Wer in der Smart Factory künftig das Sagen hat

In der Smart Factory kommunizieren Maschinen miteinander, treffen selbstständig Entscheidungen und steuern autonom die Produktion. Demnach könnten intelligente Roboter den Menschen im Fertigungsprozess zum Gehilfen degradieren oder gar verdrängen. Muss ein industrieller Arbeitsplatz somit überhaupt noch die Bedürfnisse des Mitarbeiters berücksichtigen? Sollte der Mensch ein wichtiger Faktor im Produktionsprozess bleiben, stellt sich die Frage:  Wie verändert sich der Arbeitsplatz unter dem Einfluss von Industrie 4.0?

Faktor Mensch

Industrie 4.0, Digitalisierung und autonome Robotik greifen immer mehr in den industriellen Arbeitsalltag ein. Inwieweit ist deshalb im Produktionsprozess der Zukunft überhaupt noch Platz für einen auf menschliche Bedürfnisse ausgerichteten Arbeitsplatz, an dem ein Mitarbeiter manuelle Tätigkeiten ausübt? Eine Frage, die Marius Geibel, Produktmanager und Experte für Ergonomie bei Item, ganz entschieden mit ‚Ja‘ beantwortet: „Der Mensch ist aufgrund seiner kognitiven Fähigkeiten durch keinen Roboter zu ersetzen. Speziell wenn es um motorisch komplexe Tätigkeiten geht, ist er der Maschine klar überlegen.“

Bessere Arbeitsbedingungen für mehr Gesundheit

Ganz ähnlich klingt das bei Bott, wie Manuel Rösinger, Leiter Arbeitsplatzsysteme, erklärt: „Die Wichtigkeit manueller Arbeitsplätze ist größer denn je. In Zeiten rückläufiger Arbeitnehmerzahlen aufgrund des Fachkräftemangels und der Demografie wird die menschliche Arbeit zum immer kostbareren Gut. Ergonomie am Arbeitsplatz ist da kein Selbstzweck mehr, sondern wird zur Basis erfolgreicher unternehmerischer Tätigkeit.“

Flexibilität ohne die manuellen Tätigkeiten seien kaum möglich und kostenintensiv. Insbesondere bei Kleinserien und bei hohem Variantenreichtum seien geführte, in den Prozess und die umliegenden Systeme integrierte, manuelle Arbeitsschritte unvermeidlich. Rösinger weiter: „Einrichten und Umrüsten bei Varianten- und Produktwechseln ist mit manueller Beteiligung deutlich kürzer, da keine Systeme programmiert beziehungsweise Roboter eingelernt werden müssen. Dies trifft auch auf Einführungen oder das Umstellen von kompletten Linien und Prozessen zu.“

Ergonomische Arbeit in der Fabrik

Bei der Definition von Montageprozessen müssten manuelle Tätigkeiten in vielen Bereichen berücksichtigt werden. Beispielsweise Rework Arbeitsplätze: Bei Kontrolltätigkeiten sei die Prüfung durch einen Mitarbeiter unersetzlich. „Auch bei der Fertigung kleiner Losgrößen ist der Mensch mit seiner flexiblen und schnellen Auffassungsgabe unabdingbar“, so Rösinger.
Auch seitens Suspa sieht das nicht anders aus, wie Inge Lubik, Marketing Mechanical Applications, erklärt: „Es werden aus unserer Sicht auch in der Smart Factory immer Tätigkeiten anfallen, die von Mitarbeitern durchgeführt werden müssen, sodass ein auf menschliche Bedürfnisse eingerichteter Arbeitsplatz nach wie vor berücksichtigt werden muss.“

Vernetzte Produktion in der Industrie

Dazu Geschäftsführer Norbert Armbruster von Armbruster Engineering: „Menschliche Montagetätigkeiten sind bei hoher Varianz und kleinen Stückzahlen einfach nicht zu ersetzen. Auch der Cobot braucht gerichtete Greifpositionen, und bis er eingerichtet ist, kann die kleine Serie schön längst manuell produziert sein. Deshalb ja, auch in Zukunft müssen Arbeitsplätze die Bedürfnisse der Menschen erfüllen – aber eben auf etwas andere Art und Weise – nämlich indem der Mitarbeiter beste Unterstützung erfährt, die lästige Sucherei nach Unterlagen, Punktinformation und Einrichtungen endlich aufhören und der Arbeitsplatz intelligent organisiert und ausgerüstet sein muss.“

Ergonomie im Werk

Wenn der Mensch also im Produktionsprozess unersetzlich bleibt, müssen ihm die Unternehmen auch Ergonomie und Individualisierbarkeit an seinem Arbeitsplatz ermöglichen. Wie das funktionert, erklärt Geibel von Item: „Dem manuellen Arbeitsplatz kommt als Ort mit dem höchsten Wertschöpfungsanteil eine besondere Bedeutung zu.“ Im Fokus stünden vor allem ergonomische Gesichtspunkte, welche die Produktivität des Arbeitnehmers steigern sollen. „Frequentiert der Mitarbeiter beispielsweise regelmäßig einen Monitor, muss das Gerät direkt im Blickfeld des Mitarbeiters und nicht seitlich platziert sein. Ansonsten führt dies zu Zwangshaltungen, die schmerzhafte körperliche Belastungen zur Folge haben.

Verbesserte Arbeitsbedingungen

Um das zu vermeiden, sind schwenkbare Monitorarme geeignet, die eine präzise Ausrichtung zulassen“, erklärt Geibel. Moderne industrielle Arbeitsplätze seien modular aufgebaut und beliebig erweiterbar. So sei es einfach, diese unkompliziert auf einen sich wandelnden Bedarf einzustellen. „Ändert sich beispielsweise das Prinzip der Materialversorgung, kann der Mitarbeiter bei einem modularen Aufbau ohne großen Mehraufwand oder sogar einen Produktionsstillstand auf die neue Anforderung reagieren“, erläutert Geibel das Prinzip.

Rösinger von Bott erklärt,  „unsere Berater  bieten viel Erfahrung, um vor Ort die Gegebenheiten zu analysieren und individuelle Lösung gemeinsam mit unseren Kunden zu entwickeln.“ Die Ergonomie sei bereits bei der Entwicklung des Avero-Arbeitsplatzsystems ein wichtiges Kriterium gewesen. Sowohl für die Grundstruktur als auch alle Erweiterungen. „Auf diese Weise erreichen wir eine Optimierung der Greifwege. Beispielsweise mit speziell entwickelten Schwenkrahmen, stufenlos ohne Werkzeug verstellbaren Ablagen, in die Arbeitsfläche hineinragenden FIFO-Regalen und so weiter“, stellt Rösinger dar.

Gesundheit im Blick

Zur Ergonomie gehörten auch die angepasste Beleuchtung, die den Arbeitsplatz großflächig gleichmäßig ausleuchte. Mit einer stufenlosen Höhenverstellung bei Einzelarbeitsplätzen sei eine Anpassung an unterschiedliche Körpergrößen der Mitarbeiter und deren Arbeitsweisen – egal ob stehend oder sitzend – möglich. „Bei unseren Avero-Montage­linien steigern wir die Ergonomie zusätzlich durch individuell gestaltete, verstellbare Werkstückträger, sodass jeder Mitarbeiter seine optimale Haltung bei der Montage einnehmen kann“, sagt Rösinger.

Auch Suspa weiß bei Ergonomiethemen zu gefallen, wie Lubik darlegt: „Wir sind Hersteller von höhenverstellbaren Systemen für schwere Lasten, das heißt optimal für Industriearbeitsplätze. Wir bieten Systeme zum Nachrüsten oder Systeme zum direkten Verbauen an Arbeitsplatzsysteme, Förderbänder, Werktische und dergleichen an. Ein höhenverstellbarer Arbeitsplatz passt sich dem Benutzer individuell an und ermöglicht ergonomisches Arbeiten.“

Internet of things und digitale Transformation

Bei Armbruster heißt es, dass die Ergonomie bei den meisten Herstellern auf Höhenverstellbarkeit und praktische Anordnung der Greifpositionen begrenzt werde. Dies sei nach dem Stand der Technik ein Muss. Aber es werde noch zu wenig auf ‚geistige Ergonomie und Individualität‘ geachtet. „Um das zu realisieren, werden im Ablauf flexible und anpassbare Arbeitsvorgänge benötigt. So muss eine Assistenzfunktion auf die Vorerfahrung des Mitarbeiters sofort einstellbar sein und es müssen Einstellfunktionen, Prüfvorgänge, Wiederholungen und dergleichen fallweise aufrufbar sein“, erklärt Armbruster.

Von hoher Bedeutung seien auch ‚Wenn/Dann‘-Entscheidungen, die die Mitarbeiter je nach Arbeitsstand träfen, und es werde erwartet, dass das System sich darauf intelligent einstelle. „In einem Reparaturvorgang muss beispielsweise nach dem Befund ein neuer Arbeitsablauf je nach Umfang und Ablauf der Reparaturtätigkeiten kontrolliert ablauffähig sein. Unser Elam-System erfüllt diese Anforderungen und ermöglicht somit ein weitgehend individualisiertes Arbeiten“, verspricht der Firmenchef.

Arbeitsschutz durch cyber-physische Systeme

Zudem sollte laut Armbruster eine weitere Form der Individualisierbarkeit angesprochen werden: „Manuelle Arbeitsplätze werden in Unternehmen oft selbst hergestellt. Aus Aluprofilen im eigenen Werkzeugbau, ganz individuell.“ Oft fehlten diesen Werkstätten das Know-how, um intelligente vernetzte Arbeitsplätze zu gestalten. „Für diese Fälle bieten wir das Elam-Start-Paket an, mit dem Betriebselektriker diese Ausrüstungen selbst installieren und in Betrieb nehmen können“, so Armbruster.

Industrie 4.0 verändert den Arbeitsplatz

Und dennoch: Mensch hin – Ergonomie her. Durch Industrie 4.0 wird sich der Arbeitsplatz verändern. Wie genau wird das vonstatten gehen? Dazu erklärt Geibel von Item, dass die Voraussetzung für eine flexible und kundenindividuelle Fertigung in Losgröße 1 die Vernetzung aller Stationen innerhalb der Wertschöpfungskette sei: Der Produktion vor- und nachgelagerte Prozesse wie die Eingangs- und Ausgangslogistik müssten nicht nur miteinander, sondern auch mit sämtlichen Stufen des Produktionsprozesses in einem kontinuierlichen Datenaustausch stehen.

Aus der Fabrik wird die smart factory

„Steht etwa das benötigte Material aus dem Lager nicht rechtzeitig am Arbeitsplatz zur Verfügung, kann die Produktion aufgrund dieses Abstimmungsfehlers ins Stocken geraten. Vor allem die Informationsbereitstellung und -übermittlung sowie die stärkere Verknüpfung mit übergeordneten Systemen werden daher in der Zukunft eine immer größere Rolle spielen. Dieser Vorgang eröffnet Chancen, bringt aber auch neue Herausforderungen mit sich, die Unternehmen meistern müssen“, weiß Geibel zu berichten.

Arbeit wird immer ergonomischer

Seitens Bott werde ein Arbeitsplatz der Zukunft immer Teil eines Netzwerks aus Prozessen, Informationen und Materialflüssen sein. Unabhängig davon, ob der Arbeitsplatz als Insellösung geplant oder Teil einer Linie sei. „Das bestätigen uns viele unserer Kunden aus unterschiedlichsten Branchen“, sagt Rösinger. Offene Schnittstellen, sowohl auf Hard- als auch Softwareseite, garantierten eine größtmögliche Einbettung des Arbeitsplatzes in das Netzwerk.

Hierzu gehörten sowohl die Integrationsfähigkeit von bestehender Ausrüstung, wie beispielsweise eigenen Werkstückträgern oder Boxen, als auch die Integration von ERP-Systemen, Schraubersteuerungen, Cobots, Scannern und so weiter. „Das Avero-Arbeitsplatzsystem in Verbindung mit dem Werkerleitsystem Elam von Armbruster Engineering bietet für diese Anwendungen beste Voraussetzungen“, verdeutlicht Rösinger.

Ergonomische Arbeit an der Maschine

Der moderne Arbeitsplatz sei Ziel und Quelle zahlreicher Informationsflüsse. Einerseits erhalte der Mitarbeiter alle für ihn relevanten Informationen zur richtigen Zeit an seinem Platz angezeigt, zum Beispiel die genaue Schritt-für-Schritt-Montageanleitung, bei Bedarf mit Videos zur tatsächlichen Montage. Die Darstellung der Anweisung orientiere sich hierbei am individuellen Arbeitsschritt. Das könne über Bildschirme ebenso wie über Pick-to-light-Systeme, Projektionen auf der Arbeitsfläche, Datenbrillen oder Ähnliches erfolgen.

Rösinger weiter: „Der Mitarbeiter meldet andererseits während seines Arbeitsschritts ständig Informationen an das System zurück, beispielsweise über Spracheingabe, Gesten, Scan, oder der Betätigung von Schaltflächen. Hierüber kann zum einen der aktuelle Status des Bauteils im Prozess ermittelt, aber auch eine Vielzahl an Dokumentationstätigkeit durchgeführt werden. Auf diese Weise erreicht man die notwendige Prozesssicherheit.“

Vernetzung und Industrie 4.0

Der modulare Grundaufbau der Arbeitsplätze und mobile Lösungen ermöglichten zudem einen ständigen Wandel bei Wechsel von Bauteilen oder Ergänzung von Varianten. Auch könne eine reine manuelle Montage nach der Einführung problemlos sukzessive in eine teilautomatisierte Montage mit Unterstützung von kollaborierenden Robotern ergänzt werden.
Zum Thema Industrie 4.0 beschreibt Lubik, dass der Arbeitsplatz extrem flexibel sein und sich den Bedürfnissen der Menschen anpassen müsse – und nicht umgekehrt. „Außerdem wird der Industriearbeitsplatz der Zukunft immer ‚cleaner‘ und einem Büroarbeitsplatz immer ähnlicher werden, wo schon länger Sitz-Steh-Arbeitsplätze zu finden sind“, findet Lubik.

Daten in der Smart Factory

Armbruster erklärt, dass Arbeitsplätze heutzutage und zukünftig noch mehr im Datenverbund des Unternehmens eingebunden seien. Sie hätten zudem direkten Zugriff auf aktuell benötigte Informationen, die in der Kontinuität des Arbeitsflusses angezeigt und in ihrer Ausführung überwacht würden. „Alle Werkzeug, Messmittel und sonstige Hilfsmittel sind dazu synchron geschaltet und unterstützen ebenfalls den sehr produktiven Arbeitsablauf. So entsteht ein kostengünstig produziertes Produkt, das gleich fertig eingestellt und geprüft den Arbeitsplatz verlässt“, resümiert Armbruster.