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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 3
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 4
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 5
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 6
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Globalisierung/ Glokalisierung
Digitale Transformation
Seite 7
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)
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 8
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Globalisierung/ Glokalisierung
Digitale Transformation
Seite 9
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 10
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.
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Beginn 20. Jh.
Seite 11
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
2017: neu in der Auswahl
Seite 12
2016: Platz 23
Beispiele: Digitale Plattformlösungen Industrie und Dienstleistung in enger Interaktion mit dem Kunden
Kompetenz-Zentrum für Digitalisierung Porsche Digital GmbH
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
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
Seite 15
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 16
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.
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 17
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 !
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Zukünftiger Bedarf
Seite 18
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Organisation
Seite 19
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 21
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 23
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
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.
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 25
Future WorkLab – der Parcours Demonstratoren entlang der betrieblichen Wertschöpfung
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 26
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 27
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 28
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 29
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 30
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 31
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 32
Schlaglichter Arbeitssschutz Ein Paradigmenwechsel ist nötig
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 33
Schlaglichter Arbeitsschutz – Ethik autonomer Systeme Sind tödliche Unfälle durch Roboter akzeptabel?
Bild: Tesla
Bild: Fraunhofer
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
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.
Seite 34
Schlaglichter Arbeitsschutz – Sicherheitsbegriff Der Sicherheitsbegriff wird umfassender
Kriminelle Intention
CyberExistenz
Unfallrisiko
Physische Existenz
Datenschutz Security Unfallschutz
Mensch
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
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
© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart
Seite 36