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Arbeiten 4.0 -
Arbeitswelt im Zeichen
der Digitalisierung
Prof. Dr. Sascha Stowasser
Kiel, 28.2.2017
Fotos: Google, BAUA, BC Forschung, Sony
Fo
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Kzenon
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28.0
2.20
© ifaa - Prof. Dr. Stowasser -
Kiel
Wie sieht die „Büro-“Arbeitder Zukunft aus?
2Quelle: feco-Feederle 2015
Zukunft der Arbeitswelt
und der Beschäftigung
3© ifaa 2013
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Quelle: Stowasser 2014
3Quelle: BMAS 2015 3
Das Internet/die Digitalisierung
verändert alles
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel 4
Komplexität heute
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Notwendigkeit zur Bewältigung
Handhabung zahlreicher Informationen
Kundenspezifische Produkte
Produktspezifische Produktionsprozesse
Mitarbeiterspezifische Arbeitsgestaltung
Quelle: Siemens AG 2013
5Quelle: Bauernhansl 2012
Entwicklung der
Produktion
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
in Anlehnung an DFKI 2011
„Smart Dust“
6
Auto Union Typ C aus dem 3D-Drucker
Bild: Audi 2015
„Die Zahl der verfügbaren vier Milliarden IP-Adressen ist fast
ausgeschöpft – aber der Bedarf steigt ständig. Wir werden daher in
diesem Jahr IPv6 starten, dass uns die unglaubliche Zahl von 340
Sextilionen Adressen zu Verfügung stellt. Genug, um in Zukunft alle
unsere Haushaltsgeräte mit dem Internet zu verbinden. Sogar
einzelne Lampen werden sich über das Netz ansteuern lassen!“
Internet-ErfinderVint Cerf (2012):
Entw
urf
Was ist Industrie 4.0 genau?
Definition des ISO-Spiegelgremium Industry 4.0/Smart Manufacturing
Industry 4.0/Smart Manufacturing zeichnet sich durch Individualisierung(bis zur Losgröße 1 in der Serienfertigung) der Produkte, Dienstleistungenund Prozesse sowie die Integration von Kunden und Geschäftspartnernin Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse aus.
Wesentliche Bestandteile sind eingebettete Systeme sowie(teil-)autonome Maschinen. Die Vernetzung der Technologien resultiert in hochkomplexen Strukturen und cyber-physischen Systemen (CPS).
Hieraus ergeben sich weitreichende Konsequenzen für die Wertschöpfung,die Geschäftsmodelle, die nachgelagerten Dienstleistungen sowie Sicherheit (Safety und Security), Arbeitsorganisation und Arbeitsgestaltung.
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel 7
Viele Definitionsversuche und Definitionen existieren – welches Szenario gilt ist, bleibt noch unklar
7
Stufen der Digitalisierung:
Wohin führt der Weg?
INFORMATION
INTERAKTION
INTELLIGENZ
Informationen zu Zustand und Position in
(Nahe-) Echtzeit
Vernetzung und Interaktion von
Menschen, Maschinen und Objekten miteinander
Eigenständige Entscheidungsfindung
(künstlicher) Intelligenzin Form von Objekten und Systemen ohne
Einflussnahme von außen (bspw. durch den
Menschen)1
2
Vision:
MaschinellesLernen
Künstliche Intelligenz
???
Fraunhofer IAO 2015,
ifaa 2015 (ergänzt und modifiziert )
3
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel 9
Film: AssemblySolutions 2016
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Forschung
Entwicklung
Planung/Steuerung
Fertigung
Montage
Lager
Logistik
SupplyChainManagement
Instandhaltung/Service
Qualitätsmanagement
Aktivitäten zu Industrie 4.0 im Unternehmen
Anwendung
Einführung/Rollout
Pilotierung/Testbereich
konkretePlanung
allgemeineInformation
keineAktivitäten
Aktivitäten zu Industrie 4.0
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Welche Aktivitäten führen Sie zur Zeit in den folgenden Einsatzfeldern durch? (n=286-309)
5,33%
2,63%
6,72%
10,50%
36,77%
38,02%
Größere Unternehmen sind in ihren Aktivitäten deutlich weiter fortgeschritten als kleinere.
10
Chancen und Befürchtungen
der Industrie 4.0 -
Ergebnisse einer Befragung
von 498 Unternehmen
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel 11
Chancen
Befürchtungen
11
Arbeitspolitische Themenfelder
im Kontext der Digitalisierung
Arbeitsschutz
Entgelt
Arbeitszeit
Arbeitsorganisation
Rechtlicher Rahmen
© Stowasser 2014 28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Volkswagen, 2015Quelle: Projekt FTF out of the box
Arbeitsgestaltung
Qualifikation/Qualifizierung
• Bewältigung der Digitalisierung
• Lebenslanges, flexibles Lernen
Digitale
Arbeits-
welt 4.0
13
Quelle: Fraunhofer COMEDD, 2013
Quelle:
SEW 2016
14
Strukturelles Vorgehen und Arbeitsweise
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
CNC Bearbeitungsmaschine
28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - KielFoto: BG Bau 2014Foto: Stowasser 2006
Foto: Stowasser 2006Foto: Fink 2014
Foto: Kroschke 201416
Arbeitsschutz und Kollaboration
von Mensch und Roboter
© ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Sichere Gestaltung der Zusammenarbeit von Mensch und Roboterohne Schutzraum
PRO:
Entlastung ergonomisch ungünstiger Tätigkeiten
Qualitätssteigerung durchPräzisionssteigerung
ZU BEACHTEN:
PsychologischeHemmschwelle
Zumutbarkeit, Ethik(z.B. KollisionSchmerzgrenzwerte)
Ungeklärte Fragen desArbeitsschutzes
Investitionen28.02.2017
Foto: Volkswagen AG 2013
17Foto: Fraunhofer IFF 2015
17
DGUV-Information
Kollaborierende Robotersysteme Planung von Anlagen mit der Funktion „Leistungs- und Kraftbegrenzung“
Entwurf 11/2015 FB HM-080
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Kollaborierende Robotersysteme können in der Funktion „Leistungs- und Kraftbegrenzung (Power and Force Limiting)“ ohne traditionelle Schutzeinricht-ungen wie Zäune und Lichtvoränge zum Einsatz kommen. Bezüglich der Anforderungen von Normen, Vorschriften und Verordnungen sowie der Nutzung von Forschungsergebnissen besteht ein Bedarf an praktischen Handlungsanleitungen für Hersteller, Systemintegratoren, Betreiber, Unfallversicherungs-träger und Zertifizierungsstellen.
Bild 1: Hinweisschild Kollaborierendes Robotersystem
1 Rechtsvorschriften und Normen
Kollaborierende Robotersysteme fallen unter den Gel-tungsbereich der EG-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG [1]. Sie müssen zum Bereitstellen auf dem Markt mit einer EG-Konformitätserklärung und einem CE-Zeichen ausgestattet sein. Die harmonisierten Europäischen Normen EN ISO 10218-1 [2] und EN ISO 10218-2 [3] lösen die sogenannte Vermutungswirkung aus. Bei Anwendung dieser Normen darf davon ausgegangen werden, dass die Anforderungen der EG-Maschinenrichtlinie eingehalten wurden.
Die Anforderungen speziell zu kollaborierenden Roboter-systemen sind in EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2 aufgrund dieser sehr neuen Technologie noch nicht voll-ständig.
Gleiches gilt für die DGUV-Information 209-074 „Industrieroboter“ [4].
Inhaltsverzeichnis
1 Rechtsvorschriften und Normen
2 Risikobeurteilung
3 Leistungs- und Kraftbegrenzung (Power an Force Limiting / PFL)
4 Anforderungen an die Roboter
5 Robotersystem (Applikation)
6 Bestimmung der biomechanischen Belastungen (Kraft und Druck)
7 Dokumentation und Kennzeichnung der Ausrüstung
8 Zusammenfassung und Anwendungsgrenzen
Im Rahmen der Technischen Spezifikation ISO TS 15066 [5] werden die Anforderungen derzeit weiterentwickelt. Insbesondere fließen in diese Technische Spezifikation auch Forschungsergebnisse ein. Nach Fertigstellung von ISO TS 15066 ist mit deren Inhalten eine Überarbeitung der Normen EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2 geplant.
Während dieser Phase und darüber hinaus sollen mithilfe dieser Fachinformation Hersteller, Systemintegratoren und Zertifizierer bei Entwicklung, Bau, Zertifizierung und Be-wertung von sicheren kollaborierenden Robotersystemen unterstützt werden.
2 Risikobeurteilung
Die Risikobeurteilung ist ein nach Maschinenrichtlinie erfor-derliches Dokument. Sie muss spätestens zum Zeitpunkt des Inverkehrbringens beim Maschinenhersteller bzw. Integrator verfügbar sein. Risikobeurteilungen für kolla-borierende Robotersysteme unterscheiden sich in der Vor-gehensweise grundsätzlich nicht von solchen für andere Maschinen oder Roboteranlagen. Beispiele für Risikobe-urteilungen befinden sich in [4].
Risikobeurteilungen für kollaborierende Robotersysteme sollten insbesondere die unmittelbare Nähe von Mensch und Robotersystem berücksichtigen und entsprechende Schutzmaßnahmen ableiten. Eine ausführliche Zusam-menstellung von möglichen Gefährdungen, die an kollabo-
DGUV Information,
Entwurf November 2015
© ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel28.02.2017
Foto: Kawasaki
Foto: Fraunhofer IAO 2015 18
Foto: Lockheed Martin 2014
Foto: Fraunhofer IPA 2015
Foto: Volkswagen 2015
18
Foto: Fraunhofer COMEDD, 2014
Foto: Google 2015
Foto: MPDV Microlab 20151928.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Arbeitsschutz und neue
Formen der Visualisierung
© ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Sichere Gestaltung der Zusammenarbeit von Mensch und Datenbrillen
PRO:
Intuitive Informationsaufnahme
Beidhändige Tätigkeiten möglich
Effizienzsteigerung
Integration von weniger Qualifizierten
ZU BEACHTEN:
Psychologische Hemmschwelle
Mensch als Anhängsel(Autonomieverlust)
Ungeklärte Fragen desArbeitsschutzes (z.B. Tragedauer)
Investitionen
28.02.2017
Foto: Internetworld Business 2013
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28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Wie sieht die „Büro-“Arbeit
der Zukunft aus?
GESTERN
HEUTE
MORGEN 21
Arbeitswelt 4.0 -
Starke Flexibilisierung der Arbeit
© ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Flexibilität in Ort und Zeit – bei Berücksichtigung individueller Wünsche und Erfüllung der betrieblichen Belange
PRO:
Flexibilität für Unternehmen und
Menschen
Eigenverantwortlichkeit
Betriebliche Belange ausgefüllt
Kognitionsabruf bei Kreativberufen
ZU BEACHTEN:
neue Anforderungen an Führung und
Führungskultur
neue Anforderungen an das Arbeitszeitgesetz
verantwortlicher Umgang durch Arbeitgeberwie Arbeitnehmer
Wochenarbeitszeit & Ziele werden vereinbart
28.02.2017
Foto: ifaa 2017
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to:
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oto
lia.c
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28.02.2017 © ifaa - Prof. Dr. Stowasser - Kiel
Prof. Dr.-Ing. Sascha Stowasser
www.arbeitswissenschaft.net
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