Arbeitswelt im Wandel Arbeiten 4 - dguv.de · © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 1 Arbeitswelt im Wandel – Arbeiten 4.0 Dr.-Ing. Manfred Dangelmaier Tag der Arbeitssicherheit

Seite 1 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

Arbeitswelt im Wandel – Arbeiten 4.0

Dr.-Ing.

Manfred Dangelmaier

Tag der Arbeitssicherheit in Fellbach, 8. und 9. März 2017


1 Trends und

Herausforderungen

2 Disruption und

Innovation

3 Arbeit der Zukunft

Übersicht

4 Schlaglichter zum

Arbeitsschutz


Megatrends als Treiber des Wandels Alles wird dynamischer, volatiler und verändert sich in enormem Tempo

Herausforderungen:

Diversity

Individualisierung

Work-Life-Integration

Gesundes Leben

Fachkräftemangel

Demografischer

Wandel

Quelle: Handelsblatt, Februar 2017; Bitkom, August 2016; OECD, Dezember 2016


Beispiel: Großer Fachkräftemangel in Deutschland Unternehmen suchen Arbeitsmarkt vergeblich ab und sehen Business bedroht

Quelle: Handelsblatt, 15. Februar 2017

Leergefegt:

Nie seit der Wiedervereinigung war das Angebot an guten Jobs so hoch…

…und die Nachfrage danach so gering wie heute!



Herausforderungen:

Diversity

Individualisierung


Gesundes Leben

Fachkräftemangel

Demografischer

Wandel


Leergefegt:

647.000 offene Stellen

auf dem Arbeitsmarkt

Herausforderungen: Internationalisierung

Veränderte Absatzmärkte

Verteilte Wertschöpfung

Konkurrierende Interessen

Migrationsströme

Globalisierung/

Glokalisierung


Beispiel: Erhebliche Migrationsströme in OECD-Länder Immense Bevölkerungswanderungen im Zeitraum von 2001-2011

Quelle: OECD Science, Technology and Innovation Outlook 2016: Megatrends affecting science, technology and innovation; Dezember 2016

Wissensansturm:

31 Millionen hochqualifizierte Migranten

auf dem Weg in OECD-Länder



Herausforderungen:

Diversity

Individualisierung


Gesundes Leben

Fachkräftemangel

Demografischer

Wandel


Leergefegt:







Migrationsströme

Globalisierung/

Glokalisierung

Herausforderungen:

Hyperkonnektivität

IT-Sicherheit und Standards

Digitalkompetenz

Neue Jobprofile

MMI/MRK, VR-/AR-Systeme

Digitale

Transformation

Wissensansturm:

31 Millionen hochqualifizierte

Migranten in OECD-Länder

(2001-2011)


Beispiel: Digitale Technologien vor dem Durchbruch Digitalisierung der deutschen Wirtschaft schreitet voran

Quelle: Bitkom, 22. November 2016; Basis: Unternehmen aller Branchen ab 20 MA (n = 503)

Einsatz bzw. geplante Projekte digitaler Technologien:

Jedes fünfte Unternehmen will 3D-Druck,

jedes neunte Virtual Reality einführen



Herausforderungen:

Diversity

Individualisierung


Gesundes Leben

Fachkräftemangel

Demografischer

Wandel





Migrationsströme

Globalisierung/

Glokalisierung

Herausforderungen:

Hyperkonnektivität

IT-Sicherheit und Standards

Digitalkompetenz

Neue Jobprofile

MMI/MRK, VR-/AR-Systeme

Digitale

Transformation

Leergefegt:



Wissensansturm:

31 Millionen hochqualifizierte

Migranten in OECD-Länder

(2001-2011)

Technologiedurchbruch:

Jedes 5. Unternehmen will

3D-Druck, jedes 9. Virtual Reality



Digitale Transformation als Wegbereiter Neue Technologien halten Einzug in allen Bereichen und Sektoren

Additive Fertigung 3D-Druck

Neue Geschäftsmodelle, Stückzahl 1

Industrie 4.0 Internet of Everything, CPS

Hochvernetzte digitale Welt

Alternative Energie Smart Grids, E-Mobility

Ressourcen- und Umweltschutz

Smart Mobility Autonomes Fahren, Drohnen

Optimierung von Verkehr/Logistik

Virtualisierung Augmented/Virtual Reality

Kopplung realer und virtueller Welt

Digital Twins Motion Capturing

Echtzeitdaten, Ergonomie

Künstliche Intelligenz Kognitive Systeme

Entstehung neuer MMI und MRK

Big Data Analytics Intelligente Algorithmen, Bots

Generierung von Smart Data

Blockchain Bitcoins

Transformation von Transaktionen

Neurotechnologie Brain-Computer-Interfaces

Nutzerzentrierte Systemgestaltung


Die 4. Industrielle Revolution

Erster mechanischer

Webstuhl 1784

1. Industrielle Revolution durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft

2. Industrielle Revolution durch Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion durch elektrischer Energie

Fließband bei Ford,

Anfang 20. Jh.

Erste Speicher-

programmierbare

Steuerung (SPS)

»Modicon 084« 1969

3. Industrielle Revolution durch Einsatz von Elektronik und IT zur

weiteren Automatisierung der Produktion

4. Industrielle

Revolution auf der Basis von Cyber-

Physical Systems

Ende 18. Jh. Beginn 20. Jh. Beginn 1970er heute

Gra

d d

er

Ko

mp

lex

ität

»Industrie 4.0«

Quelle: DFKI


Hightech-Themen 2017 aus Sicht der IKT-Branche KI als Aufsteiger zum Vorjahr – Digitale Plattformen auf Anhieb in den Top 10

67% IT-Sicherheit

Cloud Computing

Internet of Things

Industrie 4.0

Big Data

Digitale Plattformen

Mobile Computing

Enterprise Content Mgt.

Künstliche Intelligenz

Digital Health

60%

55%

50%

41%

32%

31%

28%

21%

21%

Quelle: Bitkom-Branchenbarometer, 2/2017

2017: neu in der Auswahl

2016: Platz 23

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Beispiele: Digitale Plattformlösungen Industrie und Dienstleistung in enger Interaktion mit dem Kunden

Kompetenz-Zentrum für Digitalisierung

Porsche

Digital

GmbH

Innovation Hub

Future

Transportation

Systems


Einzelhandel

Banken IKT&Medien

Freizeit & Reisen

Versicherungen

Professional Services

Gastronomie

Bildung

Immobilien

Bauwesen

Regierung

Produktion

Landwirtschaft

Gesundheitswesen

Transport

Bergbau, Öl, Gas, Chemie

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5

Disruption Map nach Industrien Zahlreiche Branchen stehen bereits jetzt vor großen Veränderungen

Ein

flu

ss

au

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as

Ge

sc

hä

fts

mo

de

ll

Zeitverlauf (in Jahren)

KURZE LUNTE – GROSSER

KNALL

LANGE LUNTE – GROSSER

KNALL

KURZE LUNTE – KLEINER

KNALL

LANGE LUNTE – KLEINER

KNALL

Quellen: Heads! und Deloitte Digital


»Times of crisis, of disruption or constructive

change,

are not only predictable, but desirable.

They mean growth.«

Fyodor Mikhailovich Dostoyevsky Russian novelist, short story writer,

essayist, journalist and philosopher


Nutzen der Digitalisierung für die Geschäftstätigkeit Große Potenziale für effiziente Kooperation und Innovation

Quelle: TNS Infratest, repräsentative Unternehmensbefragung: »Digitalisierung in der deutschen Wirtschaft 2016«, n = 924

Jeweils nur Nennungen zur Kategorie »Sehr positiv« / »Eher positiv«, Angaben in Prozent

»Wie hat sich die Digitalisierung in Ihrem Unternehmen in den folgenden Bereichen ausgewirkt?«

Großunternehmen weiter als KMUs Dienstleistung weiter als Industrie


Innovationsverhalten der deutschen Wirtschaft Investitionssprung in 2015 – 5 Branchen dominieren Innovationsoffensive

Absolute Veränderung der Innovations-

ausgaben zwischen 2015 und 2017

Quelle: Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW): Innovationsbericht 2016 (http://ftp.zew.de/pub/zew-docs/mip/16/mip_2016.pdf); Januar 2017;

Werte für 2015 vorläufig. Angaben für 2016 und 2017 beruhen auf Planangaben/Erwartungen der Unternehmen vom Frühjahr 2016.

Innovationsausgaben von KMU und

Großunternehmen 2006 bis 2017

Index d

er

Innovatio

nsausgaben,

2006=

100


Der Transformationsweg durch das Tal der

Enttäuschung Technologien bilden die Basis für neue Geschäftsmodelle

Technologien … Geschäfts-

modelle …

3D-Druck

Digitale Fabrik

Intelligente Sensoren

Bio-Informatik

Digitale Medizin

Makerbewegung

Sharing Economy

Kosten- und

Qualitätswettbewerb

Agile Development

Schwarmorganisation

Enttäuschte

Erwartungen

…alleine reichen

nicht aus !

Bisheriger

Fokus

Zukünftiger

Bedarf

…müssen neu

gedacht werden!


Zentrale Strategiefelder für Arbeiten 4.0 im Kontext von Digitalisierung und Globalisierung

ARBEITEN

4.0

Mensch

Gesundheit

Führung

Beschäftigung

Organisation

Arbeitsziel

Arbeitstätigkeiten

Arbeitsmittel

Arbeitsort

Qualifizierung

Mobiles und

vernetztes Arbeiten

Flexible Formen

der Beschäftigung

On-the-job

Agile und flexible

Kapazitätssteuerung Individualisierbarer

Arbeitsplatz

Mobile Devices

Mensch-Roboter-

Kollaboration

Inhaltliche und

zeitliche Flexibilität

Diversity

Gesellschaft


Arbeit 4.0-Framework des Fraunhofer IAO Kognitive Technologien + Flexible Denkmuster = Neue Arbeit

ARBEIT

4.0

Cognitive

lernend

ubiquitious

vernetzt

Flexibility

agil

frei

kreativ Partner

Hubs

Netzwerke

Start-ups

Werkzeuge

Finanzierung

Methoden

Konzepte

Prozess-

organisation Lösungen

Produkte

Plattformen

Services

Erprobung

Labore

Pilotprojekte

Scouting Technologie

-innovation

extern

intern

Front-

end

Back-

end

Inkubator Aktivator Generator beschleunigen transformieren

radikal/disrupt (r)evolutionär ambidext


Flexibilisierung als Megatrend der Arbeitsorganisation Die drei Dimensionen der Flexibilisierung

f ix

Teilzeit

Gleitzeit

Langzeitkonten

Schichtarbeit

Vert rauensarbeitszeit

Cro

wd

sou

rcing

Le

iha

rbe

it

Ou

tsou

rcing

Sh

are

dLe

ad

ersh

ip

Struktur

Ort

Zeit

flexibel

mobil

flexibel


IAO-Beispiel: KapaflexCy Steuerung der Personalflexibilität in der Produktion

Kundenauf t rag: 50

Getriebe bis Montag

Ich kann diesen

Samstag arbeiten.

Samstag geht

leider nicht .

Zusatzschicht am

Samstag durchführen

Einsatzanf rage auf

Smartphone

»Meistercockpit« für Einsatzanf ragen


AppSist Assistenz und Lernen in Industrie 4.0

ERP

MES

Feldebene

appsist - Cloud

DATEN

KI

WISSENSELEMENTE

INFORMATIONEN

eLearning eSupport

*Mensch Maschine Interaktion

**Mensch Computer Interaktion

MASCHINENDATEN

BETRIEBSDATEN

MITARBEITERDATEN

BEDIENUNGSDATEN

MCI**-

USE CASES

MMI*-

USE CASES


Ambidextrie als Erfolgsrezept Beidhändigkeit von Organisationsarchitekturen – die Mischung macht´s

AGIL

TRADITIONEL

L

Überwindung von

Dysfunktionalitäten und Spannungen durch

geeignete Instrumente

und Architekturen

BUSINESS

SUCCESS

Erzielung von

Wettbewerbsvorteilen

durch die simultane

Verfolgung exploitativer

und explorativer Prozesse

Optimierung der

Organisationsstruktur

durch gleichzeitige

Implementierung von

Stabilität und Wandel


Future Work Lab Innovationslabor für Arbeit, Mensch und Technik

Demonstratorenwelt

Stellt in verschiedenen

Szenarien die gesamte

Breite der Industriearbeit

der Zukunft greifbar dar.

Lernwelt

Stattet Produktionsunter-

nehmen heute schon mit

Kompetenzen für die Arbeit der

Zukunft aus.

Ideenwelt

Bietet eine zentrale Plattform

für die Arbeitsforschung und

den wissenschaftlichen Dialog.

Feierliche Eröffnung des Future Work Lab am 2. Februar 2017 Link zum Tagesschau-Beitrag:

http://www.tagesschau.de/wirtschaft/future-lab-101.html

Für Anwender

Sensibilisieren der Führungskräfte,

Betriebsräte und Mitarbeiter in einer

einmaligen Innovationsumgebung

Schulung betrieblicher Experten in

den Themen Digitalisierung und Industrie 4.0

Nutzung der neuesten Technologien, um

Mitarbeiter fit für die digitale Arbeitswelt

zu machen

Für Ausrüster

Positionieren von Industrie-4.0-

Produktlösung in einem innovativen

und viel beachteten Umfeld

Zielgruppengerechte Entwicklung

digitalisierter Produkte im Labor

Profitieren vom Netzwerk

Future Work Lab für erfolgreiche Industriearbeit von morgen


Future WorkLab – der Parcours Demonstratoren entlang der betrieblichen Wertschöpfung


Station 4: Sichere Produktionsarbeit Automatische Szenenanalyse zur Unfallerkennung

Veränderung der Arbeit

Sofortige Erkennung von Unfällen in

abgelegenen Gefahrenbereichen

Steigerung des Sicherheitsgefühls durch

Alarmierung des Ersthelfers

Wegfall des „Totmann“-Schalters

Mehrwert & Nutzen

Erhöhung der Arbeitssicherheit

Verringerung der Spätfolgen von

Unfällen durch die Zeitreduktion

zwischen Unfall und Unfallerkennung

Leicht integrierbar in bestehende

Arbeitsumgebungen

Automatische Erkennung von Unfällen und

Notsituationen an Arbeitsplätzen mit geringer

Personaldichte

Tracking mittels optischer Sensorik

Kein „Totmann“-Schalter nötig

Alarmierung des Ersthelfers durch ein

eskalierbares Alarmierungssystem


Station 4: Sichere Produktionsarbeit Aktive Unfallprävention


Gefahrenerkennungssystem an Not-Aus-

Mechanismen angebunden

Ausstattung des Mitarbeiters und der

Arbeitsmittel

Qualifikation des Führungspersonals für den

Einsatz von sensorischen

Gefahrenerkennungssystemen

Mehrwert & Nutzen

Deutliche Reduktion tödlicher und

nicht tödlicher Arbeitsunfälle

Sichere Gestaltung des Arbeitsumfelds

Umsetzung neuartiger Mensch-Technik

Kooperationen

Verringerung von Arbeitsunfällen an motorgetriebenen

mobilen und stationären Maschinen

Mensch-Detektion und automatisierte Erkennung von

Gefahrensituationen

Mobiles und stationäres Sensorkonzept zur Erfassung von

Bewegungen

Akzeptanz durch ergonomische Integration von Sensoren


Station 5: Optimierte Ergonomie Stuttgart Exo-Jacket


Ergonomische Unterstützung in der

Montage, Logistik und Produktion

Attraktiver Arbeitsplatz durch

Schonung des Bewegungsapparats

Mitarbeiter ermüdet später und bleibt

länger produktiv

Mehrwert & Nutzen

Reduzierung der körperlichen

Belastung zur Vorbeugung von

arbeitsbedingten Krankheiten

Nachhaltiger Einsatz des Menschen in

der Arbeitsumgebung der Zukunft

Entlastung der Mitarbeiter bei Hebetätigkeiten und

Überkopfarbeiten durch ein Exoskelett

Live-Vorführung des aktiv angetriebenen Exoskeletts

Exoskelett leistet Kraftunterstützung

Zusätzliche Last wird in die Hüfte oder in den Boden

eingeleitet


Station 5: Optimierte Ergonomie Visualisierung von Ergonomie und Belastung


Ergonomische Optimierung von

Bewegungsabläufen

Speichern ergonomischer Bewegungs-

abläufe als Trainingsvorlage

Anonyme Beratung durch externe

Ergonomieexperten möglich

Mehrwert & Nutzen

Bewusstsein für ergonomische

Bewegungsabläufe

Training neuer Mitarbeiter

Tool zur selbstständigen Kontrolle

für den Mitarbeiter

Intuitive Visualisierung von ergonomischen

Bewegungsabläufen

Anzug mit Inertialsensoren erfasst Arbeitsbewegungen

Einsatz zu Trainingszwecken möglich

Spezielle Software visualisiert Überbelastung von Gelenken


Station 5: Optimierte Ergonomie Mobile Bewegungserfassung


Erfassung menschlicher Bewegungen

ohne Beeinträchtigung von Arbeits-

abläufen Minimalistische Sensorik

Lösung nicht an Einsatzort und

Arbeitsbedingungen gebunden

Anpassung von Arbeitsmitteln,

-plätzen und -abläufen

Mehrwert & Nutzen

Optimierung von Arbeitsabläufen

Produktivität am Arbeitsplatz

Vermeidung von arbeitsbedingten

Langzeitschäden durch Analyse von

Arbeitsprozessen

Gefahrenkontrolle am Arbeitsplatz

Optische Sensoren zur mobilen Bewegungserfassung am

Menschen

Erfassung der dreidimensionalen Armbewegung eines

Mitarbeiters in der Montage

Driftfreie Langzeitbewegungserfassung zur Analyse und

Überwachung von Arbeitsabläufen


Schlaglichter Arbeitsschutz – physische Belastung Segen und Fluch der Industriellen Revolutionen

Muskuloskelettale Risikofaktoren durch sitzende Lebensweise

Muskuloskelettale Risikofaktoren der Arbeit

• Ergonomie

• Automatisierung

• Mechanisierung


Schlaglichter Arbeitssschutz Ein Paradigmenwechsel ist nötig


Schlaglichter Arbeitsschutz – Ethik autonomer Systeme Sind tödliche Unfälle durch Roboter akzeptabel?

Kooperation und Interaktion im gleichen Raum birgt Risiken

von Kollisionen

Dürfen wir autonome Fahrzeuge zulassen, wenn sie einen

Mensch töten könnten?

Dürfen wir die Zulassung von autonomen Fahrzeugen

verhindern, wenn sie Menschenleben retten?

Die ethische und rechtliche Diskussion läuft.

Bild: Tesla

Bild: Fraunhofer


Schlaglichter Arbeitsschutz – Sicherheitsbegriff Der Sicherheitsbegriff wird umfassender

Mensch

Physische

Existenz

Cyber-

Existenz

Cyber-

physisches

System

Kriminelle

Intention

Unfallrisiko

Datenschutz

Security

Unfallschutz


Dr.-Ing. Manfred Dangelmaier Institutsdirektor

Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft

und Organisation IAO

Fraunhofer IAO

Nobelstraße 12

70569 Stuttgart

[email protected]

www.iao.fraunhofer.de

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