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Internet der Dinge – die vierte industrielle Revolution

Wie Arbeitsplätze und unser künftiges Lernverhalten davon beeinflusst werden

30. März 2016

Die ersten drei industriellen Revolutionen wurden herbeigeführt durch die Mechanisierung, den elektrischen Strom und die IT. Der Einzug des Internets der Dinge und der Dienstleistungen in Produktionsumgebungen wird als die vierte industrielle Revolution angesehen. Manchmal wird in diesem Zusammenhang auch vom „Internet der Dinge", vom „Internet of Everything“ oder vom „Industriellen Internet" gesprochen. Im deutschsprachigen Raum ist der Begriff  "Industrie 4.0" sehr weit verbreitet. Schon seit geraumer Zeit werden industrielle Prozesse mittels moderner Informationstechnologie (IT) gestützt, doch die jüngsten Entwicklungen gehen über die Automatisierung der Produktion hinaus.

In Zukunft werden Unternehmen weltweite Netze spannen, die ihre Produktionsanlagen, ihr Lagermanagementsystem und ihre Produktionsstandorte in Form von Cyber Physical Systems (CPS) umfassen. So genannte „Smart Factories" werden mit Hilfe von CPS in der Lage sein, sämtliche Produktionsprozesse und produzierte Teile über digitale Netze zu kontrollieren, so dass eine noch effizientere horizontale Integration der Zulieferketten möglich wird.

In diesem Artikel sollen der Einfluss auf die Arbeitswelt und die Art, wie wir in Zukunft lernen werden, erörtert werden. Heute geht es schon längst nicht mehr um den Wettstreit von Mensch und Maschine. Vielmehr beschäftigen sich die meisten Szenarien mit den komplexer werdenden Beziehungen zwischen Mensch und Maschine (Kurz 2014; Ganz 2014). Deshalb ist es so wichtig, dass die Belegschaften von Unternehmen auf die vor ihnen liegenden Herausforderungen vorbereitet werden und dass ihnen in der Weiterbildung die erforderlichen Kenntnisse vermittelt werden.

Was bedeutet das für die Arbeitskräfte, die heute Produktionsprozesse steuern?

Was passiert derzeit?

1. Die Arbeitsorganisation wird hinsichtlich der Arbeitszeit und des Arbeitsplatzes flexibler werden. Arbeitskräfte müssen darauf vorbereitet sein, sich kurzfristig und ad hoc mit Tätigkeiten zu beschäftigen, deren Inhalt sich im Zuge des Arbeitsablaufs ändern könnte. Sie müssen also Kompetenzen entwickeln, die es ihnen ermöglichen, Probleme direkt zu lösen, wenn sie mit diesen konfrontiert werden.

2. Arbeitsprozesse werden zunehmend digitalisierter, dezentralisierter und weniger hierarchisch aufgebaut sein.

3. Die Aufgaben werden sich verändern und mit ihnen auch die erforderlichen Qualifikationen und Fähigkeiten.

(siehe Münchner Kreis 2013; Picot/Neuburger 2014)

Wie werden Jobs in Zukunft aussehen? Welche Schulungen werden nötig sein?

Welchen Einfluss werden die durch die 4. Industrielle Revolution verursachten Änderungen auf die Arbeiter in der Produktion haben?

  • Werden die Systeme den Menschen steuern, und werden Steuerungs- und Kontrollaufgaben von der Technologie übernommen? In diesem Fall würden Mitarbeiter überwiegend auf die Bedürfnisse des Cyber Physical Systems (CPS) reagieren und hauptsächlich ausführende Arbeiten übernehmen.
  • Werden Jobs in Zukunft fordernder sein, weil von den Mitarbeitern zunehmend mehr Flexibilität verlangt wird? Die von gelernten Fachkräften in der Werkshalle einer Fabrik durchgeführten Arbeiten werden sich in Zukunft stark von der Situation in heutigen Fabriken unterscheiden. Folglich werden auch die Qualifikationen und die Fähigkeiten derer, die die anfallenden Arbeiten in der Fabrik der Zukunft übernehmen werden, andere sein. Aufgrund der Allgegenwart von Informationen und Daten und der Integration der verschiedenen Geschäftsprozesse müssen die Arbeiter sich Wissen und Verständnis über ihre Organisation und die darin ablaufenden Prozesse, sowie die verwendeten Technologien aneignen.
  • Wenn Menschen Systeme zur Unterstützung der Entscheidungsfindung verwenden würden, könnte die gesamte Bandbreite der intelligenten Geräte wie zum Beispiel Tablets, Wearables oder Smartphones, dem Arbeiter exakt die Information zur Verfügung stellen, die genau in diesem Augenblick oder in einer bestimmten Situation benötigt wird.
  • Oder könnten die Systeme es den Arbeitern abnehmen, Routineaufgaben zu übernehmen, damit diese sich auf kreative, wertschöpfende Tätigkeiten konzentrieren können? Auch in dieser Situation müssten die Belegschaften dahingehend geschult werden.

Wie das Szenario auch immer aussehen wird: Arbeitskräfte werden bei der Produktion nach wie vor eine wesentliche Rolle spielen. Deshalb steht das „Internet der Dinge" auch für mehr als nur Konnektivität. In Zukunft werden Daten intelligent von Gegenständen und Menschen beschafft, gespeichert und verteilt werden. Traditionelle Aufgaben von Mitarbeitern am Fließband und von Büromitarbeitern werden mehr denn je in einander übergehen (Fraunhofer IAO 2013).

Die Rolle des Wissens gewinnt an Relevanz. Wissen nimmt häufig die Form des Praxiswissens an: „Learning by Doing“ und „Learning by Using“, also Lernen durch Handeln und Lernen durch Anwenden. Menschen tragen dieses Wissen in sich und sind die treibende Kraft für Innovationen. Somit stellt sich die Frage: Über welche Arten von Fähigkeiten Menschen im besten Fall verfügen sollten?

Schulungen und die Fortsetzung der beruflichen Entwicklung

Wie bereits erwähnt, wird das „Internet der Dinge“ die Stellenbeschreibungen und die Kompetenzprofile radikal revolutionieren. Das Bedürfnis nach Mitarbeiterengagement in operativen Aufgaben, wie beispielsweise der Produktion, der Lagerhaltung, der Logistik und der Wartung wird sich ebenfalls verändern. Folglich werden neue Fähigkeiten bei der Arbeit mit CPS benötigt. Der Bedarf an Mitarbeitern mit Kompetenzen im Bereich Software-Entwicklung und IT-Technologie wird steigen, weil Software, Konnektivität und Analysefunktionen immer mehr an Einfluss gewinnen werden. Diese Kompetenzrevolution ist eine der wesentlichen Herausforderungen, die vor uns liegen, weil die Belegschaften mit den zusätzlich benötigten IT-Fähigkeiten ausgestattet werden müssen.

Deshalb sind angemessene Schulungsstrategien notwendig und die Arbeit sollte so organisiert sein, dass sie arbeitsplatzbasiertes Lernen fördert und auf diese Weise lebenslanges Lernen ermöglicht. Zum Beispiel könnte es sein, dass Arbeiter Anleitungen zur Reparatur eines Geräts erhalten, bei dem sie ein bestimmtes Teil austauschen müssen, während sie gerade vor dem zu reparierenden Gerät stehen. Diese Information kann direkt im Sichtfeld des Mitarbeiters, zum Beispiel mit Hilfe einer Augmented-Reality-Brille, dargestellt werden.

Ein weiterer möglicher Anwendungsfall ist virtuelles Training. So könnte beispielsweise ein virtuelles Schulungsmodul für Anlagenbetreiber geschaffen werden, in dem eine realistische, datenbasierte 3-D-Umgebung mit Hilfe einer Augmented-Reality-Brille abgebildet wird, um so Fabrikmitarbeiter im Umgang mit verschiedenen Maschinen zu schulen. In dieser virtuellen Umgebung können Anwender lernen, wie sie mit den Maschinen interagieren müssen. Sie können Parameter ändern und sich operative Daten, aber auch Wartungsanweisungen anzeigen lassen.

Die Maschinenbedienoberfläche selbst könnte als Schulungsplattform angesehen werden, Pop-up-Fenster könnten erscheinen, die den Bediener durch das Benutzerhandbuch oder auf seinem Weg durch die Wartungsfunktionen begleiten.

Ob Tablet, Smartphone oder Wearable: Mitarbeiter werden bei der Durchführung ihrer Aufgaben unterstützt. In die digitale Welt der Fabrik integriert, das heißt in das Internet der Dinge eingebunden, werden die Arbeiter in der Lage sein, die Produktionsprozesse durch die Analyse der von den Endgeräten unterstützten Daten und Informationen zu kontrollieren und zu überwachen. Intelligente Hilfssysteme mit optimierter Mensch-Maschine-Steuerung werden es dem Arbeiter darüber hinaus ermöglichen, trotz der sehr komplexen Situation in der Werkshalle qualifizierte Entscheidungen in kürzester Zeit zu treffen.

Dies zeigt, dass Unternehmen neue Spezialfähigkeiten in den Bereichen Analytics und effizientes Datenmanagement entwickeln und neue Arbeitsprozesse einführen müssen, um für die vor ihnen liegenden Änderungen gerüstet zu sein. Dies betrifft nicht nur Großkonzerne, auch in kleinen und mittelständigen Unternehmen wird man reagieren müssen, um wettbewerbsfähig zu bleiben.

Bislang wurde der mögliche Einfluss von Industrie 4.0 auf Unternehmen und Belegschaften betrachtet. Und es ist klar geworden, dass die Schulung von Mitarbeitern eines der Kernthemen ist, das angegangen werden muss. Im letzten Abschnitt konzentrieren wir uns deshalb auf die Weiterbildungsbranche.

Das Internet der Dinge und sein Einfluss auf die Weiterbildungsbranche

Mit dem derzeit stattfindenden Wandel verändern sich auch die Erwartungen der Mitarbeiter an Schulungsangebote. Heutzutage sind mobile Endgeräte weit verbreitet, und Lerner können überall und wann immer sie wollen auf Lerninhalte zugreifen. Studien haben gezeigt, dass Mitarbeiter dynamische, selbstgesteuerte und nachhaltige Weiterbildungsangebote von ihren Arbeitgebern erwarten. Dies zeigt, dass sich ein Wechsel hin zu einer mitarbeiterzentrierten Weiterbildung vollzieht, die sich vom vorherigen „push“-Ansatz des Arbeitgebers unterscheidet. Der Fokus liegt jetzt darauf, dass man zu jeder Zeit in der Lage ist zu lernen, Wissen zu erstellen und miteinander teilen zu können. Der Mitarbeiter nimmt seine persönliche Entwicklung selbst in die Hand und das Lernerlebnis rückt in den Vordergrund. Die Lernumgebung sollte wie eine Consumer-Webseite gestaltet sein, auf der Videos, Kurse und Inhalte angeboten werden und auf der Experten zur Verfügung stehen.

Lernen ist ein essenzielles Werkzeug für das Engagement der Mitarbeiter. Es ist Sache des Arbeitgebers, die richtige Lernplattform anzubieten, ein System, das es den Mitarbeitern ermöglicht, sich selbst weiterzuentwickeln, verschiedene Lerninhalte zu entdecken, Wissen schnell und einfach auszutauschen und Medien und Videos mit anderen zu teilen.  Aber das ist noch nicht alles: Die Schulung selbst wird sich verändern, sie muss zum Erlebnis werden, auf Simulationen und Fallstudien basieren.

Es geht darum, eine neue Kultur des Lernens zu fördern und dabei kann IMC Ihnen behilflich sein.

Es liegt auf der Hand, dass sich die Weiterbildungsbranche angesichts all dieser Veränderungsprozesse auf die Zukunft vorbereitet. IMC kooperiert mit politischen Institutionen und Wirtschaftsverbänden, wie beispielswese dem BITKOM und arbeitet an einer Reihe von Projekten im Zusammenhang mit Industrie 4.0. Eines der Projekte, an denen sich  IMC beteiligt, konzentriert sich auf virtuelle Welten und Augmented Reality. Das Projekt „GLASSROOM“ beschäftigt sich mit der Entwicklung professioneller Bildung im Bereich Maschinen- und Anlagenbau, um damit den Herausforderungen aus dem Bereich der technischen Kundendienstleistungen wirkungsvoll begegnen zu können. Hierzu zählen insbesondere komplexe Produkte, hohe Fehlerfolgekosten und kurze Innovationszyklen. Mit  „GLASSROOM“ soll  eine bislang  nicht  erreichte  Form  des Zugangs zu Lerninhalten geschaffen werden, welche unabhängig von räumlichen und zeitlichen Gegebenheiten ist. Ziel des Projekts ist es, den Einsatz von Augmented-Reality-Brillen zu untersuchen. Dabei liegt der Fokus des Projekts insbesondere auf kleinen und mittelständischen Unternehmen und den Chancen, die sich ihnen durch virtuelle Welten und Augmented Reality bieten, jetzt, da die nötige Hardware für sie erschwinglich geworden ist. Das Projekt untersucht das Konzept des Blended Learnings und analysiert, wie traditionelle Weiterbildungs-maßnahmen durch virtuelle Elemente angereichert werden können, beispielsweise indem bestimmte komplexe, im wahren Leben nur sehr schwierig zu schulende Prozesse, in 3-D mit Hilfe von Augmented-Reality-Brillen verfügbar gemacht werden, die somit zur Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter beitragen.

Die Zusammenarbeit im Rahmen dieses Projekts wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Ein weiteres Projekt, an dem IMC sehr intensiv mitwirkt, heißt „APPsist“. Die stetig steigende Komplexität an den Produktionsstandorten der Industrie 4.0 erfordert neue Ansätze für die Weitergabe von Fachwissen an Mitarbeiter. Projektziel ist es, eine neue Generation mobiler, kontextsensitiver, intelligenter Hilfssysteme zu entwickeln, die Wissens- und Managementunterstützung für die „Smart Factory“ bieten. Unter anderem konzentriert sich der Ansatz auf die Qualifikation der Mitarbeiter und versucht, die Fähigkeiten auszugleichen, die ihnen möglicherweise fehlen. Die Idee dahinter ist die Unterstützung der aktuell in den Produktionsprozess eingebundenen Mitarbeiter auf dem Weg hin zur „Smart Factory“. Diese Unterstützung soll erfolgen, indem die Flexibilität der Mitarbeiter durch mehr Fachwissen gesteigert wird. Alle künftig in den Produktionsprozess eingebundenen Maschinen müssen gewartet werden. Der Schwerpunkt liegt nicht nur darauf, die Arbeiter On-the-job, bei der tatsächlichen Arbeit/Wartung zu unterstützen, sondern es geht darum, ihre Kompetenzen weiterzuentwickeln, damit sie diese Aufgaben in Zukunft ohne Unterstützung erledigen können. Die zunehmende Erweiterung des Fachwissens der Belegschaft wird durch den Aufbau von Wissen und Fähigkeiten in Zusammenhang mit der Produktion, den Produkten und Prozessen ermöglicht. Ziel ist die Förderung einer beruflichen Weiterentwicklung der Mitarbeiter, damit sie nach und nach mit der Übernahme komplexerer Aufgaben anfangen können, um so mit den vor ihnen liegenden Veränderungen Schritt zu halten und den potentiellen Mangel an Fachkräften auszugleichen.

Daher ist es von zentraler Bedeutung, dass die Mitarbeiter von Anfang an in die (Neu--)Planung der Arbeitsorganisation eingebunden werden.

Die Zusammenarbeit im Projekt wird im Rahmen der „AUTONOMIK für Industrie 4.0“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

Wenn die digitale Revolution hin zur Industrie 4.0 gelingen soll, spielen die Investitionen der Betriebe in die nötige Infrastruktur eine wesentliche Rolle. Einerseits sind Maßnahmen zur Entwicklung und Schulung bestehender Belegschaften nötig; andererseits muss das gesamte Bildungswesen auf die aktuellen und zukünftigen Herausforderungen abgestimmt werden.

Wenn Sie erfahren möchten, wie IMC Ihnen beim Übergang zur Industrie 4.0 behilflich sein kann, nehmen Sie doch einfach Kontakt zu uns auf.

In einem der nächsten Blog-Beiträge werden wir uns mit den Auswirkungen des Internets der Dinge auf das personalisierte Lernen beschäftigen. Dabei wird vor allem auf die Frage eingegangen, wie Big Data und Learning Analytics sowie die aus „Smart Factories“ stammenden Daten die Zukunft des Lernens beeinflussen können.


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