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Industrie 4.0 und Prävention

Wandel der Arbeit
Industrie 4.0 und Prävention

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Die Entwick­lung der Infor­ma­tions- und Kom­mu­nika­tion­stech­nolo­gie (IKT) hat eine neue Qual­ität erre­icht, die zu umfassenden Verän­derun­gen in den Arbeits- und Leben­sprozessen führt. Diese Verän­derung wird auch mit dem Begriff der Indus­trie 4.0 verse­hen. Sie wird offen­sichtlich weit­ge­hende Auswirkun­gen auf die präven­tive Arbeits­gestal­tung besitzen. Wodurch zeich­nen sich die neuen Entwick­lun­gen aus?

Cyber-Phys­i­cal Sys­tems (CPS)
Die Infor­ma­tions- und Kom­mu­nika­tion­stech­nolo­gie (IKT) bewirk­te einen extrem dynamis­chen tech­nol­o­gis­chen Fortschritt, der in eine qual­i­ta­tiv neue Entwick­lungsstufe ein­tritt. Dieser Fortschritt basiert auf dem anhal­tend rapi­den Wach­s­tum von
  • Rechen­leis­tung
  • ständig wach­senden Band­bre­it­en in Netzwerken
  • mobilen Geräten
  • minia­tur­isierten, inte­gri­erten Schaltungen
  • intel­li­gente Sen­soren und Aktoren, die Prozesse eigen­ständig erfassen und steuern
Durch diese Entwick­lun­gen entste­hen Sys­teme, in denen Arbeitsmit­tel, Prozesse, Objek­te bis hin zu All­t­ags­ge­gen­stän­den durch Pro­gram­mier­barkeit, Spe­icherver­mö­gen, Sen­soren, Aktoren und Kom­mu­nika­tions­fähigkeit­en „intel­li­gent“ wer­den. Sie kön­nen über das Inter­net durch die minia­tur­isierte Tech­nolo­gie in hoher Geschwindigkeit eigen­ständig Infor­ma­tio­nen aus­tauschen, Aktio­nen aus­lösen und sich wechs­sel­seit­ig steuern. Solche Sys­teme heißen Cyber-Phys­i­cal Sys­tems (CPS) – reale Arbeitsmit­tel, Men­schen (!), soziale Prozesse (!) und Umge­bun­gen (Arbeitsstätte, Rau­mumge­bung generell), die über die minia­tur­isierten Tech­nolo­gien mit der virtuellen Welt ver­bun­den sind. CPS kom­binieren die „reale“ mit der „virtuellen“ Welt. Die „Dinge“ und Leis­tun­gen wer­den selb­st Bestandteil des Inter­nets (daher die Schlag­worte „Inter­net der Dinge“ und „Inter­net der Leis­tun­gen“). Diese neue Qual­ität der Entwick­lung wird Indus­trie 4.0 genan­nt oder auch vierte Indus­trielle Rev­o­lu­tion ( s. Grafik rechts).
Der Par­a­dig­men­wech­sel der Indus­trie 4.0 ist der Weg von der PC-zen­tri­erten Welt hin zu untere­inan­der und über das Inter­net ver­net­zten, soft­waretech­nisch aufge­lade­nen und ges­teuerten Prozessen, Geräten, Objek­ten und Umge­bun­gen. Im Zuge dieses Trends entste­hen offene, ver­net­zte, flex­i­bel agierende und inter­ak­tive Sys­teme, die die physikalis­che Welt mit der virtuellen Welt der Infor­ma­tion­stech­nik verknüpfen. im Fol­gen­den einige wenige Beispiele, die zeigen, wie tief­greifend die Verän­derun­gen sind und sein werden:
  • Waren­lager steuern und reg­ulieren ihre Prozesse selb­st inklu­sive Aus­liefer­ung und Bestellung;
  • Pro­duk­tions-Sys­teme und Kom­po­nen­ten über­prüfen sich selb­st und stellen gegebe­nen­falls Kor­rek­theit und Qual­ität von Informations‑, Kom­mu­nika­tions- und Steuerung­sprozessen sicher;
  • Ver­net­zte und mit Sen­soren aus­ges­tat­tete Kom­po­nen­ten (z.B. RFID-Tech­nik), übernehmen Funk­tio­nen wie: Zus­tands- und Umge­bungs­beobach­tung, ver­net­zte Kon­trolle, Koor­di­na­tion und Opti­mierung von Prozessen beispiel­sweise beim Waren­fluss, in Wartung­sprozessen oder für das Flot­ten- oder Gebäudemanagement;
  • Not­fall­si­t­u­a­tion und Erstver­sorgung wer­den automa­tisch erkan­nt und ein-geleitet;
  • Indi­vidu­elle Pro­duk­tion­sprozesse wer­den durch Ver­net­zung des Kun­den mit der Pro­duk­tion­sein­heit realisiert;
  • Der Nutzer wird in den Inno­va­tions- und Entwick­lung­sprozess über CPS-Sys­teme direkt eingebunden;
  • CPS steuern ortun­ab­hängiges Qual­itäts- und Prozessmanagement;
  • CPS steuern Maschi­nen- und Fahrzeugführung;
  • Assis­ten­z­di­en­ste übernehmen über ein Mobil­gerät oder in der Cloud nach Vor­gaben die Tage­s­pla­nung und auch die Pla­nung von indi­vidu­ellen Arbeitsabläufen;
  • CPS entschei­den für eine Per­son in Gefahren­si­t­u­a­tio­nen und set­zen automa­tisch diese Entschei­dung um (über Sen­soren und Aktoren);
  • Führungskräfte kön­nen die psy­chis­che Beanspruchung ihrer Beschäftigten direkt über Sen­soren und Aktoren abprüfen und entsprechend umge­hend reagieren;
  • Der Gesund­heitssta­tus ein­er Per­son wird durch Abgle­ich von Dat­en unter­schiedlich­er Sen­soren, Auswer­tungs- und Bestands­dat­en bew­ertet und es wer­den Mobil­itäts­di­en­ste, Apotheken, Ther­a­peuten, Ärzte, Fall­man­ag­er, Haus- und Gebäude­meis­ter oder Ser­vicekräfte informiert und aktiviert;
  • In der Medi­zin wer­den Per­so­n­en über mobile Geräte und Steuerung­sein­heit­en fern­be­treut und ‑diag­nos­tiziert (Smart Health);
Die skizzierten Entwick­lun­gen tre­f­fen alle Bere­iche der Arbeitswelt, die Indus­trie-pro­duk­tion eben­so wie den Dien­stleis­tungs­bere­ich, wenn auch in unter­schied-lichen Ausformungen.
Die Indus­trie 4.0 erfordert einen Strate­giewech­sel und ein Umdenken auf allen Ebe­nen der Wertschöp­fung hin zu offe­nen, inter­ak­tiv­en Märk­ten, zu flex­i­blen Arbeits- und Leben­sräu­men sowie Arbeit­sprozessen. Der Strate­giewech­sel bet­rifft auch die Ange­bote der betrieblichen Präven­tion. Die Wirkung der betrieblichen Präven­tion in der Indus­trie 4.0 entschei­det mit darüber, wie die zukün­ftige Arbeitswelt ausse­hen wird.
Der Men­sch in der Indus­trie 4.0
Ein Ker­nele­ment der Indus­trie 4.0 sind zwar ein­er­seits die autonomen, sich sit­u­a­tiv selb­st steuern­den, sich selb­st kon­fig­uri­eren­den, sen­sorgestützten und räum­lich verteil­ten Pro­duk­tion­ssys­teme (Pro­duk­tion­s­maschi­nen, Dien­stleis­tungsabläufe, Robot­er, Förder- und Lager­sys­teme, Betrieb­smit­tel, usw.) inklu­sive deren Pla­nungs- und Steuerungssys­teme (Smart Fac­to­ry). Ander­er­seits wer­den Men­schen in diesem Prozess noch an Bedeu­tung gewin­nen – so glauben Wis­senschaftler (auch wenn zu ver­muten ist, dass die soziale Polar­isierung weit­er zunehmen wird).
Arbeit­en in einem sich ständig verän­dern­den Arbeit­sum­feld mit immer kom­plex­eren Werkzeu­gen und virtuellen Wel­ten stellt hohe Anforderun­gen an Fähigkeit­en und Wis­sen der arbei­t­en­den Men­schen. Die Beschäftigten steuern, reg­ulieren und gestal­ten die intel­li­gent ver­net­zten Pro­duk­tions- und Dien­stleis­tungsres­sourcen und die Arbeit­sprozesse. Sie spie­len damit in der Indus­trie 4.0 eine entschei­dende, qual­itätssich­ernde Rolle.
Als wesentliche Fähigkeit­en zur Nutzung von Cyber-Phys­i­cal Sys­tems sind erforderlich:
  • erweit­erte und umfassende Risiko­analyse und ‑bew­er­tung, auch von möglichen Ver­net­zungs- und Handlungsoptionen
  • strate­gis­ches und pla­nen­des Handeln
  • kreative und ungewöhn­liche Entscheidungen
  • Koop­er­a­tions­fähigkeit bei unsicheren Zie­len und Lösungswegen
  • kon­tinuier­lich­es Erfassen und Bew­erten von Kontexten
  • kon­tinuier­lich­es Ler­nen und Anpassen des Kon­tex­twissens (Kon­textmod­ells)
  • Iden­ti­fika­tion und Bere­it­stel­lung entsprechen­der Handlungsoptionen
Die Indus­trie 4.0 wird Beschäftigte als aktive Träger von Entschei­dun­gen und Opti­mierung­sprozessen benöti­gen. Die Beschäftigten wer­den wichtige Funk­tio­nen bei der strate­gis­chen Ori­en­tierung, der Zielaus­rich­tung, dem Entwurf, der Instal­la­tion, der Umrüs­tung, der Wartung und der Reparatur kom­plex­er cyber-physis­ch­er Arbeitssys­teme übernehmen. Neben den Beschäftigten sind auch die anderen Men­schen rund um den Pro­duk­tions- und Leis­tung­sprozess (Zulief­er­er, Kun­den, etc.) in die Inter­ak­tio­nen des Arbeit­sprozess­es mit eingebunden.
Von arbei­t­en­den Men­schen wird ein hohes Maß an selb­st­ges­teuertem Han­deln, kom­mu­nika­tiv­en Kom­pe­ten­zen und Fähig-keit­en zur Selb­stor­gan­i­sa­tion abver­langt. Das bietet Chan­cen auf qual­i­ta­tive Anre­icherung, inter­es­sante Arbeit­szusam­men­hänge, zunehmende Eigen­ver­ant­wor­tung und Selbstentfaltung.
Zunehmende Vir­tu­al­isierung, Flex­i­bil­isierung und Entgrenzung
Es ist allerd­ings auch zu beobacht­en, dass die Indus­trie 4.0 die Arbeit noch weit­er inten­siviert, ent­gren­zt und flex­i­bil­isiert. Die Arbeit wird an alle Beschäftigten deut­lich erhöhte Komplexitäts‑, Abstrak­tions- und Prob­lem­lö­sungsan­forderun­gen stellen („Denken in über­greifend­en Prozessen“, „Kom­plex­ität­sre­duzierung erler­nen“). Damit implizieren die Anforderun­gen der Arbeitswelt 4.0 auch Gefahren für Erhalt und Sicherung des Arbeitsver­mö­gens und der Arbeits­fähigkeit. Je mehr sich der Arbeit­sall­t­ag verdichtet und das tech­nis­che Inte­gra­tionsniveau in sich ständig ändern­den Net­zw­erken ansteigt, desto stärk­er kön­nte die Arbeitsin­ten­sivierung wer­den, Zeit­sou­veränität ver­loren gehen und desto größer kön­nte die Span­nung zwis­chen Vir­tu­al­ität und eigen­er Erfahrungswelt werden.
Diese fortschre­i­t­ende Dema­te­ri­al­isierung und Vir­tu­al­isierung von Arbeit­sprozessen kann auch die Erfahrung der Ent­frem­dung von der eige­nen Tätigkeit und den gefühlten Ver­lust an Hand­lungskom­pe­tenz zur Folge haben. Auch die Gren­zen zwis­chen Real­ität und Vir­tu­al­ität wer­den weit­er zer­fließen. Bish­er fehlen uns noch Kri­te­rien mit diesem Prozess umge­hen zu kön­nen. Nicht auszuschließen ist, dass sich „alte“ und „neue“ Gefährdun­gen und Belas­tun­gen für das Arbeitsver­mö­gen und die Arbeits­fähigkeit in neuer Qual­ität über­lagern und For­men der Selb­staus­beu­tung befördern.
Wie sieht die Arbeitswelt 4.0 aus?
Wie sich der Arbeit­sall­t­ag in der Indus­trie 4.0 konkret darstellen wird, ist derzeit noch offen. Die Arbeitswelt 4.0 enthält ein Poten­zial für eine neue Arbeit­skul­tur, die Wege zu einem intel­li­gen­ten, an den Inter­essen der Beschäftigten ori­en­tierten Ver­ständ­nis von Arbeit­squal­ität eröff­nen kön­nte. Dieses Poten­zial wird sich aber nicht im Selb­st­lauf real­isieren. Entschei­dend für eine men­schen­gerechte Arbeits­gestal­tung in der Indus­trie 4.0 sind Mod­elle für die Arbeit­sor­gan­i­sa­tion und Arbeits­gestal­tung, die ein hohes Maß an selb­st-ver­ant­wortlich­er Autonomie mit dezen­tralen Führungs- und Steuerungs­for­men kom­binieren. Die Beschäftigten benöti­gen erweit­erte Entschei­dungs- und Beteili­gungsspiel­räume sowie Möglichkeit­en zur Belastungsregulation.
Ander­er­seits kön­nen CPS auch als restrik­tive, kon­trol­lierende Mikros­teuerung aus-gelegt wer­den (Neo-Neo-Tay­loris­mus), die eine kom­plette Kon­trolle und Überwachung aller Arbeit­sprozesse ermöglicht. Durch die Beschle­u­ni­gung der Prozesse sowie durch die Verknüp­fung von virtuellen und realen Prozessen wer­den die Belas­tun­gen und Beanspruchun­gen noch ein­mal weit­er steigen.
Die Indus­trie 4.0 bietet Optio­nen in alle Rich­tun­gen. Die Sys­temausle­gung kann sowohl als restrik­tive, kon­trol­lierende Mikros­teuerung als auch als offene Infor­ma­tions­ba­sis kon­fig­uri­ert wer­den, auf deren Grund­lage der Beschäftigte entschei­det. Über die Qual­ität der Arbeit und der Arbeits­be­din­gun­gen entschei­den nicht die Tech­nik oder tech­nis­che Sachzwänge, son­dern die Struk­turen und Men­schen, die Cyber-Phys­i­cal-Sys­teme entwick­eln und umset­zen. Und wie die Entwick­lung „Ganzheitlich­er Pro­duk­tion­ssys­teme“ (GPS) zeigt, ist mit neuen Tech­nolo­gien auch immer die Gefahr des Neo-Tay­loris­mus ver­bun­den (Ver­lust von Beteili­gungsmöglichkeit­en, Hand­lungsspiel­räu­men, Dequalifizierung).
Auf­gaben der betrieblichen Prävention
In der Indus­trie 4.0 gewin­nt der Fak­tor präven­tive Gestal­tung von opti­malen Arbeits­be­din­gun­gen zur Förderung von Leis­tungs­bere­itschaft und ‑fähigkeit an Bedeutung.
Die betriebliche Präven­tion ste­ht in der Arbeitswelt 4.0 vor neuen Her­aus­forderun­gen. Die CPS-Tech­nolo­gie kann selb­st für die präven­tive Arbeits­gestal­tung genutzt wer­den zum Beispiel in fol­gen­den Bereichen:
  • Eine kon­tinuier­liche Beach­tung der physis­chen, psy­chis­chen und men­tal­en Gesund­heit des Men­schen im Arbeitsprozess
  • ergonomis­che Gestal­tung der umgeben­den Sit­u­a­tion und des Arbeit­sum­feldes (zum Beispiel indi­vidu­ell angepasste, automa­tis­che Steuerung von Raumk­li­ma, Licht)
  • an den Men­schen angepasste Gestal­tung opti­miert­er Prozesse und Umwelten
  • kon­tinuier­liche in Prozesse inte­gri­erte Störungs- und Gefährdungs­analyse von Arbeitsmitteln
  • Steuerung und Wirk­samkeit­skon­trolle sicher­heit­srel­e­van­ten Ver­hal­tens (zum Beispiel Tra­gen von Per­sön­lich­er Schutzaus­rüs­tung oder Nutzung von Schutzeinrichtungen)
Darin liegen große Chan­cen für die Gestal­tung ein­er hochw­er­ti­gen Arbeit­squal­ität gle­icher­maßen wie die Gefahr von Kon­trolle und Restriktion.
Gle­ichzeit­ig erfordert die Indus­trie 4.0 mit ihren zer­fließen­den und virtuellen Struk­turen und Prozessen neue Präven­tions-Mod­elle und Instrumente
  • für eine präven­tive Arbeits- und Führungskul­tur, die die physis­che, psy­chis­che und men­tale Gesund­heit der arbei­t­en­den Men­schen bewahrt und fördert (bei fortschre­i­t­en­der Dema­te­ri­al­isierung und Virtualisierung),
  • für eine an die neue Flex­i­bil­isierung und Inten­sivierung angepasste Arbeit­sor­gan­i­sa­tion (die noch ein­mal spür­bar gegenüber der „alten PC-basierten“ Arbeit zunehmen wird),
  • für fundierte Ergonomiekonzepte, die den beson­deren Anforderun­gen der fortschre­i­t­en­den Ver­schmelzung real­er und virtueller Arbeitswel­ten für alle Beschäftigten­grup­pen Rech­nung tra­gen sowie
  • für die Befähi­gung der arbei­t­en­den Men­schen (Wis­sen, Kom­pe­tenz, Qual­i­fika­tion), mit den neuen Bedin­gun­gen umzuge­hen ger­ade unter den Bedin­gun­gen des demografis­chen Wandels.
Neben neuen Präven­tions-Mod­ellen und ‑Instru­menten sind auch die Insti­tu­tio­nen der Präven­tions­di­en­stleit­er selb­st auf die neuen Anforderun­gen der Indus­trie 4.0 vorzu­bere­it­en und einzustellen. Das große Poten­zial der inter­mediären Organ­i­sa­tio­nen in diesem Hand­lungs­feld ist für die betriebliche Präven­tion in der Arbeitswelt 4.0 zu aktivieren. Gemein­sam sind mit den Präven­tions­di­en­stleis­tern die aktuellen Entwick­lun­gen sowie die Gestal­tungsmöglichkeit­en der Indus­trie 4.0 für ihre jew­eili­gen Insti­tu­tio­nen zu erforschen und anzupassen.
Autor
Oleg Cer­navin Geschäfts­führen­der Gesellschafter der BC GmbH Forschungs- und Beratungs­ge­sellschaft, Wiesbaden
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