assistenzsysteme ergonomisch ungünstige, belastende Bewegungen stellvertretend für den Menschen ausführen, aber auch mehr Informationen für die kognitiven Entscheidungsprozesse bereitstellen.

Insgesamt wird durch den flächendenkenden Einzug smarter Technologien in die Produktionsbereiche ein höherwertiges und mehr selbstverantwortliches Arbeiten möglich. Es sind mehr Informationen in den Produktionshallen selbst vorhanden, wodurch die Fachkräfte auch mehr in die Prozesse involviert sind und diese Informationen nutzen können, um schöpferischer, innovativer zu arbeiten, statt nur vorgegebene Aufgaben abzuarbeiten.

+++ 

1 Spath, D.(Hrsg.), Ganschar, O., Gerlach, S., Hämmerle, M., Krause, T., Schlund, S. (2013). Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie  4.0. Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation, Stuttgart.  http://www.produktionsarbeit.de/

Studiendesign: (1) Befragung von 661 produzierenden Unternehmen, 3/4 der Teilnehmer waren Geschäftsführer, Produktions- oder Werkleiter. (2) Interviews mit 22 namhaften Experten der deutschen Produktion, darunter Vertreter innovativer Produktions- und High-Tech-Unternehmen, führende Wissenschaftler aus den Themengebieten Produktionsarbeit und Industrie 4.0 sowie Verbands- und Gewerkschaftsvertreter.

2 Stand 2012 – statistisches Bundesamt: Anteil des Produktionssektors an der gesamten Bruttowertschöpfung in Deutschland: 22 %, im europäischen Schnitt: 16 %

Laut Statista (de.statista.com): Umsätze der Produktionssektoren in Deutschland 2012: Druckindustrie: 12,7 Mrd. Euro; Maschinenbau: 207 Mrd. Euro; Elektrotechnik: 170,2 Mrd. Euro, Automobilindustrie: 128,2 Mrd. Euro.

4 Siehe hierzu u.a.. ver.di: Wirtschaftspolitische Informationen zur Druckindustrie, Quartal 3/2014 http://verlage-druck-papier.verdi.de/druck/++co++38d2868c-0205-11e3-851d-525400438ccf

5 CPS = Cyber-Physische Systeme. Intelligente Objekte, die mit einer eigenen dezentralen Steuerung  (embedded systems) versehen, in einem Internet der Daten und Dienste miteinander vernetzt sind und sich dadurch selbstständig steuern können.

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