30.04.2018 - Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Der Mensch im Zentrum: wandlungsfähige Produktion in der Industrie 4.0

Wie Unternehmen mit Industrie 4.0 wandlungsfähig sein können – und welche Rolle der Mensch dabei spielt

Nach Dampfmaschine, Fließband und Computer steht der Industrie nun die vierte Revolution bevor: Die digitale Vernetzung von Anlagen ermöglicht Unternehmen, ihre Produkte genauer an Kundenwünsche anzupassen. Voraussetzung sind wandlungsfähige Systeme, die sich schwankenden Umständen anpassen. Dass für die Wandlungsfähigkeit nicht zuletzt die Mitarbeiter Erfolgsfaktoren sind, zeigt eine aktuelle Studie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Leibniz Universität Hannover (LUH) und der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech). So können Virtual-Reality-Anwendungen und „Lernfabriken“ Beschäftigte dabei unterstützen, ein umfassendes Systemverständnis aufzubauen. Ergebnisse und Best-Practice-Beispiele stellten acatech, KIT und LUH auf der Hannover Messe vor.

Moderne Informations- und Kommunikationstechnik, wie etwa Sensorik oder Datenkommunikation, verknüpft einzelne Anlagen und global verteilte Standorte zu intelligenten Fabriken. Die Digitalisierung und die technischen Lösungen der Industrie 4.0 bieten Unternehmen so die Möglichkeit, auch die individuellsten Kundenwünsche umzusetzen – unter den preislichen und zeitlichen Bedingungen einer Großserienproduktion. „Diese neue Flexibilität bringt allerdings nicht nur Vorteile mit sich“, sagt Gisela Lanza, Professorin und Leiterin des wbk Instituts für Produktionstechnik des KIT. „Größere Variantenvielfalt, kürzere Produktlebenszyklen und unstetige Kundennachfragen führen zu unvorhersehbaren Marktveränderungen, auf die Unternehmen reagieren müssen.“ Um in einem so schwankenden Umfeld erfolgreich und wirtschaftlich zu sein, müssen Firmen ihre Produktionssysteme und -netzwerke in kürzester Zeit kostengünstig an Marktbedingungen anpassen. Die erfolgreiche Umsetzung einer solchen Wandlungsfähigkeit hänge dabei jedoch nicht nur von den technischen Aspekten der Anlagen ab, wie Lanza erläutert: „Eine dynamische Organisation gelingt nur, wenn Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter die notwendige Kompetenz und Flexibilität besitzen. Die Bereitschaft, auf Veränderungen einzugehen, ist ein wesentlicher Aspekt von Wandlungsfähigkeit.“ Das wbk, das Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) der LUH und acatech wollen deshalb mit der gemeinsamen Studie zeigen, wie Unternehmen den Menschen ins Zentrum wandlungsfähiger Strukturen rücken können und wie Industrie 4.0 sie dabei unterstützen kann. Grundlage dafür war der enge Erfahrungsaustausch mit Vertreterinnen und Vertretern aus Industrie, Arbeitgeber- und Arbeitnehmerverbänden sowie Politik und Wissenschaft.

Der Mensch steht im Zentrum wandlungsfähiger Strukturen

Die Studie zeigt, dass die Mitarbeiter ganz entscheidend zur erfolgreichen Umsetzung von Wandlungsfähigkeit beitragen: Sie regen und treiben Reaktionen auf interne sowie externe Veränderungen der Produktion und ihrer Umgebung an und „leben“ den Wandel von Organisation und Arbeitsbedingungen. „Mitarbeiter können sich nur dann schnell auf neue Aufgabengebiete einlassen und in jeder Situation qualifizierte Entscheidungen treffen, wenn sie die relevanten Zusammenhänge im System verstehen und die Vorteile der Veränderungen für sich und das direkte Arbeitsumfeld erkennen“, sagt Peter Nyhuis, Professor und Institutsleiter des IFA. Dabei können digitale Assistenzsysteme helfen, ein umfassendes Systemverständnis aufzubauen: Industrie 4.0-Anwendungen, wie etwa Virtual Reality, machen Veränderungen digital erlebbar und verständlicher. Wichtig sei, das Vertrauen in neue Systeme zu steigern: „Unternehmen müssen den Blick für sinnvolle Veränderungen schärfen, damit sie Berührängste und Bedenken der Mitarbeiter in Bezug auf neue, bisher unbekannte Aufgaben abbauen.“

Dynamische und modulare Unternehmensorganisation

Wandlungsfähigkeit findet jedoch nicht nur auf der Ebene der Mitarbeiter statt, auch Organisationsformen verändern sich. Je komplexer Fabriken oder Wertschöpfungsnetzwerke allerdings aufgebaut sind, desto langwieriger und aufwändiger ist deren Anpassung. Eine mögliche Lösung ist, dynamische und modulare Strukturen in die Unternehmensorganisation einzubauen. Durch flexible Organisation und Technik können Mitarbeiter den Wandel planen und beherrschen. Auch hier können Industrie 4.0-Anwendungen unterstützen. Sie geben die Möglichkeit, einzelne Teilbereiche in der Fabrik oder des gesamten Netzwerks dezentral zu steuern. Intelligente Assistenzsysteme können Mitarbeitern transparent darstellen, wie sich Veränderungen auswirken werden. Dies trägt wesentlich zur Effizienz von Wandlungsfähigkeit bei: „Wandlungsfähigkeit zu gleichen Teilen in allen Bereichen und auf allen Ebenen umzusetzen, wäre nicht zielführend, da die Mehrkosten zu hoch wären“, so Gisela Lanza. „Unternehmen müssen vielmehr für jeden Bereich individuell feststellen, inwiefern diese wandlungsfähiger gestaltet werden sollen.“

Diese und weitere Ergebnisse sowie Best-Practice-Beispiele sind in der Studie „Wandlungsfähige, menschzentrierte Strukturen in Fabriken und Netzwerken der Industrie 4.0“ im Detail beschrieben. „Wir wollen Unternehmen unterstützen, Handlungsbedarfe in ihren Produktionen zu finden, um Wandlungsfähigkeit durch technische, organisatorische und menschliche Gestaltungsmöglichkeiten erfolgreich umzusetzen“, sagt Lanza.

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