Der Mensch in Interaktion mit autonomen Planungs- und Steuerungssystemen für Cyber-Physische Produktionssysteme

Abstract

Zukünftige Veränderungen des Marktes führen dazu, dass Unternehmen neue Strategien zum Erhalt ihrer Wettbewerbsfähigkeit verfolgen müssen. Ziel ist es, den Kunden und die vollständige Erfüllung seines Wunsches noch stärker in den Mittelpunkt zu stellen (Westkämper 2006). Der Trend geht von kundenindividuellen Produkten über zu kunden-innovierten Produkten. Der Kunde wird dabei als Designer bzw. Entwickler in den Pro-duktentstehungsprozess eingebunden und in die Lage versetzt, operativ sein individuelles Produkt zu gestalten und nicht nur aus vorkonfigurierten Möglichkeiten auszuwählen. Kundeninnovierte Produkte weisen eine höhere Varianz auf als kundenindividuelle Pro-duktkonstruktionen, sollten jedoch hinsichtlich Qualität, Lieferzeit und Herstellkosten mit Serienprodukten vergleichbar sein (Teschemacher et al. 2014). 124 S. Wolf et al. Die Herstellung dieser kundeninnovierten Produkte fordert neuartige Produktions-konzepte und verfahren, die einen außergewöhnlichen Grad an Flexibilität in Bezug auf Material, Geometrie und Technologie bieten und dafür laut Pfeiffer & Schmidt (2006) ein hohes Maß an Autonomie aufweisen müssen (Pfeifer und Schmitt 2006). Diese wird im Zuge von Industrie 4.0 und der damit verbundenen Digitalisierung geschaffen. Durch die Verknüpfung digitaler Strukturen mit physischen Objekten, wie z. B. Fertigungsanlagen oder Produkten, entstehen sogenannte Cyber-Physische Systeme. Diese Systeme tragen dazu bei, dass Informationen in Echtzeit und ortsunabhängig übermittelt und verarbei-tet werden. Dies bedeutet, dass Prozesse über weite Distanzen hinweg gesteuert und ihr Fortschritt permanent kontrolliert werden können. Dadurch ergeben sich zum einen neue Möglichkeiten für die Produktionsplanung und -steuerung und zum anderen Veränderun-gen für die Arbeit des Menschen in der Fabrik. Die Ressource Mensch wird allerdings trotz zunehmender Automatisierung und Digitalisierung fester Bestandteil produzieren-der Unternehmen bleiben (Spath et al. 2013). Dennoch kann davon ausgegangen werden, dass sich ein neues Rollenprofil und Aufgabenspektrum für manuelle Tätigkeiten ergeben wird. Dies erfordert Kompetenzen und Qualifikationen, die in heutigen Anforderungspro-filen noch nicht erfasst sind und erst entwickelt werden müssen. Steigende Datenmengen, komplexere Produkte sowie eine dauerhafte Erreichbarkeit haben nicht nur Einfluss auf das Tätigkeitsspektrum eines Mitarbeiters, sondern auch auf seine kognitive Beanspru-chung (Langhoff und Schmelzer 2015). Damit die Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter nicht durch diese zunehmenden kognitiven und physischen Lasten beeinträchtigt wird, müssen Unternehmen frühzeitig eingreifen. Als präventive Maßnahmen zur Lastreduktion können beispielsweise Assistenzsysteme eingesetzt sowie innerbetriebliche Schulungs-und Wei-terbildungsmaßnahmen angestoßen werden. Die Herausforderung liegt vor allem darin, dass diese steigenden Anforderungen von einer Belegschaft höheren Durchschnittsalters geleistet werden müssen. Laut einer Studie des statistischen Bundesamtes sind im Zeit-raum zwischen 2017 und 2024 etwa 40 % der Erwerbspersonen den 50-bis unter 65-Jäh-rigen zuzuordnen (Plötzsch und Rößger 2015). Zudem wird die Gesamtbevölkerung im erwerbsfähigen Alter (zwischen 20 und 64 Jahren) deutlich abnehmen. Es wird davon ausgegangen, dass dieser Anteil von 49,2 Millionen (Stand 2013) auf etwa 38 Millionen (prognostizierter Stand 2016) schrumpfen wird (Plötzsch und Rößger 2015). Diese