SOCIAL MANUFACTURING

AND LOGISTICS

[SoMaLI]

EIN LEITBILD DER

TECHNOLOGISCHEN,

ORGANISATORISCHEN

UND SOZIALEN

HERAUSFORDERUNGEN

DER INDUSTRIE 4.0

Zwischenbericht des Forschungsprojektes

DIGITALISIERUNG VON INDUSTRIEARBEIT:

FORSCHUNGSSTAND UND ENTWICKLUNGSPERSPEKTIVEN

2

Im vorliegenden Beitrag werden generelle Trendbestimmungen und erste Forschungserge-

bisse zu den Konsequenzen der Industrie 4.0 für Arbeit und Qualifikation zusammengefasst.

Konzeptionell wird dabei von der Industrie 4.0 als sozio-technisches System ausgegangen:

Die Analyse und Gestaltung des Zusammenspiels der neuen Technologie mit den dadurch

induzierten personellen und organisatorischen Veränderungen erfordert grundsätzlich den

Blick auf das Gesamtsystem der Produktion und den hier wirksamen Interdependenzen. So

können sowohl die Entwicklungspotenziale als auch die Konsequenzen der weitreichenden

Prozessinnovation Industrie 4.0 angemessen erfasst und hinreichend untersucht werden.

Davon ausgehend werden in der Aufarbeitung des derzeitigen Forschungsstandes vielfäl-

tige und widersprüchliche Entwicklungspfade von industrieller Arbeit und Organisation

identifiziert. Welche konkreten Veränderungen sich tatsächlich ergeben, ist in der Konse-

quenz von dem realisierten Automatisierungskonzept und der tatsächlichen Reichweite der

Systemgestaltung abhängig. In diesem Sinne sind Industrie 4.0-Systeme gestaltbar und

setzen ein konkretes Leitbild zukünftiger Arbeit und Organisation in der industriellen Pro-

duktion voraus. Erste Konturen dieses Leitbildes werden am Ende dieses Zwischenberich-

tes nachgezeichnet.

ABSTRACT

AUTOREN

Projektgruppe Social Manufacturing and Logistics (SoMaLI), TU Dortmund:

Projektträger

Forschungsgebiet Industrie- und

Arbeitsforschung

Prof. Dr. Hartmut Hirsch-Kreinsen

Dr. Peter Ittermann

Jonathan Niehaus

Lehrstuhl für Förder- und

Lagerwesen FLW

Prof. Dr. Michael ten Hompel

Johannes Dregger

Benedikt Mättig

Thomas Kirks

3

INHALT

1. Technologieschub Digitalisierung 4

2. Vision „Social Manufacturing and Logistics“ 6

3. Arbeitsforschung: Divergente Entwicklungspfade in der Industrie 4.0 8

3.1 Beschäftigungsperspektiven: Zwischen Erosion und Stabilisierung 9

3.2 Mensch und Maschine in der Industrie 4.0:

Szenarien zur zukünftigen Funktions- und Kontrollverteilung 10

3.3 Qualifikationsstrukturen: Upgrading oder Polarisierung 11

3.4 In der Bilanz: Gestaltungsalternativen bei Industriearbeit 13

4. Von der Vision zum Leitbild: Social Manufacturing 2.0 16

4

In den Diskussionen über die Zukunft des Industriestandorts Deutschlands und den Ent-

wicklungs- und Anwendungsmöglichkeiten der Informationstechnologie wird davon ausge-

gangen, dass gegenwärtig ein ausgesprochener technologischer Entwicklungsschub

stattfinde. Es wird danach ein neues Zeitalter erkennbar, das in der internationalen Debatte

als „The second machine age“ (Brynjolfsson und McAfee 2014), die „Third Industrial Revo-

lution“ (Rifkin 2011) oder „The third great Wave” (Avant 2014), im deutschen Sprachraum

als „Vierte Industrielle Revolution“ oder „Industrie 4.0“ (Forschungsunion/acatech 2013)

bezeichnet wird. Resümiert man die laufenden Debatten genauer, so finden sich jenseits

aller rhetorischen Übertreibungen durchaus überzeugende Argumente dafür, dass die Ent-

wicklung digitaler Technologien ein Stadium erreicht hat, das eine völlig neue Qualität ihrer

Anwendung eröffne.

Gegenwärtig kann von einer Phase der Digitalisierung gesprochen werden, die sich auf

die Verknüpfung der Digitalisierung mit physischen Gegenständen unterschiedlichster Art

richtet. Shoshana Zuboff bezeichnet diese Entwicklung als „second-wave-mutation“ des

technologischen und damit verbundenen sozio-ökonomischen Wandels (Zuboff 2010, S.

8). In einer primär technologischen Perspektive wird dieser Zusammenhang auch unter

dem Schlagwort „Internet der Dinge“ thematisiert (z.B. Fleisch/Mattern 2005; Bullinger/

ten Hompel 2007). In diesem Kontext wird auch von Cyber-Physischen Systemen (CPS)

gesprochen, die in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen wie Wohnen, Medizin,

Verkehr oder industrielle Produktion große und bislang nicht gekannte Nutzenpotenziale

eröffnen (z.B. Geisberger/Broy 2012). Ein Themenschwerpunkt dieser aktuellen Debatte ist

die Digitalisierung der industriellen Produktion und Logistik bzw. der industrielle Einsatz

1. TECHNOLOGIESCHUB DIGITALISIERUNG

5

und die Vernetzung von CPS, die insbesondere in Deutschland von Informatikern, Ingeni-

eurwissenschaftlern, einflussreichen Wirtschaftsverbänden, technologieintensiven Unter-

nehmen der Elektro- und Maschinenbauindustrie sowie der Politik vorangetrieben und seit

spätestens 2012 unter dem eingängigen Label „Industrie 4.0“ propagiert wird (Forschungs-

union/acatech 2013). Dabei wird betont, dass das Konzept Industrie 4.0 im Vergleich zu den

vorangegangenen Ansätzen (Stichwort: Computer Integrated Manufacturing, CIM) auf eine

neue Stufe von Prozessautomatisierung ziele. Durch eine hoch flexible Verknüpfung der

jetzt durch das Internet vernetzten Datenebene mit realen Fabrikabläufen eröffnen sich

grundlegend neue Potenziale für die Planung, die Steuerung und die Organisation von Pro-

duktionsprozessen und ganzer Wertschöpfungsketten (z.B. Broy 2010; Reinhart et al. 2013;

Sendler 2013). Deutsche Industrieunternehmen erhoffen sich dadurch eine höhere Produk-

tions- und Ressourceneffizienz (PWC 2014).

Vor diesem Hintergrund ist davon auszugehen, dass die Vision der Industrie 4.0 in den In-

dustrieunternehmen weiter diffundieren wird und Wandlungsprozesse bisheriger Produkti-

onsstrukturen anstößt. Die Entwicklung wird forciert durch Initiativen und Forschungspro-

gramme aus der Politik, um Deutschland als zukünftigen Produktionsstandort zu stärken

und die ‚Technologieführerschaft‘ der deutschen Industrie zu fördern (BMBF 2014; BMWi

2014). Mit der Diffusion und Realisation von Industrie 4.0-Systemen wie auch generell mit

der fortschreitenden Digitalisierung sozialer und wirtschaftlicher Prozesse können länger-

fristig nachhaltige und in ihren Konsequenzen bislang nicht absehbare Wandlungspro-

zesse sozioökonomischer Strukturen, wie insbesondere auch von Industriearbeit, ange-

stoßen werden (zusammenfassend z.B. Hirsch-Kreinsen et al. 2015).

6

Fragt man nun nach den Konsequenzen des Einsatzes digitaler Technologien für Arbeit,

so legt eine Vielzahl von Studien und Analysen eine Auffassung nahe, die von einem mehr

oder weniger deterministischen Verhältnis zwischen technologischer Entwicklung und

den Konsequenzen für Arbeit ausgeht (zusammenfassend z.B. Evengelista et al. 2014).

Demgegenüber verfügen sowohl die sozialwissenschaftliche Innovationsforschung als auch

die arbeitssoziologische Technikforschung über einen breiten Fundus konzeptioneller und

empirischer Forschungsergebnisse, die instruktiv zeigen, dass die Entwicklung, die Diffu-

sion und Implementation neuer Technologien alles andere als bruchlos und widerspruchs-

frei verlaufen und vor allem die sozialen Effekte kaum eindeutig ableitbar sind. Keineswegs

darf eine durch Technikauslegung eindeutige und festliegende Beziehung zwischen der

Verbreitung digitaler Technologien und ihren sozialen Konsequenzen angenommen werden

(Lutz 1987; zusammenfassend Pfeiffer 2013). Vielmehr handelt es sich dabei um einen kom-

plexen und wechselseitigen Zusammenhang, der von einer Vielzahl von Einflussfaktoren

geprägt wird und deren Einfluss letztlich darüber entscheidet, in welcher Weise die techno-

logisch gegebenen neuen Nutzungspotenziale tatsächlich ausgeschöpft werden und welche

Konsequenzen für Arbeit sich einspielen (Evangelista et al. 2014, S. 803). Die Analyse und

auch die Gestaltung des Prozesses der Digitalisierung von Arbeit, d.h. des Zusammenspiels

der neuen Technologie mit den dadurch induzierten personellen und organisatorischen

Veränderungen erfordert daher konzeptionell den Blick auf den Gesamtzusammenhang der

Produktion als „social manufacturing“ und die hier wirksamen Interdependenzen (ten Hom-

pel/Hirsch-Kreinsen 2014).

Einen analytischen Ansatzpunkt hierfür bietet das Konzept des sozio-technischen Sys-

tems, das den interdependenten Zusammenhang zwischen den technologischen, organi-

satorischen und personellen Elementen eines Gesamtsystems der Produktion in den Blick

nimmt (Trist/Bamforth 1951; zusammenfassend Sydow 1985). Obgleich in der Forschung

nicht immer einheitlich definiert, kann in einer ersten Näherung und in Anlehnung an Rice

(1963) unter einem sozio-technischem System eine Produktionseinheit verstanden werden,

die aus interdependenten technologischen, organisatorischen und personellen Teilsys-

temen besteht (siehe Abb. 1). Danach begrenzt zwar das technologische Teilsystem die

Gestaltungsmöglichkeiten der beiden anderen Teilsysteme, jedoch weisen diese eigenstän-

dige arbeitspsychologische, arbeitspolitische und organisationale Eigenschaften auf, die

wiederum auf die Funktionsweise des technologischen Teilsystems zurückwirken.

Mit diesem Konzept wird vermieden, allein nach der Funktionsweise und den Wandlungs-

prozessen einzelner technischer und nicht-technischer Elemente zu fragen, sondern es

werden die Wechselwirkung und die Kombination der Elemente, mithin technisch-soziale

Konfigurationen, ins Zentrum der Analyse gerückt. Zudem wird nicht nur unspezifisch und

2. VISION „SOCIAL MANUFACTURING AND LOGISTICS“

7

generell von technischen und sozialen Elementen eines Systems gesprochen, sondern die

Analyse schließt neben Technik differenziert die Dimensionen der Organisation und des

Personaleinsatzes ein. Wie erste grundlegende Überlegungen im Kontext der Debatte um

anpassungsintelligente Produktionssysteme nahelegen, erlaubt dieser analytische Zugriff

auf das Gesamtsystem hinreichend begründete Aussagen über Gestaltungsmöglichkeiten

und Konsequenzen für Arbeit. Methodisch erlaubt dieses Konzept zudem unterschiedli-

che abgrenzbare Ebenen und Segmente von Produktionsprozessen vergleichend in eine

Analyse einzubeziehen. Aus diesen Gründen wird auf das sozio-technische Systemkon-

zept programmatisch auch in der aktuellen Diskussion um Industrie 4.0 Bezug genommen

(Forschungsunion/acatech 2013, S.40ff.; Botthof/Hartmann 2015b). Seinerseits ist dieses

sozio-technische System wiederum mit übergeordneten strategischen Vorgaben und dem

Gesamtprozess einer Wertschöpfungskette verbunden. Ausgehend von diesen konzep-

tionellen Überlegungen sollen im Folgenden die vorliegenden Bestandsaufnahmen aus

Wirtschaft, Politik und Wissenschaft aufgearbeitet werden und die möglichen Entwick-

lungspfade von Industriearbeit im Kontext ihrer fortschreitenden Digitalisierung abgesteckt

werden.

Abb.1: Industrie 4.0 als

sozio-technisches Sys-

tem (eigene Darstellung)Übergreifendes Managementsystem, Vernetzung, Wertschöpfungsketten

Rahmenvorgaben:strategisch, normativ

Technologie:• CPPS• Logistik• Simulation• Echtzeit- information

Organisation:• Arbeitsteilung• Kooperation• Kommunikation• Leitungsstruktur

Mitarbeiter:• Aufgaben• Qualifikationen• Erfahrungswissen• Spielräume

8

Zahlreiche Studien aus arbeits-, ingenieurs- und sozialwissenschaftlichen Disziplinen

haben sich in der Vergangenheit – und bereits weit vor der Diskussion um Industrie 4.0 –

mit der Einführung neuer technologischer Systeme in der Industrie und den veränderten

Bedingungen von Produktionsarbeit befasst (siehe z.B. die Studie von Kinkel et al. (2008) zu

Strukturen und Trends der Industriearbeit). Viele dieser Arbeiten befassen sich mit „Vorstu-

fen“ der Digitalisierung der industriellen Produktion und ihren Auswirkungen auf die Aufga-

benfelder, die Arbeitsbedingungen und die Beschäftigungsstrukturen der Industriebeschäf-

tigten. Durch die Debatte um die Industrie 4.0 wurde die Thematik in den letzten Jahren

erheblich forciert: Auf die Bedeutung, die der Wandel der Industriearbeit in den Debatten

zur Industrie 4.0 einnimmt, verweisen einige Sammelbände, die in jüngster Zeit veröffent-

licht wurden und in denen verschiedene Positionen und Blickwinkel aus Wissenschaft,

Politik und Wirtschaft zur Zukunft der digitalen Produktionswelt und ihren möglichen

Arbeitsfolgen gebündelt werden (Bauernhansl et al. 2014; Schröter 2014; Botthof/Hartmann

2015a; Kersten et al. 2014, Hoffmann/Bogedan 2015; Hirsch-Kreinsen et al. 2015). In ersten

empirisch angelegten Studien werden Trendaussagen zum möglichen Wandel von Indust-

riearbeit im Kontext von Industrie 4.0 auf der Basis von Expertenaussagen getroffen (Spath

et al. 2013; Schlund et al. 2014; FIR 2013; Schuh/Stich 2013; Kleinhempel et al. 2015). Wei-

tere Untersuchungen fokussieren stärker auf die Entwicklung in einzelnen Branchen und

Segmenten des verarbeitenden Gewerbes, die von den Digitalisierungsprozessen in einem

besonderen Maße betroffen sein könnten: u.a. die Metall- und Elektroindustrie (Zeller et

al. 2010), vernetzte Logistiksysteme (Windelband et al. 2011) oder die chemische Industrie

(Malanowski/Brandt 2014).

Die „Zukunft der Arbeit in Industrie 4.0“ (BMWi 2014; Botthof/Hartmann 2015a) ist darü-

ber hinaus Gegenstand der Begleitforschung des Technologieprogramms „Autonomik für

Industrie 4.0“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Diese richtet sich auf

Fragen nach der Integration autonomer Systeme in die bestehende Arbeitsorganisation

sowie den Auswirkungen neuer Technologien und ihren Gestaltungsanforderungen hin-

sichtlich Aufgabenzuschreibung, Entwicklung des Leistungsvermögens von Produktionsbe-

schäftigten und der Mensch-Technik-Interaktion. In zahlreichen weiteren Studien steht die

Abschätzung der ökomischen Effekte der Industrie 4.0 im Vordergrund (u.a. BITKOM/Fraun-

hofer IAO 2014; ähnlich auch Deutsche Bank Research 2014; kritisch hierzu: Pfeiffer 2014).1

Neben den skizzierten Studien beziehen sich auch weitere Beiträge und Publikationen auf

die Thematik: Hierzu liegen zahlreiche Dokumente, Positionspapiere sowie Vorträge und

Präsentationen von Verbandsvertretern, Gewerkschaften, Unternehmen, Wissenschaftlern

und politischen Akteuren vor. In der Gesamtbetrachtung lassen sie sich auf ein Spektrum

divergierender Entwicklungsperspektiven von Arbeit zuspitzen, das zumeist von zwei Polen

3. ARBEITSFORSCHUNG: DIVER- GENTE ENTWICKLUNGSPFADE IN DER INDUSTRIE 4.0

1 Weitere Studien

u.a. von Ernst & Young

(2015), PWC (2014),

McKinsey (2015), MHP

Porsche (2014), Staufen

AG (2014), Roland

Berger (2014), Roland

Berger/BDI (2015),

Infront/Capital (2015)

sowie BCG (2015).

9

begrenzt wird. Das Spektrum bezieht sich u.a. auf die generellen Beschäftigungspotenziale

in der Industrie 4.0, neue Qualifikationsanforderungen an unterschiedliche Beschäftigten-

gruppen, die Funktions- und Kontrollverteilung in der Mensch-Maschine-Interaktion, ver-

schiedene Arbeitsorganisationsformen und Veränderungen in den Arbeitsbedingungen.

3.1 BESCHÄFTIGUNGSPERSPEKTIVEN: ZWISCHEN EROSION UND

STABILISIERUNG

Viele Trendbestimmungen zum Thema Arbeit in der Industrie 4.0 richten sich auf die Frage

nach den langfristigen Beschäftigungsperspektiven in der Industrie: Wird angesichts der

neuen Automatisierungstechniken die Industriebeschäftigung (weiter) zurückgehen oder

führt die Industrie 4.0 zur Stabilisierung des Beschäftigungsvolumens? Wie viele und wel-

che Arbeitsplätze könnten anhand der wachsenden Digitalisierung (und Automatisierung)

der industriellen Produktion zukünftig entfallen? Welche könnten neu entstehen? Zu diesen

Fragen liegen unterschiedliche Einschätzungen vor. In einer generalisierenden Betrachtung

verweisen einige Studien aus dem angelsächsischen Raum auf erhebliche Rationalisie-

rungspotenziale im Sinne einer zukünftigen Substitution von menschlicher Arbeit durch

Digitalisierung und Computerisierung (Frey/Osborne 2013; Bowles 2014; Brynjolfsson/McA-

fee 2011, 2014; Berger/Frey 2015). Demnach könnten (hier mit Blick auf den US-amerikani-

schen Arbeitsmarkt) rund die Hälfte (47%) aller Tätigkeiten zukünftig automatisiert werden

(Frey/Osborne 2013, S. 38; kritisch hierzu Pfeiffer/Suphan 2015.). Auch die Industrie werde

angesichts der Substitution manueller Produktionsarbeiten durch neue Fertigungstechno-

logien (z.B. 3D-Druck) von diesem Automatisierungsprozess betroffen sein.

Nach den Ergebnissen der Fraunhofer IAO-Studie (Spath et al. 2013, S. 46f.) geht die über-

wiegende Mehrheit der Industrieunternehmen zumindest davon aus, dass die menschliche

Arbeit in der industriellen Produktion in den nächsten Jahren bedeutsam bleiben werde. Die

Studie der Unternehmensberatung Boston Consulting Group verweist auf positive Arbeits-

markteffekte bei der weiteren Umsetzung von Industrie-4.0-Systemen und prognostiziert

einen Beschäftigungszuwachs von sechs Prozent für die nächsten zehn Jahre (BCG 2015,

S.8). Dieser basiere vor allem auf dem damit steigenden Bedarf an hochqualifizierten Indus-

triearbeiten u.a. im Maschinenbau und Automotivebereich.

Andere Prognosen schließen hingegen ein sinkendes Beschäftigungsvolumen in der

Industrie nicht aus: „Lassen sich die erwarteten Produktivitätspotenziale von Industrie 4.0

verwirklichen, werden in den heute bestehenden Fabriken und Wertschöpfungsketten – bei

gleicher Auslastung – zukünftig weniger Mitarbeiter benötigt.“ (Schlund et al. 2014, S. 20)

Dabei sind mehr als die Hälfte der in dieser Studie befragten Unternehmen davon über-

1 0

zeugt, dass insbesondere „Einfacharbeiten“ in der industriellen Produktion durch Automa-

tisierungslösungen im Zuge von Industrie 4.0 weiter reduziert wird (ähnlich auch FIR 2013;

Schuh/Stich 2013). Brynjolfsson und McAfee (2011, 2014) kommen zu der Trendaussage,

dass Arbeitnehmer mit „gewöhnlichen“ Kompetenzen und Fähigkeiten einem hohen Risiko

der Substitution ausgesetzt sind, da Computer, Roboter und andere digitale Technik genau

diese Kompetenzen und Fähigkeiten zukünftig übernehmen werden (ähnlich Berger/Frey

2015). Die Expertengruppe um Forschungsunion und acatech (2013) sieht zwar auch eine

mögliche Substitution von Einfacharbeiten durch neue Technik, verweist aber darauf, dass

diese „weder für die Beschäftigten, noch mit Blick auf den gesellschaftlichen Anspruch

sozialer Integration akzeptabel (wäre) – und für die erfolgreiche Realisierung von Industrie

4.0 in hohem Maße dysfunktional“ (ebd., S. 57). In diesem Kontext ist auch darauf zu verwei-

sen, dass in zahlreichen Industriezweigen wie der Ernährungsindustrie oder Metallerzeu-

gung „Einfacharbeit“ in den letzten Jahren eine bemerkenswerte Stabilität aufgewiesen hat

(Abel et al. 2014; Ittermann 2014).

3.2. MENSCH UND MASCHINE IN DER INDUSTRIE 4.0: SZENARIEN ZUR

ZUKÜNFTIGEN FUNKTIONS- UND KONTROLLVERTEILUNG

Einen weiteren Schwerpunkt der vorliegenden Studien und Trendbestimmungen bildet das

Thema der Funktions- und Kontrollverteilung in der ‚neuen‘ Mensch-Maschine-Interaktion.

Dabei ist zunächst weitgehend unbestritten, dass die neuen Technologien und Digitalisie-

rungen von Arbeitsfunktionen zu einer datentechnischen Erfassung von Arbeitsprozessen

(„Big Data“) und schnell wachsenden Kontrollmöglichkeiten über Arbeitsprozesse füh-

ren können (Hirsch-Kreinsen 2015). Die künftige Rollen- und Kontrollverteilung zwischen

Mensch und Maschine wird daher zu einer Schlüsselfrage in der Industrie 4.0. Einige Auto-

ren sehen Perspektiven, dass die Mitarbeiter weiterhin „in ihrer Gesamtheit die Träger der

planenden, steuernden, dispositiven, ausführenden usw. Tätigkeiten“ (Becker 2015, S. 25)

bleiben und Funktionen als „Dirigenten der Wertschöpfung“ (Malanowski/Brandt 2014, S.

39) bei aufgewerteter Arbeitstätigkeit übernehmen. Kritischere Stimmen hingegen ver-

weisen auf die wachsende „Entscheidungsfindung von Computerprogrammen“ und neue

technologische Kontrollstrukturen (Windelband 2014, S. 155). Die konkrete Ausgestaltung

des Zusammenwirkens von Mensch und Maschine im Gesamtsystem hängt somit von den

eingeschlagenen betrieblichen Entwicklungspfaden ab: Hier lässt sich zwischen einen

„Automatisierungsszenario“ und einem „Werkzeugszenario“ unterscheiden (Windelband et

al. 2011; Windelband 2014; Dombrowski et al. 2014; Kurz 2014; Schlund/Gerlach 2013).

Im Automatisierungsszenario liegt die Steuerungsfunktion beim CPS. Die Mehrheit der

Beschäftigten übernimmt lediglich ausführende Arbeiten, während eine handverlesene

1 1

Expertengruppe für die Installation und Wartung des Systems verantwortlich ist. Die

Anforderungen an industrielle Einfacharbeiten und Facharbeiten würden abnehmen.2 Eine

andere Perspektive ist das fachkräfteorientierte „Werkzeugszenario“ (Windelband 2014,

S. 156). Im Werkzeugszenario oder „Spezialisierungsszenario“ (Windelband/Dworschak

2015) hat der industrielle Facharbeiter die Kontrolle über die Produktionsabläufe und wird

durch intelligente (Assistenz-)Systeme unterstützt. Hier stehe im Ergebnis ein erweitertes

Aufgabenspektrum der Beschäftigten und neue Anforderungen an qualifizierte Arbeiten

durch erweitere Mitgestaltungsmöglichkeiten: „Facharbeiter und Technologie würden sich

hier gegenseitig kontrollieren und beeinflussen, jedoch würde der Mensch immer noch die

Entscheidungsgewalt behalten. Der Facharbeiter wäre hier noch der ,Lenker und Denker’ im

System.“ (Windelband 2014, S. 158)3

3.3 QUALIFIKATIONSSTRUKTUREN: UPGRADING ODER POLARISIERUNG

Die Mehrzahl der Studien und Einschätzungen stimmt in dem Punkt überein, dass mit der

weiteren Digitalisierung der industriellen Produktion und der Fokussierung auf wissensin-

tensivere Arbeitsbereiche in der Industrie 4.0 erhebliche Veränderungen der Qualifika-

tionsanforderungen der Beschäftigten verbunden sein werden. Weniger einheitlich sind

hingegen die Entwicklungspfade, die diese neuen Ansprüche an zukünftige Tätigkeits- und

Qualifikationsstrukturen zum Ausdruck bringen sollen. So lassen sich aus der Literatur zwei

Pole der zukünftigen Entwicklungen identifizieren, die sich zum einen als Upgrading von

Qualifikationen und zum anderen als Polarisierung von Qualifikationen bezeichnen lassen.

Der erste Pol bezeichnet eine Entwicklungsperspektive, wonach die Digitalisierung der

Arbeit eine Aufwertung bzw. ein „Upgrading“ von Qualifikationen nach sich zieht (Abb.

2). Diese Entwicklungsperspektive ist sowohl in der wissenschaftlichen als auch in der

öffentlichen Debatte relativ weit verbreitet. Folgt man Zuboff (1988, S. 10f.), so kann ein

Upgrading von Qualifikationen auf zwei Wegen mit völlig unterschiedlichen Konsequenzen

makrostrukturell für den Arbeitsmarkt generell wie auch für konkrete Tätigkeiten und Qua-

lifikationen auf der betrieblichen Ebene stattfinden: Zum einen wird dies als Folge einer

fortschreitenden computertechnischen Automatisierung einfacher Tätigkeiten angesehen,

die damit weitgehenden substituiert werden. Zum zweiten kann Upgrading als ein Prozess

verstanden werden, der generell alle Beschäftigtengruppen erfasst. Digitalisierung von

Arbeit wird in dieser Perspektive als Prozess der Informatisierung von Arbeit verstanden,

der zu einer steigenden Verfügbarkeit einer großen Vielfalt von Informationen über laufende

Prozesse führt. Die generelle Konsequenz seien „better jobs – jobs that at every level would

be enriched by an informating technology“ (ebd.: S. 159).

2 Als Folgen werden die

„ironies of automation“

(Bainbridge 1983) disku-

tiert, da Arbeitssituatio-

nen entstehen, die Qua-

lifikationen erforderlich

machen, die im automa-

tisierten Routinebetrieb

nicht auf-gebaut werden

können und automa-

tisierte Prozesse in

Folge ihrer wachsenden

Komplexität stets Gren-

zen ihrer technischen

Beherrschbarkeit auf-

weisen (Hirsch-Kreinsen

2014a).

3 Ein drittes mögliches

Szenario, das zwischen

den beiden anderen

angesiedelt ist, ist das

„Hybridszenario“.

1 2

Diese Tendenzen zum Qualifikationsupgrading werden in der Literatur insbesondere bei

aktuellen informationstechnologischen Anwendungen des Internets der Dinge gesehen, da

solche Systeme über ihre Datenerfassung und -auswertung Transparenz über Produktions-

prozesse in bislang nicht bekannter Weise ermöglichen (Zammuto et al 2007; Evengelista

et al. 2014; Boos et al. 2013). So wird auch in der öffentlichen und innovationspolitischen

Debatte über Industrie 4.0 hervorgehoben, dass eine generelle Aufwertung von Qualifika-

tionen möglich sei und auch stattfinden werde. Verwiesen sei hier stellvertretend für eine

Vielzahl von Autoren und Stellungnahmen auf Henning Kagermann, einer der führenden

Vertreter der Vision von Industrie 4.0 in Deutschland, dem zu Folge Mitarbeiter in Zukunft

weniger als „Maschinenbediener“ eingesetzt werden, „sondern mehr in der Rolle des Erfah-

rungsträgers, Entscheiders und Koordinators …, die Vielzahl der Arbeitsinhalte für den

einzelnen Mitarbeiter nimmt zu.“ (Kagermann 2014, S. 608; z.B. auch Bauernhansel 2014;

Wissenschaftlicher Beirat 2014)

Eine andere Entwicklungsperspektive, die sich mit dem Begriff der Polarisierung von

Qualifikationen zusammenfassen lässt, geht von einer zunehmenden Erosion mittlerer

Qualifikationsebenen und einem wachsenden Anteil von sowohl anspruchsvollen, hoch

qualifizierten Tätigkeiten als auch einfachen, aber nicht routinisierten und daher nicht

automatisierbaren Tätigkeiten aus. Besonders prominent wird diese These von Autor und

Dorn (2013), Collins (2014) sowie Brynjolfsson und McAfee (2014) vertreten, die vor allem in

makrostruktureller Perspektive auf die Entwicklung des US-amerikanischen Arbeitsmark-

tes, verschiedentlich aber auch auf den Wandel des Arbeitsmarktes in der EU verweisen

(z.B. Goos et al. 2009; Bowles 2014). Als Ursachen für diese Entwicklung gilt, dass gerade

auch Tätigkeiten mittlerer Qualifikationsniveaus automatisiert und damit substituiert

werden können. Die Voraussetzung hierfür ist, dass es sich auch dabei um Tätigkeiten han-

delt, die einen gut strukturierten und Regel-orientierten Charakter aufweisen und daher

Abb. 2: Ganzheitliches

Qualifikationsmuster

(Quelle: eigene Darstel-

lung)

Qualifiziertes und spezialisiertes Personal

Ingenieure, Facharbeiter mit Zusatzqualifikationenqualifikationen

Flexible und integrierteArbeitsform

1 3

algorithmisiert werden können. Konkret handelt es sich dabei sowohl um bislang durchaus

anspruchsvolle Produktionsarbeiten etwa der Montage und Überwachung wie aber auch

um Verwaltungs- und Sevicetätigkeiten auf mittleren Qualifikationsniveaus (z.B. Autor 2010;

Marin 2014). Anders formuliert, durch die neuen Technologien wird auch relativ routinisierte

Arbeit, die sich im mittleren Tätigkeits- und Einkommenssegmenten befindet, zunehmend

automatisiert. So befürchten die Autoren einer breit angelegten deutschen Studie über die

Entwicklung qualifizierter Sach- und Facharbeitertätigkeiten in industriellen Unternehmen

eine fortschreitende „Dequalifizierung und Teilsubstituierung“ der mittleren Qualifikati-

onsebene in Folge ihrer informationstechnischen Automatisierung. Bestenfalls könne von

dem Verbleib von „Residualkategorien“ qualifizierter Arbeit gesprochen werden, die nicht

oder nur mit einem unverhältnismäßigen Aufwand automatisiert werden können (TA 2007;

Kinkel et al. 2008; Düll 2013). Ähnlich argumentieren Windelband et al. (2011) auf der Basis

einer Untersuchung über die Arbeit im Kontext intelligent vernetzter Logistiksysteme. Damit

entsteht auf betrieblicher Ebene tendenziell eine ausdifferenzierte Tätigkeitsstruktur zwi-

schen anspruchsvollen, qualifizierten Tätigkeiten einerseits und verbliebenen abgewerte-

ten Fachtätigkeiten und nicht automatisierten einfachen Tätigkeiten andererseits (Abb. 3).

Denn trotz aller Automatisierungstrends weisen überraschenderweise Tätigkeiten, die als

industrielle Einfacharbeit charakterisiert werden können, eine hohe Stabilität auf (Abel et

al. 2014).

3.4. IN DER BILANZ: GESTALTUNGSALTERNATIVEN BEI INDUSTRIEARBEIT

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass von sehr divergierenden Entwick-

lungsperspektiven digitalisierter Arbeit auszugehen ist. Ganz offensichtlich kann nicht

von einem „one-best-way“ der Aufgaben- und Organisationsgestaltung gesprochen werden.

Abbildung 3: Polarisierte

Organisation

(eigene Darstellung)

Dispositive Ebene

Untere ausführende Ebene

Mittlere operative Ebene

Hochqualifizierte Experten, Ingenieure, Facharbeiter mit Zusatzqualifikationen

Erosion mittlerer Fachqualifikationen

Angelernte, abgewertete Fachkräfte

1 4

Dabei ist zu betonen, dass die skizzierten Pole des Spektrums möglicher Entwicklungs-

tendenzen und Szenarien denkbare Extremfälle der zukünftigen Situation bezeichnen. Die

Verbindung der skizzierten Dimensionen von Industriearbeit führt vor diesem Hintergrund

zu unterschiedlichen Gestaltungsalternativen z.B. in der Arbeitsorganisation:

• Die eine Perspektive verweist auf ein arbeitsorganisatorisches Muster, das sich durch

ein hohes Maß an struktureller Offenheit, eine sehr begrenzte Arbeitsteilung und hohe

Flexibilität auszeichnet. In der Debatte um die Digitalisierung von Arbeit wird verschie-

dentlich als Leitbild dieser Entwicklungsperspektive ein Muster hervorgehoben, das

metaphorisch als Schwarm-Organisation bezeichnet wird (Hirsch-Kreinsen 2014b).

Dieses Organisationsmuster ist durch eine lockere Vernetzung qualifizierter und gleich-

berechtigt agierender Beschäftigter gekennzeichnet. Ein zentrales Merkmal ist, dass

es keine definierten Aufgaben für einzelne Beschäftigte gibt, vielmehr handelt das

Arbeitskollektiv selbst organisiert, hoch flexibel und situationsbestimmt je nach zu

lösenden Problemen im und am technologischen System. Allerdings existiert ein von der

Leitungsebene vorgegebener Handlungsrahmen, der grundlegende Handlungsregeln,

strategische Ziele und kollektive Orientierungen und Leitvorstellungen umfasst, etwa

in Hinblick auf einen möglichst störungsfreien und optimalen technologischen Prozess

(Neef/Burmeister 2005, S. 569ff.).

• Die andere Perspektive verweist auf ein arbeitsorganisatorisches Gestaltungsmuster,

das durch eine ausgeprägte Arbeitsteilung gekennzeichnet ist. Einerseits ist es durch

eine nur geringe Zahl einfacher Tätigkeiten mit geringem oder keinem Handlungs-

spielraum wie standardisierte Überwachungs- und Kontrollaufgaben charakterisiert.

Andererseits ist eine ausgeweitete oder auch neu entstandene Gruppe hoch qualifi-

zierter Experten und technischer Spezialisten anzutreffen, deren Qualifikationsniveau

deutlich über dem bisherigen Facharbeiterniveau liegt. Diesen Beschäftigten obliegen

nicht nur dispositive Aufgaben etwa der Störungsbewältigung, sondern sie übernehmen

verschiedentlich auch Aufgaben des Produktionsmanagements. Dieses Muster der

Arbeitsorganisation entspricht weitgehend den derzeit schon in vielen hoch technisier-

ten Betrieben vorherrschenden Arbeitsformen, die als widersprüchliche Kombination

von Gestaltungsprinzipien der Dezentralisierung und Aufgabenerweiterung einerseits

und Strukturierung und Standardisierung andererseits gekennzeichnet werden kann (z.

B. Kinkel et al. 2008).

Da es offensichtlich im Fall von Industrie-4.0-Systemen keinen eindeutigen Entwicklungs-

pfad von Arbeit gibt, liegt die Frage nahe, welche Bestimmungsgrößen die Entwicklung

von Arbeit beeinflussen. Naturgemäß liegen dazu in Hinblick auf die Einführung autonomer

Produktionssysteme bislang keine validen empirischen Untersuchungsergebnisse vor.

1 5

Allerdings finden sich hierzu einige eher konzeptionelle Überlegungen und es lassen sich

auf der Basis früherer Untersuchungsergebnisse der Arbeitsforschung über die Einführung

von vernetzten Produktionssystemen relevante Zusammenhänge benennen (Schultz-

Wild et al. 1986; Hirsch-Kreinsen et al. 1990). Danach spielen hierbei das jeweils von den

Anwenderbetrieben verfolgte Automatisierungskonzept und damit zusammenhängend die

Gestaltungs- und Einführungsprozesse der neuen Systeme eine zentrale Rolle. Darüber hin-

aus ist die ungleichzeitige Diffusion der Systeme in verschiedenen Industriebranchen und

Betriebstypen in Hinblick auf die Reichweite des Wandels von Arbeit Rechnung zu stellen.

Wie oben betont, ist grundsätzlich davon auszugehen, dass Automatisierungstechnologien

die Gestaltung der Arbeit keineswegs determinieren, sondern sich mit ihnen stets Gestal-

tungsspielräume verbinden. Grob lassen sich hier dichotomisch grundlegende Muster der

Systemauslegung unterscheiden (z. B. Kaber/Endsley 2004; Cummings/Bruni 2009; Lee/

Seppelt 2009; Grote 2005):

• Zum einen kann von einem technologiezentrierten Automatisierungskonzept

gesprochen werden. Diese Konzeption läuft auf eine weitreichende Substituierung von

Arbeitsfunktionen durch die automatische Anlage hinaus. Die Rolle von menschlichem

Arbeitshandeln hat in diesem Fall kompensatorischen Charakter. Ihm verbleiben Auf-

gaben, die nur schwer oder nicht zu automatisieren sind und sie umfassen generelle

Überwachungsaufgaben. Anders formuliert, menschliches Arbeitshandeln hat in diesem

Fall eine Lückenbüßerfunktion und der denkbare Endzustand einer solchen Systemaus-

legung ist die vollständige Automation. Es steht außer Frage, dass sich mit diesem Sys-

temkonzept fortschreitend engere Spielräume für die Gestaltung von Arbeit verbinden.

• Zum anderen kann von einem komplementären Automatisierungskonzept gesprochen

werden. Dieses Gestaltungskonzept richtet sich darauf, eine Aufgabenteilung zwischen

Mensch und Maschine zu entwerfen, die eine zufriedenstellende Funktionsfähigkeit

des Gesamtsystems ermöglicht. Dies setzt eine ganzheitliche bzw. kollaborative Pers-

pektive auf die Mensch-Maschine-Interaktion voraus, die die spezifischen Stärken und

Schwächen von menschlicher Arbeit und technischer Automatisierung identifiziert. Für

die Gestaltung von Arbeit wird bei dieser Systemkonzeption ein technologischer Rahmen

gesetzt, der in unterschiedlicher Weise genutzt werden kann.

1 6

Insgesamt verweisen diese Überlegungen und Befunde auf den hohen Einfluss nicht nur des

grundlegenden Entwicklungs- und Gestaltungsprozesses der neuen Produktionssysteme,

sondern auch auf den je konkreten Einführungsprozess der neuen Systeme bei Anwen-

derbetrieben. Denn erst in dessen Verlauf konkretisiert sich in der Regel die Gestaltung des

Systems auch in technologischer, organisatorischer und personeller Hinsicht. Die Bedeu-

tung des betrieblichen Einführungsprozesses für die letztendliche Systemauslegung und

die sich durchsetzenden Muster von Produktionsarbeit begründet sich vor allem in dem

Umstand, dass die neuen Systeme in der Regel keineswegs schlüsselfertig in einem Plug-

and-Play-Verfahren in den Betrieben implementiert werden können. Denn es wird wohl nur

selten der Fall eintreten, dass eine intelligente Fabrik als Gesamtkonzept auf die „grüne

Wiese“ gestellt wird. Vielmehr dürften die meisten autonomen Systeme zunächst einmal

als Insellösungen innerhalb bestimmter Produktionssegmente in bestehende technisch-

organisatorische Strukturen von Anwenderbetrieben integriert werden. Erforderlich wird

daher im konkreten Einführungsfall ein unter Umständen langwieriger und aufwendiger

wechselseitiger Abstimmungsprozess zwischen den neuen Systemen einerseits und den

bestehenden betrieblichen Anwendungs- und Strukturbedingungen andererseits.

Ob und wie diese Herausforderungen bewältigt werden, hängt dabei wiederum von einer

Vielzahl zusätzlicher betriebsstruktureller Bedingungen ab. So verweisen frühere Unter-

suchungen über die Einführung rechnerintegrierter Systeme auf oftmals überforderte

betriebliche Ressourcen wie Planungskapazitäten, Know-how und verfügbare finanzielle

Spielräume. Ein restriktiver Einfluss mangelnder Ressourcen wird sich insbesondere dann

bemerkbar machen, wenn kleinere und wenig technologieintensive Unternehmen cyber-

physische Systeme einführen wollen. Darüber hinaus wird der Verlauf des Einführungs-

prozesses von arbeits- und betriebspolitischen Einflüssen geprägt. Als relevant ist die

innerbetriebliche Konstellation der an der Einführung beteiligten Akteure anzusehen, wie

sie sich etwa an den bestimmenden Promotoren aus dem Management oder an der Art der

Projektgruppenbildung zur Entscheidungsfindung festmachen lassen. Welches Automati-

sierungskonzept im Einzelfall verfolgt und wie die Arbeitsorganisation gestaltet wird, dürfte

entscheidend davon beeinflusst werden, welche Akteure hierbei besonders einflussreich

sind.

Mit Blick auf die generellen industriellen Entwicklungs- und Anwendungsperspekti-

ven von Industrie 4.0 und dem damit verbundenen Einfluss auf die Veränderungen von

Arbeit muss betont werden, dass es sich bei diesem Konzept bislang weitgehend um eine

technologische Vision handelt und bislang nur wenige Anwendungsfälle existieren. Die

Realisationsmöglichkeiten unter den Bedingungen heterogener industrieller Strukturen

sind noch bei Weitem nicht endgültig ausgelotet und sie weisen langfristige und zugleich

4. VON DER VISION ZUM LEITBILD: SOCIAL MANUFACTURING 2.0

1 7

sehr differenzierte Entwicklungsperspektiven auf. Denn wie schon angedeutet, ist die

industrielle Diffusion von Industrie-4.0-Systemen auf Grund ihres strukturverändernden

Charakters mit nur schwer überwindbaren technischen, ökonomischen und sozialen Ein-

führungsbarrieren konfrontiert. Obgleich von verschiedenen Studien weitreichende Pro-

duktivitätssteigerungen durch die Einführung von Industrie 4.0-Systemen prognostiziert

werden (z.B. Bauernhansel 2014; BCG 2015; PWC 2014), muss von Barrieren und Grenzen

einer schnellen Einführung dieser Systeme ausgegangen werden. Denn disruptive Innova-

tionen wie Industrie 4.0 weisen stets einen ausgeprägt paradoxalen Charakter auf, d. h.,

dieser Innovation sind Widersprüche und nur schwer zu bewältigende Herausforderungen

immanent. Denn ihre strukturverändernden Effekte rufen zugleich Widerstände, Gren-

zen und Barrieren ihrer Realisierung hervor. Insgesamt ist daher davon auszugehen, dass

sich mittelfristig in der betrieblichen Realität hauptsächlich begrenzte Insellösungen von

Industrie-4.0-Systemen finden werden. Es wird, wie Experten betonen, auf absehbare Zeit

keine umfassend sich selbstorganisierende Fabrik 4.0 geben: „Autonomie und Selbstorga-

nisation werden zunächst nur möglich sein für Teilsysteme der Fabriken, deren Verhalten

und Abhängigkeiten geschlossen beschreibbar und informationstechnisch nachvollziehbar

sind.“ (Spath et al. 2013, S. 120) Angenommen werden kann daher, dass sich im industriellen

Sektor insgesamt mittelfristig eine differenzierte Landschaft von Industrie-4.0-Anwendun-

gen durchsetzen wird. Offen bleiben zum gegenwärtigen Zeitpunkt auch viele Fragen zur

Zukunft der Industriearbeit unter den Bedingungen der Industrie 4.0. Hier werden sich in

den nächsten Jahren die konkreten Entwicklungspotenziale eröffnen, gleichzeitig jedoch

auch Risiken, Grenzen und Barrieren in der Umsetzung sichtbar werden. So sind derzeit

sowohl die Zukunft geringqualifizierter Arbeit in der Industrie als auch die Perspektiven der

industriellen Facharbeit ungewiss. Neben deutlichen Gefahren der Dequalifizierung und

Kontrollverluste bestehen durchaus Perspektiven einer Aufwertung und Arbeitsanreiche-

rung mit neuen Aufgaben.

Mit Blick auf die einschlägige arbeits-und sozialwissenschaftliche Literatur kann dann da-

von ausgegangen werden, dass das Leitbild einer komplementären Systemauslegung eine

hinreichende Voraussetzung für eine optimale Ausschöpfung der technologischen und öko-

nomischen Potenziale des automatisierten und ggf. individualisierten Produktionssystems

darstellt. Denn dieses überlässt nicht wie das technologiezentrierte Automatisierungskon-

zept menschlichem Arbeitshandeln lediglich fragmentierte Restfunktionen. Vielmehr eröff-

net die komplementäre Konzeption eines „social manufacturings“ neue Gestaltungsmög-

lichkeiten der Arbeit, die Awareness- und Feedback-Probleme des Handelns an komplexen

Anlagen minimieren, informelles Arbeitshandeln und laufende Lernmöglichkeiten ermögli-

chen und damit eine hinreichende Kontrollierbarkeit des Systems möglich werden lassen.

Folgt man einer Formulierung von Grote, so werden bei einer solchen Vorgehensweise die

1 8

spezifischen Stärken und Schwächen von Mensch und Technik „nicht im Sinne eines ent-

weder Mensch oder Technik gegeneinander ausgespielt, sondern durch eine durchgängige

Gestaltung der Mensch-Technik-Interaktion zu einer neuen Qualität des Gesamtsystems

verschmolzen“ (Grote 2005, S. 67 – Hervorheb. im Orig.). Dazu werden gleichermaßen die

drei Dimensionen des sozio-technischen Systemkonzepts in die Gestaltung einbezogen, um

damit das System zu einer Bewältigung von Schwankungen und Störungen zu befähigen.

Als hierfür unabdingbare Gestaltungskriterien werden beispielsweise genannt (ebd., S. 67):

die Kontrollierbarkeit der Technik, eine motivationsorientierte Aufgabengestaltung sowie

eine organisatorisch ermöglichte Selbstregulation der Tätigkeiten.

Abzusehen ist, dass erhebliche Anstrengungen der Akteure in Wirtschaft, Politik und Wis-

senschaft erforderlich sein werden, um die positiven Szenarien einer künftigen industriellen

Arbeitswelt, die in diesem Bericht mit dem skizzierten Leitbild sozio-technischer System-

gestaltung gezeichnet wurden, Realität werden zu lassen (vgl. Kuhlmann/Schumann 2015;

Howaldt et al. 2015). Hier müssen die Charakteristika und Chancen der ‚arbeitsorientierten‘

Entwicklungspfade im Kontext eines „ganzheitlichen Systemdesigns“ weiter herausgear-

beitet und präzisiert werden, um die Vorstellungen und Visionen von moderner Industriear-

beit in die Arbeits- und Produktionswelt der Zukunft zu implementieren.

1 9

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Projektgruppe Social Manufacturing and Logistics (SoMaLI) TU Dortmund

Forschungsgebiet Industrie- und Arbeitsforschung

Prof. Dr. Hartmut Hirsch-Kreinsen

Dr. Peter Ittermann

Jonathan Niehaus

Wirtschafts- und Sozialwissenschaftliche Fakultät

Forschungsgebiet Industrie- und Arbeitsforschung

44221 Dortmund

Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen

Prof. Dr. Michael ten Hompel

Johannes Dregger

Benedikt Mättig

Thomas Kirks

Fakultät Maschinenbau

Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen FLW

44221 Dortmund

Projektträger