Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 – Fokus Mensch Ein Zwischenbericht aus dem BMBF-Projekt "ELIAS„ Fachkonferenz Maschinen Dr. Burkhard Leifhelm, HELLA KGaA Herzogenaurach, Juni 2015 F-7761DE_C (2011-06) Verbundprojekt ELIAS Steckbrief Engineering und Mainstreaming lernförderlicher industrieller Arbeitssysteme für die Industrie 4.0 Förderprojekt des Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Ziel Mitarbeiterspezifisches Qualifizieren im Arbeitsprozess Laufzeit: 36 Monate (Start: Frühjahr 2014) Fördervolumen, ges.: 3.890 T€ (63 % Förderanteil) Weitere Informationen: www.projekt-elias.de 2 Verbundpartner • Deutsche MTM-Vereinigung e.V. • RWTH Aachen • Werkzeugmaschinenlabor WZL • FIR Forschungsinstitut für Rationalisierung e.V. • FEV GmbH • HELLA KGaA Hueck & Co. • XERVON GmbH • Zwiesel Kristallglas AG Erweiterte Partner • Industriegewerkschaft Metall (IG Metall) • Gesamtverband der Arbeitgeberverbände der M+E-Industrie e.V. (Gesamtmetall) • Kundendienst-Verband Deutschland e.V. (KVD) Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 HELLA Konzern Überblick • Seit über 100 Jahren Partner der Automobilindustrie sowie des Kfz-Teilehandels • Global aufgestelltes Familienunternehmen mit über 100 Standorten in mehr als 35 Ländern • 5,3 Mrd. Euro Konzernumsatz im GJ 2013/2014 • Über 30.000 Mitarbeiter weltweit, davon mehr als 5.800 in Forschung & Entwicklung • Unter den 100 größten deutschen Industrieunternehmen sowie den 50 weltweit führenden Automobilzulieferern Geschäftssegmente Automotive Licht Elektronik • Scheinwerfer • Karosserie- • Heckleuchten elektronik • Einfunktions- leuchten • Innenleuchten • Lichtelektronik Aftermarket • Energie- management • Fahrerassistenz- Systeme • Sensorik • Aktuatorik • Lenkungssysteme Special Applications Handel & Werkstätten Parts Tools Services • Verschleiß- • Fahrzeug- • Technischer teile diagnose • Ersatzteile • Karosserie- teile material Service • Licht- • Verbrauchs• Zubehör • Klima- Service • Batterie- Service Service • Werkstatt- konzepte • Verkaufs- unterstützung Spezielle Erstausrüstung • Erstausrüstung von Spezialfahrzeugen, wie z.B. Busse, Caravans, Landund Baumaschinen mit Beleuchtung und Elektronik Industries • Straßen- beleuchtung • Flughafen- befeuerung • Innenbeleuchtung • Industrie- beleuchtung • Logistik • Werkzeuge/ Geräte 3 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Industrie 4.0 Anforderungen beherrschen [wiki] [Ford] [HELLA] 1. Industrielle Revolution 2. Industrielle Revolution Ende 18. Jh. – Maschinenkraft, Anf. 20. Jh. – Arbeitsteilung Industrialisierung, Rationalisierung, 3. Industrielle Revolution ab 1960er – Automation [HELLA] 4. Industrielle Revolution heute – Cyber-physische Systeme + Kollaboration Markt und Wettbewerb vs. Unternehmen und Mensch • Steigende Erwartungshaltung des Marktes bzgl. Qualität, Kosten und Lieferservice, • … steigende Produktkomplexität und Variantenvielfalt, • … bei kürzeren Planungszeiten und Produktlebenszyklen, • … in einem globalen Wettbewerb! Anforderungen Zeit 4 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Industrie 4.0 „Big Data“ [wiki] [Ford] [HELLA] 1. Industrielle Revolution 2. Industrielle Revolution Ende 18. Jh. – Maschinenkraft, Anf. 20. Jh. – Arbeitsteilung Industrialisierung, Rationalisierung, [HELLA] 3. Industrielle Revolution ab 1960er – Automation Automation und Information globale Identifikation und Datenzugriff BDE/MESSysteme Rückverfolgung Steuerung (SPS, ..) Sensorik MRP I 4. Industrielle Revolution heute – Cyber-physische Systeme + Kollaboration MRP II dezentrale Logik APS/SCM ERP Betriebsdaten/BDE-Verfügbarkeit Zeit 5 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Was bedeutet Industrie 4.0? Definition [Wikipedia] „Industrie 4.0 ist ein Zukunftsprojekt in der Hightech-Strategie der Bundesregierung, mit dem die Informatisierung der klassischen Industrien, wie z.B. der Produktionstechnik, vorangetrieben werden soll. Das Ziel ist die intelligente Fabrik, die sich durch Wandlungsfähigkeit, Ressourceneffizienz und Ergonomie [...] auszeichnet. Technologische Grundlage [ist ...] das Internet der Dinge.“ o dezentrale Kollaboration und kurzzyklische Optimierungszyklen „SCRUM“ „Die für Industrie 4.0 notwendige Automatisierungstechnik soll [...] den Menschen bei seiner zunehmend komplexen Arbeit besser unterstützen!“ 6 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Die ‚Technische Fachkraft‘ Aufgabenportfolio im täglichen KVP (Auszug) Routine-Tätigkeiten • Logistische Aufgaben (Materialhandling im Nahbereich, ERP-Buchung) • Periodische Anlagenwartung • Umrüsten bei Variantenwechsel • Organisationstätigkeiten Prozesseingriff und Verbesserung • Reaktion auf Störungssignale und Mikrostörungen • Problemlösung bei Stillständen und Fehlfunktionen • Visualisierung Produktionsstatus (ShopfloorManagement) • Prozessbeobachtung/KVP 7 Einflussfaktoren • • • • • • • Technik (Mechanik, Elektronik, …) Technologie IT-Systeme (ERP, BDE, …) Methodik (Rüsten, PLP, …) Einarbeitung und Qualifizierung Fachabteilungen und Lieferanten … Der Mensch im Spannungsfeld der Produktion flexible Mitarbeitereinsetzbarkeit vs. hohe Betriebsmittelverfügbarkeit Nutzung von Synergien vs. Differenzierung über Technologie Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Informationsbereitstellung Betriebsdatenerfassung und Shopfloor-Management Datenerfassung (Maschine, …) ERP Signatures 1. Shift Maint. Time Prev entive Maintenanc e Maintenance and Cleaning No Machine Utilization / Lack of Orders Planned Production Time 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 2. Shift 3. Shift BDE Echtzeit-Visualisierung Handlungsbedarf – organisatorische Einbindung von Industrie 4.0 in den Arbeitsalltag Datawarehouse 8 minutes shif t 6 In case of deviations from the period under review (480 minutes/shift) enter a comment and have it signed by the foreman: Comment: Signature of Foreman: Intranet – Datenbereitstellung 480 Breaks Change of Shifts SQS-Tests End of Manufact. [hh:mm] 5 Period under Review: Organizational Down Time Personnel 4 Date: Machine: Technical Down Time Lack of Material 3 Mach. Key No.: Cost Ctr.: Defective Material 2 previous o rder) Org.-Unit: SOP´s / Tests 1 Start of Manufact. (fro m finishing the last part o f the Set-Up Part Number Planned Cycle Time Min./100 Machine Readjustm. S hift Machine Utilization Sheet Good Quantity Total Production Machine Malfunction and Repair Shopfloor-Mgmt. Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Kognitive Ergonomie Definition und Ziel „Kognitive Ergonomie“ Anpassen der Bedingungen geistiger Arbeit in Mensch-Maschine-Systemen an den Menschen und seine Eigenschaften [Stein, M.: „Informationsergonomie – Ergonomische Analyse, Bewertung und Gestaltung von Informationssystemen“, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (Hrsg.), Dortmund/Berlin/Dresden / BAuA Eigenverlag, Dortmund, 2008] Ziel kognitive Prozesse und Strukturen in Arbeitssystemen sowie in Mensch-MaschineSystemen analysieren, gestalten und bewerten, um Sicherheit, Produktivität und Wohlbefinden zu erreichen [Mühlbradt, T., Kuhlang, P.: „Kognitive Ergonomie: Produktivitätsfaktor für das Arbeiten in digitalen Welten“. In: Biedermann, H. (Hrsg.): Instandhaltung im Wandel – Herausforderungen und Lösungen im Zeitalter von Industrie 4.0. Tagungsband zum 28. Internationalen Forum für industrielle Instandhaltung, Bad Erlach, Österreich, 8.-9.10.2014. TÜV Media GmbH, Köln, 2014, S. 173-183] Der Ansatz Die richtige Information zur richtigen Zeit mit dem notwendigen Inhalt in der richtigen Darstellung! 9 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Praxis-Beispiel – Sensor-Band Ansatz mit Industrie 4.0 Ausgangssituation • Hohe, weiter steigende Automatisierungsgrade • Bedarf an technischen Fachkräften • Mehrstufiges Qualifizierungskonzept zur techn. Fachkraft • Produktionslayout für die Mehr-Linienbedienung Flexibilitätsgrenzen durch Einarbeitungszeiten und Einsetzbarkeit hinsichtlich Produkt-/Technologiespektrum Erweiterter Ansatz über Industrie 4.0 Führerschein „Produktion“ einheitlicher Bedienstandard, einheitliches Anforderungsportfolio, Grundlage für qualifizierten Personalbemessung und -einsatz unterstützendes „Produktionsassistenzsystem„ einheitliches Informationskonzept / -management 10 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Industrie 4.0 – Fokus Mensch Zu schaffende Voraussetzungen Schritt 1 • Personal-organisatorische Abläufe analysieren und gestalten (u.a. ‚dynamische Mehrstellenarbeit‘) Vorgehensweise zur Personalbemessung für indirekte Tätigkeiten in der Produktion • Organisatorische Einbinden in den Arbeitsalltag Schritt 2 • Betriebsmittel mit standardisierter Mensch-MaschineSchnittstelle (HMI) BDE- und internetbasierte Datenakquisition + didaktische Informationsaufbereitung • Soft- und hardwaregestütztes Informations- und Kommunikationskonzept 11 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Praxis-Pilot – Sensor-Band Tätigkeitsanalyse (rückblickend) Personalbemessung FT 12 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Praxis-Pilot Sensor-Band: Ablaufmodellierung Mitarbeiterbefähigung und -einsatz Input • Layout (Laufwege) • Modulparameter und -charakteristik • MA-Informations-/ Kompetenzprofil,... Mat.-Fluss-Modell Output • FT-Auslastung, • Maschinenverfügbarkeit/ Fertigungsleistung • … Profilabbildung Modell Handlungsszenarien - - Ablauforganisation (Aufgabenvermeidung, -verlagerung, …) - Qualifizierung, - Anlagenoptimierung - IT-Unterstützung - Kommunikation - … Problemlösungskompetenz Methoden-Kompetenz Systemkompetenz Reaktionszeit Systematische Intensität Optimierung Wirksamkeit und Transfer … 13 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Industrie 4.0 – Fokus Mensch Zu schaffende Voraussetzungen Schritt 1 • Personal-organisatorische Abläufe analysieren und gestalten (u.a. ‚dynamische Mehrstellenarbeit‘) Vorgehensweise zur Personalbemessung für indirekte Tätigkeiten in der Produktion • Organisatorische Einbindung in den Arbeitsalltag Schritt 2 • Betriebsmittel mit standardisierter Mensch-MaschineSchnittstelle (HMI) BDE- und internetbasierte Datenakquisition + didaktische Informationsaufbereitung (inkl. Micro-Learning) • Soft- und hardwaregestütztes Informations- und Kommunikationskonzept 14 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Datenermittlung und Informationsnutzung Roadmap ‚Produktionsassistenz‘ Prädiktive SystemStufe 3 – vorausschauendes Agieren • aktuelle Maschinenzustandsdaten (BDE) beherrschung • vorausschauende Handlungsempfehlung (BDE- und sensorbasiert) Stufe 2 – zustandsorientiertes Reagieren • aktuelle Maschinenzustandsdaten (BDE) • aufbereitetes Vergangenheitswissen • zeitnahes Erfahrungswissen (Ereignis Abstellmaßnahme) Stufe 1 – Ausbildungswissen anwenden • aktuelle Maschinenzustandsdaten (BDE) • aufbereitetes Vergangenheitswissen (organisationales Expertenwissen) Reaktives Systemmanagement prädiktive Algorithmen Minutenhorizont dynamische Datenbank teilautonome Aufbereitung Schichthorizont statische Datenbank manuelle Aufbereitung Monatshorizont reaktiv prädiktiv Systembeherrschung 15 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Nahbereichs-Prädiktion Blick über den Tellerrand – Precobs Polizei startet Verbrecherjagd mit PrognoseSoftware, 19.10.2014 Es klingt wie im Film "Minority Report": Die Polizei wird ein Programm einsetzen, das Einbrüche mit 85 Prozent Präzision vorhersieht. Daten-Analyse als Schlüssel für eine intelligente Diagnose/ Prädiktion in der Fertigung Aber was macht zukünftig die „zu lernende Kompetenz“ aus? bekannte Lösungen replizieren, … Problemlösung herbeiführen, oder … präventive Handlungsweisen? 16 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Industrie 4.0 – Fokus Mensch Zusammenfassung Projektansatz Produktionsprozesse schneller beherrschen • Fehlererkennungssystem (Angabe des Ortes, Lösungsvorschläge, …) • kognitives Produktions-Assistenz-System (individuelle, an Bediener angepasste Informationsweitergabe) • Eskalations-Regelungen mittels kleiner, dezentraler Regelkreise Kompetenzschwerpunkte • Führerschein „Produktion“ – einheitlicher Bedienstandard und Systemaufbau • Systematische, statistikgestützte Auslegung von Mehrstellenarbeit • Systematisches Informationsmanagement Wissens- und Personalmanagement • detaillierte Aufnahme der Informationsbedarfe und -flüsse • netzbasierter Zugriff auf unternehmensweites Wissen • Vorfilterung von Informationen – Informationsergonomie • Benutzerführung (HMI/„Cockpit“) – bis hin zur Prädiktion Mitarbeiterzentrierte Fertigung 17 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Industrie 4.0 – Fokus Mensch Kritische Würdigung • Industrie 4.0 umfasst neue, aber auch viele bekannte Produktionstrends, Ziel: Steigern von Effizienz und Flexibilität im Unternehmen • Industrie 4.0 hat das Potenzial, den Mitarbeitereinsatz effektiver zu gestalten ohne Überlastungssituation – Norm(al)leistung?! Produktionsprozesse werden schneller und gezielter vom Menschen beherrscht Informationsschutz und Umgang mit Leistungstransparenz noch zu klären • Unkontrollierte Datenerfassung und -bereitstellung ist nicht zielführend Informationsaufbereitung und –darstellung von situationsabhängig relevanten Zustands- und Zusatzdaten entscheidend • Die Produktionsabläufe werden zunehmend flexibler werden aber keine Flexibilität des Menschen um jeden Preis • 18 Industrie 4.0 setzt eine funktionierende Prozessorientierung voraus Betriebsorganisation als „Industrie 4.0 unplugged” Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015 Industrie 4.0 – Fokus Mensch Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Weitere Informationen unter www.projekt-elias.de 19 Fertigungssysteme beherrschen in der I4.0 - Fokus Mensch (ELIAS) | HELLA KGaA | 2015
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