Industrie 4.0 und der Arbeitsmarkt
Prof. Dr. Markus Schmitz, Prof. Dr. Joachim Möller, Dr. Roland Deinzer
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Agenda
Die Entwicklungsschritte zur Industrie 4.0
Die Perspektive der Wissenschaft
Die Perspektive des Arbeitsmarktmanagements
Herausforderungen für die Wirtschaft-, Bildungs- und
Arbeitsmarktpolitik
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Die Evolution zu Industrie 4.0 in der Produktion
Von Industrie 1.0 bis Industrie 4.0
1800 1900 2000 Zeit
Grad der Komplexität
Erste Industrielle Revolution
durch Einführung mechanischer Produktions- anlagen mithilfe von Wasser- und Dampfkraft
Zweite Industrielle Revolution
durch Einführung arbeitsteiliger Massen- produktion mithilfe von elektrischer Energie
Dritte Industrielle Revolution
durch den Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion
Vierte Industrielle Revolution
auf Basis von cyber- physischen Systemen
Erster mechanischer Webstuhl, 1784
Erstes Fließband, Schlachthöfe von Cincinnati, 1870
Erste Speicher- programmierbare Steuerung (SPS) Modicon 084, 1969
Heute
Quelle: DFKI (2011)
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Die Zukunft der Industrie:
Industrie 4.0 – drei Kernelemente
Produktionsnetzwerke
Flexible Wertschöpfungsketten mit
unternehmensübergreifenden,
in Echtzeit verfügbaren Informationen
1
Verschmelzung virtueller mit realer Welt
Integration von Produktdesign und
Produktions-Engineering für reduzierte
Markteinführungszeiten
2
Cyber-Physical Systems (CPS)
Modulare Produktionseinheiten
mit vollständigem und
konsistentem virtuellen Abbild
3
Cyber-Physical Systems
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Die Herausforderungen in der Industrie wachsen weltweit
Effizienz steigern Time-to-Market
verkürzen Flexibilität erhöhen
• Kürzere
Innovationszyklen
• Komplexere Produkte
• Größere
Datenvolumina
• Individualisierte
Massenfertigung
• Volatile Märkte
• Hohe Produktivität
• Energie- und
Ressourceneffizienz
als entscheidende
Wettbewerbsfaktoren
Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit
Der Wandel in der Produktion erfolgt schneller als je zuvor
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Agenda
Die Entwicklungsschritte zur Industrie 4.0
Die Perspektive der Wissenschaft
Die Perspektive des Arbeitsmarktmanagements
Herausforderungen für die Wirtschaft-, Bildungs- und
Arbeitsmarktpolitik
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Dave Brooks:
„Im 19. und 20. Jahrhundert haben wir Dinge produziert:
Getreide, Stahl, Autos. Zukünftig werden wir Programme
(„protocols“) herstellen: Sets von Anweisungen.“
Quelle: New York Times 11.01.2010
Beispiele:
▬ Software: Abfolge von Anweisungen
▬ Neue Medikamente: Anweisungen für die Organisation
bestimmter chemischer Komponenten
▬ Automobile: Entscheidend das technische Wissen, das
in Entwicklung und Design der Fahrzeugteile steckt
Hintergrund: Transformation zur Wissensgesellschaft: (The protocol society)
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Regionen oder Länder dann erfolgreich, wenn sie innovative
„Programme“ (Protocols) herstellen und nutzen lernen.
Entscheidend:
▬ Ein gutes „Betriebssystem“ (Gesetze, Regulierungen, Eigentumsrechte, Rechtssicherheit)
▬ Attraktivität für kreative, innovative Personen (Aufbau innovativer Milieus, Entwicklung weicher Standortfaktoren …)
Literatur: Arnold Kling, Nick Schulz, “From Poverty to Prosperity”, 2009.
Konsequenzen
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▬ Generell steigende Wissensintensität, Komplexität,
Flexibilitätserfordernis
▬ Soft Robotics: neue Möglichkeiten der Mensch/Maschine-
Interaktion
Potenzial für Produktivitätssteigerungen in der Fertigung
Interaktive (manuelle und kognitive)Tätigkeiten betroffen
▬ Erweiterung der Rationalisierbarkeit
Auch komplexe Tätigkeiten, die sich quantifizieren, digitalisieren und
analytisch standardisieren lassen, prinzipiell betroffen
CPS könnten auf die gesamte Arbeitswelt ausstrahlen
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Beschäftigung und Arbeitslosigkeit
▬ Auswirkungen auf die Höhe der Arbeitskräftenachfrage
(Produktivitäts- und Rationalisierungsschub?
Neue Freisetzungswellen oder neue Bedarfe?)
▬ Interferenzen mit demographischem Wandel
(Abmilderung oder Verstärkung von Fachkräfteengpässen?)
Beschäftigungsstruktur
▬ Veränderung der Struktur der Qualifizierungsbedarfe (Polarisierung?)
▬ Neue Tätigkeitsmuster, neue Berufsbilder
(Welche Trends absehbar?)
Mögliche Wirkungskanäle (1 von 2)
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Dynamik des Arbeitsmarktes
▬ Strukturwandel
(Jobverluste im Verarbeitenden Gewerbe?)
(Stärkere Verbindungen von Industrie und hochwertigen Dienstleistungen wie
IT, Logistik, Beratung, Design?)
▬ Flexibilitätserfordernisse am Arbeitsmarkt
(Anstieg der externen und/ oder internen Flexibilität? Neue Gründungswelle?)
Dynamik der regionalen Entwicklung
▬ Räumliche Konzentration von Wissensträgern
(Herausbildung von smart regions? Auswirkungen auf internationale
Arbeitsteilung, Verlagerung?)
▬ Räumliche Disparitäten
(Divergenz? Werden strukturschwache Regionen abgehängt?)
Mögliche Wirkungskanäle (2 von 2)
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Tätigkeiten
▬ Rückgang von standardisierten, repetitiven, manuellen Tätigkeiten
▬ Zunahme von kreativen, planerischen, steuernden, kommunikativen,
interaktiven Tätigkeiten
Qualifikationen, Qualifikationsstruktur
▬ Veränderung der Bedarfe an Gering-, Mittel- und Hochqualifizierten
▬ Entwicklung des Weiterbildungsbedarfs, Lebenslanges Lernen
▬ Höhere Spezifität der Jobs, Bedeutung einer passgenauen Vermittlung
Flexibilität und Mobilität
▬ Schnelle Reaktionsfähigkeit: Hohe innerbetriebliche Flexibilität
▬ Stärkung der betriebsnahen Qualifikation, Training-on-the-Job
Strukturveränderungen
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Tätigkeiten bisher zukünftig
Routine -- ---
Manuell -- ---
Standortgebunden + ?
Kreativ ++ +++
Personenbezogen/
interaktiv ++ ?
Flexibel + +++
Beschäftigungstrends für verschiedene Tätigkeitstypen
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Arbeitsorganisation und –gestaltung in der Smart Factory:
Chancen für …
… eine stärkere Eigenverantwortung und Selbstentfaltung der
… eine partizipative Arbeitsgestaltung
aber Notwendigkeit …
… das Lernen fördernder Arbeitsorganisation
… arbeitsplatznaher Weiterbildung
… lebensbegleitender Qualifizierungsmaßnahmen
„Keine Industrie 4.0 ohne Arbeitswelt 4.0“
Arbeitnehmer
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Industrielle Revolution:
▬ Arbeitsteilung und Fließbandproduktion begünstigen Geringqualifizierte
▬ „Computerisierung“ führt zu mehr Bedarf an Qualifizierten und
Hochqualifizierten; Geringqualifizierte sind die Verlierer!
▬ „CPS“: Steigende Bedeutung höherwertiger Tätigkeiten
weitere Begünstigung der Höher- bzw. Hochqualifizierten
▬ Möglicherweise zugleich Substitution von Tätigkeiten im mittleren
Qualifikationsbereich durch einfache Tätigkeiten
Polarisierung?
Veränderung der Qualifikationsbedarfe
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These 1: Es kommt zu tiefgreifenden Veränderungen in den
Qualifikations- und Tätigkeitsmustern.
These 2: Der Bedeutungsgewinn von Mensch-Maschine Inter-
aktionen bedingt einen zusätzlichen (permanenten)
Weiterbildungs- und Umschulungsbedarf.
These 3: Die Verbindungen zwischen dem Verarbeitenden
Gewerbe und höherwertigen Dienstleistungen werden
enger.
These 4: Industrie 4.0 wird zu mehr strukturellem Anpassungs-
bedarf führen; dies könnte auch verstärkte externe
Flexibilität notwendig machen.
Auswirkungen von Industrie 4.0 auf den Arbeitsmarkt: 10 Thesen (1 von 3)
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These 5: Industrie 4.0 wird regional sehr unterschiedliche
Auswirkungen haben; es sind stärker regionalisierte
Strategien erforderlich.
These 6: Die Entwicklung von smart regions mit einer hohen
Konzentration von Wissensträgern könnte die
regionalen Disparitäten verschärfen.
These 7: Das hohe Potenzial an Produktivitätsgewinnen in
bestimmten Bereichen könnte helfen, Fachkräfte-
engpässe im unteren/mittleren Bereich zu ent-
schärfen; höherqualifizierte Kräfte im MINT Bereich
werden voraussichtlich stärker gesucht.
Auswirkungen von Industrie 4.0 auf den Arbeitsmarkt: 10 Thesen (2 von 3)
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These 8: Industrie 4.0 könnte eine neue Gründungsdynamik bei
den KMU auslösen.
These 9: Industrie 4.0 könnte zu einem Produktivitätsschub in
innovativen Produktfeldern führen.
These 10: Industrie 4.0 bietet gerade für die bayerische
Unternehmenslandschaft deutlich mehr Chancen als
Risiken.
Auswirkungen von Industrie 4.0 auf den Arbeitsmarkt: 10 Thesen (3 von 3)
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Agenda
Die Entwicklungsschritte zur Industrie 4.0
Die Perspektive der Wissenschaft
Die Perspektive des Arbeitsmarktmanagements
Herausforderungen für die Wirtschaft-, Bildungs- und
Arbeitsmarktpolitik
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Zentrale Fragestellungen
Wie werden wir in Zukunft arbeiten?
Was sind die
Chancen?
Was sind die
Risiken?
Konsequenzen für Ausbil-dung und Qualifizierung
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Wie werden wir in Zukunft arbeiten?
„Alles was digitalisiert werden kann, wird digitalisiert“ (C. Fiorina)
Künstliche Intelligenz (KI) + Big Data steigern Produktivität enorm
Arbeitswelt 4.0
Flexible Arbeit KI + Big Data unterstützen/
ersetzen Arbeit
Crowdworking Werkverträge
Grenzen verschwimmen
Virtuelle Netzwerke
smart factory
Virtuelle Arbeit
Qualifikatio-nen und
Kompetenzen
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Die Arbeitswelt 4.0 – Chancen
Intelligente Maschinen übernehmen
unangenehme Arbeit
Digitalisierung mildert Fachkräfteeng-
pässe und demografischen Wandel
Keine Beschäftigungsverluste,
Entstehen neuer Berufsbilder
Hohe individuelle Autonomie und
Selbstverwirklichung im Job
Neue Innnovations- und Gründungs-
dynamik bei KMU
Chancen für Langzeitarbeitslose (LZA)
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Die Arbeitswelt 4.0 – Risiken
Technologische Arbeitslosigkeit,
Beschäftigungsverluste,
steigende LZA
„Gläserne“ Mitarbeiter
Steigende (Lohn)ungleichheit
und Jobunsicherheit
Wegfall von arbeitsrechtlichen Vorschriften?
Arbeitsschutz? Soziale Absicherung?
Verschärfung regionaler Disparitäten durch smart regions
Grenzen zwischen Arbeitszeit und Freizeit verschwimmen
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Was könnte dieser Wandel für den Arbeitsmarkt und die BA bedeuten?
Bei gleichbleibender ALO-Dauer wachsender ALO-Bestand
Veränderte Qualifikationen und Kompetenzen nötig
Weniger „klassische“ Arbeitgeber, weniger Beitragseinnahmen + Beitragszahler
Weniger svB, mehr Crowdworker/Freelancer
Unterstützung durch Künstliche Intelligenz (KI) und Big Data
Intelligente Online-Plattformen für Matching und Rekrutierung
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Erwartete Eigenschaften der Mitarbeiter in der Arbeitswelt 4.0
Weitgehend autonome Organisation von Wertschöpfungsketten
Menschliche Arbeitskraft bekommt grundlegend neue Aufgaben
Stellen-/Funktionsbeschreibungen ändern sich
Quellen: W. Jäger 2013; P. Körner, Personalwirtschaft 07/2014: 23
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Die Arbeitswelt 4.0 erfordert eine Qualifikation 4.0
Interaktion mit intelligenten Maschinen
und zunehmende Automation erfordert
andere Fähigkeiten
Weniger (formale) Qualifikationen,
mehr Kompetenzen
Wissensvermittlung in beruflicher
Aus- und Weiterbildung ändert sich
Beispiel Weidmüller Akademie:
• „Fast Verticals“ (Fachschulungen 3-4 Tage)
• „Continuous Horizontals“ (längerfristiges
kompetenzbasiertes Lernen)
Quelle: W. Jäger 2013
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Qualifikation 4.0: Neue Herausforderungen für die berufliche und akademische Aus- und Weiterbildung
Quellen: In Anlehnung an W. Jäger 2013; Forschungsunion/acatech 2013: 59-62
Veränderungsdruck auf Qualifizierung, Aufgaben- und Kompetenzprofile „breitere“ Handlungsfelder
durch Zusammenwachsen von Disziplinen
Grenzen standardisierter Ausbildung durch Vielfalt möglicher Einsatzgebiete
Unternehmen immer stärker Bildungspartner
arbeitsplatznahe Weiterbildung
steigende Anforderungen an Metakognitions- und soziale Kompetenzen durch zunehmende Verzahnung
systematische Kompetenzbewertung
Vermittlung zwischen beruflicher und akademischer Bildung sowie Aus- und Weiterbildungssystemen
professionelle Erwachsenenbildung
globales Denken und „interdisziplinäre“ Fähigkeiten vor Spezialistentum
ganzheitliches Organisationsverständnis
lernförderliche Arbeitsorganisation – lebenslanges Lernen
Anerkennung (fachfremder) Qualifikationspotentiale durch Standards für non-formale und informale Bildung
„Master und Meister“
Digitale Bildung
Fachliche Flexibilität
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Agenda
Die Entwicklungsschritte zur Industrie 4.0
Die Perspektive der Wissenschaft
Die Perspektive des Arbeitsmarktmanagements
Herausforderungen für die Wirtschaft-, Bildungs- und
Arbeitsmarktpolitik
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Bayern verfügt über gute Ausgangsbedingungen: „Stärken stärken“
▬ Führende und innovative
Produktionsunternehmen in der Region
▬ Qualifikations- und Kompetenzprofile
der Arbeitnehmerschaft
Standortfaktoren
Ausprägungen
▬ Robuste Wirtschafts- und Beschäftigungsstruktur
5,1 Mio. sozialversicherungspflichtig Beschäftigte, davon 1,4 Mio. im verarbeitenden
Gewerbe in Bayern
Von 30 DAX-Unternehmen haben 8 ihren Sitz in Bayern (adidas, Allianz, BMW,
Fresenius Medical Care, Linde, Infineon Technologies, Munich Re, Siemens)
Bayern weist die meisten Patentanmeldungen auf (aktueller Stand 2013)
▬ Vielseitige Förderung von Innovation und Kreativität
Innovationscluster des Fraunhofer-Instituts
Clusteroffensive Bayern der bayerischen Staatsregierung
Nord- und Südbayerninitiative, Bayern Digital
Spitzencluster des Bundesministeriums für Bildung und Forschung
Europäischer Fonds für regionale Entwicklung in Bayern (Förderbereich 1)
▬ Bewährtes Bildungssystem
▬ Gezielte Struktur- und
Innovationsförderung
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Wer Industrie 4.0 mit gestaltet, wird die Standards mit definieren und davon profitieren
Struktur- und
Innovationspolitik
▬ neuer Schub für bestehende Clusterinitiativen,
klare Bestärkung für Bayern Digital
▬ Aufsetzen gezielter Innovationsförderung für
Industrie 4.0 (Produktion „embedded systems“)
Gestaltung
der
Standards
Bildungspolitik
▬ Neue quantitative + qualitative
Schwerpunkte in der Weiterbildung
▬ Kompetenzbasierte, modularisierte
Angebote
▬ Digitale Kompetenz als Kultur-
technik
▬ Innovative Curricula der
Bildungssysteme
Arbeitsmarktpolitik
„Qualifikation schafft Flexibilität“
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Ansätze der BA zur Bewältigung der Herausforderungen von Industrie 4.0
▬ Individuelle Dienstleitungen – Flexible Prozesse
▬ Beratungskompetenz
▬ Neue Definition von Weiterbildung
▬ Talentmanagement
▬ Vernetzung
▬ Digitalisierung
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Back-up
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Vielfalt und Komplexität in Produktion steigen rasant
Beispiel Automobilindustrie
Motoren 11
Getriebe 3
Karossen 2
Fahrwerke 4
Reifen-/Felgen-Kombinationen 10
Farben 45
Multimediasysteme 11
Telefonoptionen 6
Assistenzsysteme 15
Weitere frei wählbare Optionen 43
Konfigurationsmöglichkeiten
VW Golf
Mehrere Billionen Kombinationsmöglichkeiten1
Quelle: Volkswagen Konfigurator VW Golf, 1abgeschätzt
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Kernelement 3:
Cyber-Physical Systems (CPS)
Das digitale Modell ist immer aktuell und wird über den gesamten
Lebenszyklus erweitert
• Software / Informatik
• Mechanik
• Elektrik, Elektronik
• Automatisierung, HMI
• Safety, Security
• Maintenance
Cyber-Physisches System (CPS)
Physische
Produktionseinrichtung
Digitales Modell
• Ortsangabe,
Identität
• Zustand
• SW-Version
• Schnittstellen
• …
Enthält alle Informationen über…
Services Produktions-
ausführung Produktions-
planung
Produkt-
design
Produktions-
Engineering
+
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Kernelement 2: Virtuelle und reale Fertigungswelt verschmelzen mit Produkten unserer Digital Enterprise Plattform
TIA Totally
Integrated
Automation
PLM Product
Lifecycle
Management
Design und virtuelle
Produktion
Reale Produktion
Produktions- planung
Produktions- Engineering
Produktions- ausführung
Produkt- design