Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.
Dieter Spath
Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acatech), München Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart
Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT, Universität Stuttgart
Digitale Transformation
in die Arbeit 4.0
acatech
acatech
Quelle: acatech
acatech
Herausforderung
Digitale Transformation
Digitale Wirtschaft
und Gesellschaft Innovative
Arbeitswelt
Gesundes
Leben Zivile
Sicherheit Nachhaltiges Wirt-
schaften und Energie
Intelligente Mobilität
Was wird die Zukunft bringen?
Welche Themen bewegen die Menschen?
Die Hightech-Themen 2018 aus Sicht der Digitalbranche
Die wichtigsten Technologie- und Markttrends
Quelle: Bitkom-Branchenbarometer, 1. Quartal 2018
24%
25%
26%
26%
33%
43%
47%
48%
61%
67%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%
Mobile Apps / Mobile Websites Enterprise Content Management Blockchain Cognitive Computing Digitale Plattformen Big Data Industrie 4.0 Internet der Dinge und Dienste Cloud Computing IT-Sicherheit
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
Herausforderung Künstliche Intelligenz
Foto: Fraunhofer IFF
Auswirkungen von Künstlicher Intelligenz
Hohe Automatisierungspotenziale und Produktivitätsgewinne prognostiziert
Automatisierungspotenzial für
den Arbeitsmarkt nach Branchen Anstieg der Arbeitsproduktivität durch KI bis 2035 (gegenüber Basisszenario)
Umsatzvolumen im KI-Geschäft
(weltweit)
In fast allen Lebensbereichen werden Chancen von Künstlicher Intelligenz (KI) gesehen
Inwieweit stimmen Sie den folgenden Aussagen zum Einsatz und den Chancen von KI zu?
Im Straßenverkehr kann KI helfen, Staus zu reduzieren In der Industrie können körperlich belastende Tätigkeiten auf Maschinen übertragen werden Verwaltungstätigkeiten können durch KI schneller
erledigt werden In der Forschung erhöht KI die Innovationskraft Im Kundenservice können Anfragen durch KI zuverlässiger bearbeitet werden Im Gesundheitswesen kann der Einsatz von KI Diagnosen
verbessern Die Polizei kann durch den Einsatz von KI Verbrechen
schneller aufklären In Kunst und Kultur kann KI völlig neue Dinge schaffen
Quelle: Bitkom Research; n = 1.006
Beispiel: Automatisierung von Sachbearbeitung
Robotereinsatz rechnet sich – insbesondere »unsichtbar« als Algorithmus
Die Arbeit, die bis Januar 2017 von 34 gut ausgebildeten Büroarbeitskräften
in der Abteilung Schadensbemessung erledigt wurde, hat jetzt
ein Roboter übernommen!
Anschaffungskosten:
1,6 Mio. EUR Wartungskosten
(p.a.):
121.000 EUR
Personalkosten (p.a.):
1,04 Mio.
US$
Automatisierungskosten pro Arbeitsplatz:
47.000 EUR
Amortisierung der Investition nach:
1,5 Jahren
=
Intelligente Technologien in der
Produktion
Industrie 4.0: Intelligente Technologien in der Produktion
Echtzeit-Informationsaustausch durch neue Technologien
Mechanisierung
Industrialisierung
Automatisierung Informa- tisierung
Industrie 4.0 ist die
4. Industrielle Revolution
Ziele von Industrie 4.0
Individuelle Serienproduktion
Kürzere Durchlaufzeiten Verbesserte Produktivität
Durchgängige Informationen
Weniger Medienbrüche
Hohe Reaktionsfähigkeit Hohe Produktionsflexibilität Bessere Planqualität durch echtzeitnahe Daten
Smartphones & Tablets
RFID Chips
Sensoren und Aktuatoren Eingebettete Systeme Datenbrillen
(e.g. Google Glass)
IPv6
Data Analytics/
Smart Data Cloud Computing
Technologien für die Industrie 4.0
Die vierte industrielle Revolution…
Reale und virtuelle Welt wachsen zusammen
Das Internet der Dinge durchdringt das industrielle Umfeld
CPS-basierte Produktionssysteme müssen als interaktive sozio-technische Systeme verstanden werden
… und ihre Folgen
Neue Arbeitsprozesse und Erfordernisse am Arbeitsplatz
Neue Formen der Mensch-Maschine-Interaktion
Steuerung ganzer Wertschöpfungsketten in Echtzeit
Menschen werden interaktiv und kooperativ in Cyber-Physical-Systems arbeiten
Chance für eine
Flexibilisierung
der Produktion
Rolle des Menschen in einer digitalisierten Welt
Der Mensch als Sensor
Sensorische Lücken bestehen trotz Sensorik in der Leistungserstellung auch zukünftig.
Menschliche Fähigkeiten bleiben erforderlich zur Bewältigung komplex zu erfassender Situationen.
Der Mensch als Entscheider
Abstimmungen der vernetzten Objekte untereinander erzeugen Konflikte (z.B. gegenläufige Prioritäten, knappe Ressourcen).
Eingriffe in einem laufenden, selbststeuernden System sind zeitkritisch.
Hilfsmittel erforderlich für schnelle, qualifizierte Entscheidungen.
Der Mensch als Akteur
Arbeitsinhalte bleiben geprägt von hoher Komplexität, Kunden- individualität und unregelmäßiger Wiederholbarkeit.
Die Anforderungen an die zeitliche, inhaltliche und räumliche Flexibilität der Mitarbeiter werden signifikant steigen.
Mobilgeräte unterstützen Menschen in Arbeitsprozessen, z.B. für die Echtzeit-Zuweisung von Kundenaufträgen an Mitarbeitergruppen oder Abstimmung von Arbeitszeiten (KapaflexCy).
Future Work Lab in Stuttgart
Innovationslabor für Menschen, Arbeit und Technologie
Quelle: Fraunhofer IAO, Fraunhofer IPA
http://futureworklab.de/
Demonstratorenwelt / Lernwelt / Ideenwelt:
Das Future Work Lab stellt in verschiedenen Szenarien die
gesamte Breite der Industriearbeit der Zukunft greifbar dar:
Mensch-Roboter-Interaktion
Assistierte Montage
Intelligente Sensorik
Sichere Produktionsarbeit
Optimierte Ergonomie
Virtuelles Engineering
Qualifizierung 4.0
Digitalisierte Produktionsplanung
Herausforderung Arbeit
in einer digitalen Welt
Websites, Blogs Websites, Blogs Websites, Blogs Smartphone
E-Health
Emails
Cloud
Computing Smart EnergySmart EnergySmart Energy
Big Data / Smart Data Big Data / Smart Data Big Data / Smart Data Edutainment
Edutainment Edutainment Social Media
Social Media Social Media
Tablet E-Commerce
E-Banking
Digital Identity
Car2X VoIP-Software Industrie 4.0Industrie 4.0Industrie 4.0
Webinare Webinare Webinare
RSS-Feeds RSS-Feeds RSS-Feeds Newsletter
Data Analytics Data Analytics Data Analytics
Wikis Wikis Wikis
Augmented Reality Augmented Reality Augmented Reality
Open Innovation Open Innovation Open Innovation Kommunikation
Mobile Devices
Cybercrime
IT-Sicherheit E-Collaboration
Suchmaschinen
3D-Simulationen
Quelle: Fraunhofer IAO
Änderungen unseres Arbeits- und Lebensumfeldes…
Zentrale Strategiefelder für die Arbeit 4.0
im Kontext von Digitalisierung und Globalisierung
ARBEIT 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
Auswirkungen auf die Beschäftigung
Die digitale Transformation produziert Gewinner und Verlierer
»Die Nachfrage nach hochqualifizierten
Beschäftigten steigt. Andererseits fallen viele einfache Tätigkeiten weg.«
Prognose: Verlust von bis zu 60.000 Jobs und Umschichtung von Arbeitsplätzen, d.h. nahezu keine Veränderung der Gesamt- beschäftigung
Verlust von ca. 490.000
»einfacheren« Jobs
Entstehung von ca. 430.000 neuen Stellen
Was Automaten schon heute erledigen können:
Bei 60% aller Berufe können mindestens 30%
der anfallenden Tätigkeiten ersetzt werden.
(McKinsey)
Quelle: McKinsey Global Institute, 2017; Meffert + Meffert: Eins oder Null;
IAB-Forschungsbericht 11/2015
10% aller Berufe sind zu 90%
automatisierbar
87% aller Berufe sind zu mehr als 10% automatisierbar
Unternehmensvision Stakeholderorientierung
Sinn
Zukunftsorientierte Sicht
Neuerfindung der Arbeits- und Unternehmenswelt
Die digitale Transformation bricht veraltete Strukturen und Muster auf
Informationshoheit
Silodenken
Diskretion
Gewinnmaximierung
Ressourceneffizienz
Profit
Autorität
Weisung
Hierarchie
Bürokratisierung
Zentralisierung
Kontrolle
Budgetierung
Kalkulation
Planung
Teamgedanke Freiheitsgrade
Netzwerke
Bedarfsorientierung Wissenstransfer
Kollaboration
Agile Methoden Pioniergeist
Experimente
Offene Systeme Denkfabriken
Transparenz
Traditionelle Sicht
Herausforderung Qualifikation und Produktivität
Bild: Wittenstein SE
Herausforderung Qualifizierung
Beispiel JITT – Just In Time Training
Beispiel: CNC-Technik
CNC-Facharbeiterlücke der 80er Jahre:
CNC Technologie war marktreif, aber die Facharbeiter fehlten
Mit fehlender Qualifikation
Innovation
Qualifikation
Zeit Markt-
zugang
Technologisch mögliche Entwicklung Qualifikatorisch mögliche Entwicklung
Einführungs- Lücke
Zeit Markt-
zugang
Technologisch mögliche Entwicklung Qualifikatorisch mögliche Entwicklung
Einführungs- Lücke
Entwicklung mit zeitgleich entwickelten Inhalten für die berufliche Bildung
Just in Time Training:
Parallel zur Innovationsentwicklung Entwicklung von Lerninhalten
Inhalte stehen mit der Marktreife des Produkts zur Verfügung
Es können die Nutzer „Just in Time“ trainiert werden
Herausforderung Qualifizierung
Beispiel JITT – Just In Time Training
Mit fehlender Qualifikation
Innovation
Qualifikation
Digitale Transformation erfordert Qualifikation
Auswirkungen der Digitalisierung auf die (Weiter-)Bildung
Inhaltlich: freier Zugang zu offenen Lehrmitteln und -inhalten
Methodisch: digitale Pädagogik ist nicht einfach die Übertragung der offline
basierten Pädagogik auf die Computer, sondern beinhaltet die Neuformulierung von Lehrmethoden und Rollenbildern
Prozedural: es ergeben sich daraus zunehmend netzpolitische und gesellschaftliche Grundsatzfragen
Unsere Chance einer veränderten (Weiter-)Bildungskultur:
Digitalisierung der Bildung
Bildung 4.0 mit
Augmented Reality (AR)
Virtuelle Realität (VR) und
Gamification
Herausforderung Produktivität
Wie können wir die Produktivität noch steigern?
Quelle: Fraunhofer IPA, IAO
Sensorgeführter Montageprozess mit einem Leichtbauroboter
Intelligentes Exoskelett zum Transport schwerer Güter (www.robo-mate.eu)
Zum Beispiel durch:
Einsatz von Leichtbaurobotern (LBR) am Arbeitsplatz
Physische Assistenz durch
Fähigkeitsverstärker: Exoskelett
Zum Beispiel durch:
Leistungsfähigere Maschinen
Technologiewechsel
Lineare Bewegungsführung als High End-Systemlösung Weltneuheit: GALAXIE Antriebssystem von
WITTENSTEIN. Das Galaxie Antriebssystem übertrifft alle bislang bekannten Antriebstypen in Bezug auf die technischen Leistungsmerkmale um Faktoren
Herausforderung Produktivität
Wie können wir die Produktivität noch steigern?
Zum Beispiel durch:
Der »digitale Zwilling« in der Bauindustrie
Herausforderung Produktivität
Wie können wir die Produktivität noch steigern?
Quelle: Fraunhofer IAO
Gebäude werden nach den gleichen digitalen Methoden geplant, erstellt und betrieben, wie wir es bei indu- striellen Produkten gewohnt sind.
Immersive, virtuelle Baubesprechung Virtuelle Bauplanung
»Digital überlagert real« - Augmented Reality Das reale Gebäude
Fazit
Fazit:
Das klassische Dreieck der Arbeit bleibt
erhalten…
Arbeit 4.0
T echnik
Maschinen und Software
O rganisation
Struktur, Raum, Zeit
P ersonal
Individuum und Team
Handlungsspielräume Flexible Arbeitsmodelle Nutzung von Erfahrungs- und Expertenwissen Anspruchsvolle Aufgaben Komplexe Tätigkeiten Ergonomische Arbeitssysteme
… Sozial- und altersgemischte Teams
Digital- und Medienqualifikation Kommunikation
Entscheidungs- und Sozial- kompetenz
…
Agile Organisation Arbeitsteilung Multiple Kooperation Führungsmodelle Globale Wertschöpfung
… Expertensysteme (AI)
Autonom interagierende Systeme
Neue Mensch-Technik- Schnittstellen
Endgeräte-Netzwerk
…
Arbeit 4.0
…aber definiert sich neu!
Viele neue Elemente definieren die Arbeit der Zukunft
»Die Zukunft war früher auch besser.«
Karl Valentin
Komiker, Kabarettist, Autor
und Filmproduzent
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.
Dieter Spath
Institutsleiter
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT
Nobelstraße 12 70569 Stuttgart
dieter.spath@iao.fraunhofer.de www.iao.fraunhofer.de
