Arbeitswelt im Wandel Arbeiten 4.0

Arbeitswelt im Wandel – Arbeiten 4.0 Dr.-Ing. Manfred Dangelmaier Tag der Arbeitssicherheit in Fellbach, 8. und 9. März 2017 © Fraunhofer IAO, IAT Un...
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Arbeitswelt im Wandel – Arbeiten 4.0 Dr.-Ing. Manfred Dangelmaier

Tag der Arbeitssicherheit in Fellbach, 8. und 9. März 2017 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

Seite 1

Übersicht

1

Trends und Herausforderungen

2

Disruption und Innovation

3

Arbeit der Zukunft

4

Schlaglichter zum Arbeitsschutz

© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

Seite 2

Megatrends als Treiber des Wandels Alles wird dynamischer, volatiler und verändert sich in enormem Tempo Demografischer Wandel Herausforderungen:     

Diversity Individualisierung Work-Life-Integration Gesundes Leben Fachkräftemangel

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

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Beispiel: Großer Fachkräftemangel in Deutschland Unternehmen suchen Arbeitsmarkt vergeblich ab und sehen Business bedroht Leergefegt: Nie seit der Wiedervereinigung war das Angebot an guten Jobs so hoch… …und die Nachfrage danach so gering wie heute!

Quelle: Handelsblatt, 15. Februar 2017

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

Globalisierung/ Glokalisierung

Herausforderungen:     

Herausforderungen:     

Diversity Individualisierung Work-Life-Integration Gesundes Leben Fachkräftemangel Leergefegt: 647.000 offene Stellen auf dem Arbeitsmarkt

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

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Internationalisierung Veränderte Absatzmärkte Verteilte Wertschöpfung Konkurrierende Interessen Migrationsströme

Beispiel: Erhebliche Migrationsströme in OECD-Länder Immense Bevölkerungswanderungen im Zeitraum von 2001-2011 Wissensansturm: 31 Millionen hochqualifizierte Migranten auf dem Weg in OECD-Länder

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

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Megatrends als Treiber des Wandels Alles wird dynamischer, volatiler und verändert sich in enormem Tempo Demografischer Wandel Herausforderungen:     

Herausforderungen:

Herausforderungen:     

Diversity Individualisierung Work-Life-Integration Gesundes Leben Fachkräftemangel Leergefegt: 647.000 offene Stellen auf dem Arbeitsmarkt

Hyperkonnektivität IT-Sicherheit und Standards Digitalkompetenz Neue Jobprofile MMI/MRK, VR-/AR-Systeme

    

Internationalisierung Veränderte Absatzmärkte Verteilte Wertschöpfung Konkurrierende Interessen Migrationsströme Wissensansturm: 31 Millionen hochqualifizierte Migranten in OECD-Länder (2001-2011)

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

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Globalisierung/ Glokalisierung

Digitale Transformation

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Beispiel: Digitale Technologien vor dem Durchbruch Digitalisierung der deutschen Wirtschaft schreitet voran Einsatz bzw. geplante Projekte digitaler Technologien: Jedes fünfte Unternehmen will 3D-Druck, jedes neunte Virtual Reality einführen

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

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Megatrends als Treiber des Wandels Alles wird dynamischer, volatiler und verändert sich in enormem Tempo Demografischer Wandel Herausforderungen:     

Herausforderungen:

Herausforderungen:     

Diversity Individualisierung Work-Life-Integration Gesundes Leben Fachkräftemangel Leergefegt: 647.000 offene Stellen auf dem Arbeitsmarkt

Hyperkonnektivität IT-Sicherheit und Standards Digitalkompetenz Neue Jobprofile MMI/MRK, VR-/AR-Systeme

Technologiedurchbruch: Jedes 5. Unternehmen will 3D-Druck, jedes 9. Virtual Reality

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

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Globalisierung/ Glokalisierung

Digitale Transformation

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    

Internationalisierung Veränderte Absatzmärkte Verteilte Wertschöpfung Konkurrierende Interessen Migrationsströme Wissensansturm: 31 Millionen hochqualifizierte Migranten in OECD-Länder (2001-2011)

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

Industrie 4.0

3D-Druck Neue Geschäftsmodelle, Stückzahl 1

Internet of Everything, CPS Hochvernetzte digitale Welt

Alternative Energie

Smart Mobility

Smart Grids, E-Mobility Ressourcen- und Umweltschutz

Autonomes Fahren, Drohnen Optimierung von Verkehr/Logistik

Big Data Analytics

Künstliche Intelligenz

Intelligente Algorithmen, Bots Generierung von Smart Data

Kognitive Systeme Entstehung neuer MMI und MRK

Blockchain

Neurotechnologie

Bitcoins Transformation von Transaktionen

Brain-Computer-Interfaces Nutzerzentrierte Systemgestaltung

Digital Twins

Virtualisierung

Motion Capturing Echtzeitdaten, Ergonomie

Augmented/Virtual Reality Kopplung realer und virtueller Welt

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Die 4. Industrielle Revolution »Industrie 4.0« Erste Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) »Modicon 084« 1969

4. Industrielle Revolution auf der Basis von CyberPhysical Systems

3. Industrielle Revolution

2. Industrielle Revolution Erster mechanischer Webstuhl 1784

durch Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion durch elektrischer Energie

1. Industrielle Revolution durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft Ende 18. Jh.

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Beginn 20. Jh.

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Beginn 1970er

heute

Grad der Komplexität

Fließband bei Ford, Anfang 20. Jh.

durch Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion

Quelle: DFKI

Hightech-Themen 2017 aus Sicht der IKT-Branche KI als Aufsteiger zum Vorjahr – Digitale Plattformen auf Anhieb in den Top 10 1

IT-Sicherheit

2

Cloud Computing

3

Internet of Things

4

Industrie 4.0

5

Big Data

6

Digitale Plattformen

32%

7

Mobile Computing

31%

8

Enterprise Content Mgt.

9

Künstliche Intelligenz

21%

10

Digital Health

21%

67% 60% 55% 50% 41%

28%

Quelle: Bitkom-Branchenbarometer, 2/2017

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2017: neu in der Auswahl

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2016: Platz 23

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

Kompetenz-Zentrum für Digitalisierung Porsche Digital GmbH

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Seite 13

Innovation Hub Future Transportation Systems

Disruption Map nach Industrien 50

KURZE LUNTE – GROSSER KNALL

45

Banken IKT&Medien Versicherungen Einzelhandel

40 Bildung 35

Professional Services

Einfluss auf das Geschäftsmodell

Zahlreiche Branchen stehen bereits jetzt vor großen Veränderungen LANGE LUNTE – GROSSER KNALL

Produktion Gesundheitswesen

30 Immobilien Freizeit & Reisen Zeitverlauf (in Jahren)

0

1

2 Bauwesen

10

0

Quellen: Heads! und Deloitte Digital

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Seite 14

Regierung

15

5 KURZE LUNTE – KLEINER KNALL

Landwirtschaft

25 20

Gastronomie

Transport

3

4

5

Bergbau, Öl, Gas, Chemie LANGE LUNTE – KLEINER KNALL

»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 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

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Nutzen der Digitalisierung für die Geschäftstätigkeit Große Potenziale für effiziente Kooperation und Innovation »Wie hat sich die Digitalisierung in Ihrem Unternehmen in den folgenden Bereichen ausgewirkt?«

Großunternehmen weiter als KMUs 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

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Dienstleistung weiter als Industrie

Innovationsverhalten der deutschen Wirtschaft Investitionssprung in 2015 – 5 Branchen dominieren Innovationsoffensive Absolute Veränderung der Innovationsausgaben zwischen 2015 und 2017

Index der Innovationsausgaben, 2006=100

Innovationsausgaben von KMU und Großunternehmen 2006 bis 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.

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Der Transformationsweg durch das Tal der Enttäuschung Technologien bilden die Basis für neue Geschäftsmodelle Technologien …     

Bisheriger Fokus

3D-Druck Digitale Fabrik Intelligente Sensoren Bio-Informatik Digitale Medizin

Enttäuschte Erwartungen

Geschäftsmodelle …  Makerbewegung  Sharing Economy  Kosten- und Qualitätswettbewerb  Agile Development  Schwarmorganisation

…müssen neu gedacht werden!

…alleine reichen nicht aus !

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Zukünftiger Bedarf

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Zentrale Strategiefelder für Arbeiten 4.0 im Kontext von Digitalisierung und Globalisierung Mensch Gesundheit Mobiles und vernetztes Arbeiten

Flexible Formen der Beschäftigung

On-the-job

Führung

Beschäftigung

Diversity Gesellschaft

Arbeitsziel

Inhaltliche und zeitliche Flexibilität

Arbeitstätigkeiten

ARBEITEN 4.0 Qualifizierung Arbeitsmittel

Agile und flexible Kapazitätssteuerung

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Organisation

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Arbeitsort

Individualisierbarer Arbeitsplatz

Mensch-RoboterKollaboration

Mobile Devices

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

beschleunigen

Frontend

Generator

transformieren

Aktivator extern

Flexibility

Erprobung Labore Pilotprojekte Scouting

Technologie -innovation Lösungen Produkte Plattformen Services

ARBEIT 4.0 Cognitive

Partner Hubs Netzwerke Start-ups

Prozessorganisation Werkzeuge Finanzierung Methoden Konzepte

lernend ubiquitious vernetzt

Backend radikal/disrupt

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agil frei kreativ

ambidext

Seite 20

intern

(r)evolutionär

Flexibilisierung als Megatrend der Arbeitsorganisation Die drei Dimensionen der Flexibilisierung Zeit flexibel Shared Leadership Out sourcing Leiharbeit Crow dsourcing

flexibel

Vert rauensarbeit szeit

Struktur

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Schicht arbeit Langzeit kont en Gleit zeit Teilzeit f ix

mobil

Ort

IAO-Beispiel: KapaflexCy Steuerung der Personalflexibilität in der Produktion Samst ag geht leider nicht .

Ich kann diesen Samst ag arbeit en.

Kundenauf t rag: 50 Get riebe bis M ont ag

Einsat zanf rage auf Smart phone Zusat zschicht am Samst ag durchf ühren

»M eist ercockpit « f ür Einsat zanf ragen

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Seite 22

AppSist Assistenz und Lernen in Industrie 4.0 appsist - Cloud DATEN

ERP MES

INFORMATIONEN Feldebene    

KI

WISSENSELEMENTE MASCHINENDATEN BETRIEBSDATEN MITARBEITERDATEN BEDIENUNGSDATEN

eLearning

MMI*-

MCI**-

USE CASES

USE CASES

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eSupport

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

TRADITIONEL L

BUSINESS SUCCESS Überwindung von Dysfunktionalitäten und Spannungen durch geeignete Instrumente und Architekturen

AGIL

Erzielung von Wettbewerbsvorteilen durch die simultane Verfolgung exploitativer und explorativer Prozesse

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Seite 24

Optimierung der Organisationsstruktur durch gleichzeitige Implementierung von Stabilität und Wandel

Future Work Lab Innovationslabor für Arbeit, Mensch und Technik Future Work Lab für erfolgreiche Industriearbeit von morgen Für Anwender

Für Ausrüster



Sensibilisieren der Führungskräfte, Betriebsräte und Mitarbeiter in einer einmaligen Innovationsumgebung



Positionieren von Industrie-4.0Produktlösung in einem innovativen und viel beachteten Umfeld



Schulung betrieblicher Experten in den Themen Digitalisierung und Industrie 4.0 Nutzung der neuesten Technologien, um Mitarbeiter fit für die digitale Arbeitswelt zu machen



Zielgruppengerechte Entwicklung digitalisierter Produkte im Labor Profitieren vom Netzwerk





Lernwelt

Demonstratorenwelt

Ideenwelt2017 Feierliche Eröffnung des Future Work Lab am 2. Februar Stattet ProduktionsunterStellt in verschiedenen Bietet eine zentrale Plattform

heute schon mit Szenarien die gesamte Link nehmen zum Tagesschau-Beitrag: für die Arbeitsforschung und Kompetenzen für die Arbeit der Breite der Industriearbeit http://www.tagesschau.de/wirtschaft/future-lab-101.html den wissenschaftlichen Dialog. Zukunft aus. der Zukunft greifbar dar.

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Seite 25

Future WorkLab – der Parcours Demonstratoren entlang der betrieblichen Wertschöpfung

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Station 4: Sichere Produktionsarbeit Automatische Szenenanalyse zur Unfallerkennung    

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

Veränderung der Arbeit   

Sofortige Erkennung von Unfällen in abgelegenen Gefahrenbereichen Steigerung des Sicherheitsgefühls durch Alarmierung des Ersthelfers Wegfall des „Totmann“-Schalters

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Mehrwert & Nutzen   

Erhöhung der Arbeitssicherheit Verringerung der Spätfolgen von Unfällen durch die Zeitreduktion zwischen Unfall und Unfallerkennung Leicht integrierbar in bestehende Arbeitsumgebungen

Station 4: Sichere Produktionsarbeit Aktive Unfallprävention 

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

  

Veränderung der Arbeit   

Gefahrenerkennungssystem an Not-AusMechanismen angebunden Ausstattung des Mitarbeiters und der Arbeitsmittel Qualifikation des Führungspersonals für den Einsatz von sensorischen Gefahrenerkennungssystemen

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Mehrwert & Nutzen   

Deutliche Reduktion tödlicher und nicht tödlicher Arbeitsunfälle Sichere Gestaltung des Arbeitsumfelds Umsetzung neuartiger Mensch-Technik Kooperationen

Station 5: Optimierte Ergonomie Stuttgart Exo-Jacket 

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

  

Veränderung der Arbeit   

Ergonomische Unterstützung in der Montage, Logistik und Produktion Attraktiver Arbeitsplatz durch Schonung des Bewegungsapparats Mitarbeiter ermüdet später und bleibt länger produktiv

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Mehrwert & Nutzen  

Reduzierung der körperlichen Belastung zur Vorbeugung von arbeitsbedingten Krankheiten Nachhaltiger Einsatz des Menschen in der Arbeitsumgebung der Zukunft

Station 5: Optimierte Ergonomie Visualisierung von Ergonomie und Belastung 

Intuitive Visualisierung von ergonomischen Bewegungsabläufen Anzug mit Inertialsensoren erfasst Arbeitsbewegungen Einsatz zu Trainingszwecken möglich Spezielle Software visualisiert Überbelastung von Gelenken

  

Veränderung der Arbeit   

Ergonomische Optimierung von Bewegungsabläufen Speichern ergonomischer Bewegungsabläufe als Trainingsvorlage Anonyme Beratung durch externe Ergonomieexperten möglich

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Mehrwert & Nutzen   

Bewusstsein für ergonomische Bewegungsabläufe Training neuer Mitarbeiter Tool zur selbstständigen Kontrolle für den Mitarbeiter

Station 5: Optimierte Ergonomie Mobile Bewegungserfassung 

Optische Sensoren zur mobilen Bewegungserfassung am Menschen Erfassung der dreidimensionalen Armbewegung eines Mitarbeiters in der Montage Driftfreie Langzeitbewegungserfassung zur Analyse und Überwachung von Arbeitsabläufen

 

Veränderung der Arbeit   

Erfassung menschlicher Bewegungen ohne Beeinträchtigung von Arbeitsabläufen  Minimalistische Sensorik Lösung nicht an Einsatzort und Arbeitsbedingungen gebunden Anpassung von Arbeitsmitteln, -plätzen und -abläufen

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Mehrwert & Nutzen    

Optimierung von Arbeitsabläufen Produktivität am Arbeitsplatz Vermeidung von arbeitsbedingten Langzeitschäden durch Analyse von Arbeitsprozessen Gefahrenkontrolle am Arbeitsplatz

Schlaglichter Arbeitsschutz – physische Belastung Segen und Fluch der Industriellen Revolutionen Muskuloskelettale Risikofaktoren durch sitzende Lebensweise

Muskuloskelettale Risikofaktoren der Arbeit • Ergonomie • Automatisierung • Mechanisierung

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Schlaglichter Arbeitssschutz Ein Paradigmenwechsel ist nötig

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

Bild: Tesla

Bild: Fraunhofer

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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.

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Schlaglichter Arbeitsschutz – Sicherheitsbegriff Der Sicherheitsbegriff wird umfassender

Kriminelle Intention

CyberExistenz

Unfallrisiko

Physische Existenz

Datenschutz Security Unfallschutz

Mensch

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Seite 35

Cyberphysisches System

Kontakt

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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