Intelligent für Industrie 4.0

Smart, smarter, Industrie 4.0. Wenn in Zukunft Maschinen selbstständig miteinander kommunizieren, Entscheidungen treffen und Prozesse anpassen, arbeitet der Mensch intensiv auf engstem Raum mit den Maschinen zusammen. Prozesse werden flexibler, Aufgaben verschoben. Welche Aufgaben übernimmt dann noch der Mensch in der Produktion? Wie Mitarbeiter schon heute auf das Arbeiten in einer Industrie 4.0 vorbereitet werden, zeigt ein Praxisbeispiel aus der Elektrotechnik.

Automatisierungstechnik, Software und IT-Kommunikation bilden die Basis für Industrie 4.0 – das Trendthema in Maschinenbau und Produktion. Nach Dampfmaschine, Fließbandproduktion und Einführung der SPS-Steuerungen zur Automatisierung beschreibt Industrie 4.0 die nächste Stufe der industriellen Produktion, in der sich intelligente Systeme über das Internet miteinander vernetzen. Am Ende steht die Vision der Smart Factory, die sich weitestgehend selbst steuert und damit eine hoch flexible und effiziente Produktion ermöglicht.

Doch nicht nur die technischen Ansprüche auf dem Weg zur Industrie 4.0 sind immens, auch die Aus- und Weiterbildungssysteme von Unternehmen müssen von Grund auf angepasst werden. Denn die Interaktion mit intelligenten Maschinen und die zunehmende Automatisierung erfordern von den Mitarbeitern ganz andere Fähigkeiten. Arbeitsinhalte werden interessanter, aber auch deutlich anspruchsvoller. Ebenso wie die Produktionsprozesse selbst, wird auch Arbeit in Zukunft weniger standardisiert sein.

Roboter sind schon heute ein wichtiger Bestandteil der Produktion.

Vom Produkt zur Systemlösung

Diesen Wandel spürt auch Weidmüller als mittelständisches Unternehmen der Elektrotechnik. Eine der wichtigsten Verschiebungen auf dem Markt ist die veränderte Nachfrage der Kunden: Statt einzelner Produkte werden zunehmend ganzheitliche Systemlösungen nachgefragt.

Für den Mitarbeiter bedeutet das in erster Linie, von einem produktzentrierten auf ein systemtechnisches Denken umzustellen: Es geht nicht mehr darum, jede einzelne Komponente eines Systems zu verstehen. Viel wichtiger ist es, die komplexen Systeme zu überblicken und Probleme aus einer systemischen Sicht heraus zu lösen. Das verlangt ein hohes Maß an Abstraktionsvermögen.

Gleichzeitig wachsen einzelne Disziplinen zusammen, sodass arbeiten in bereichsübergreifenden Projektteams zukünftig zur Tagesordnung gehört. Gefragt ist also eine Mischung aus Generalist und Spezialist, der sich schnell in einem Fachbereich qualifizieren kann und gleichzeitig ein tiefgehendes Verständnis für angrenzende Disziplinen mitbringt.

Systemtechnisch und praxisorientiert

Um diesen Wandel zu unterstützen, passt Weidmüller sein Weiterbildungs- und Trainingsprogramm an. Im Fokus steht ein interdisziplinärer sowie system- und praxisorientierter Ansatz, der den Mitarbeitern auch die nötigen sozialen wie persönlichen Kompetenzen an die Hand gibt, um mit den neuen fachlichen wie arbeitsorganisatorischen Anforderungen zurecht zu kommen.

Während früher die simple Abfolge „Klemme plus Schraubendreher ergibt Verbindung“ ausreichte, präsentiert sich die Lösung heute weitaus komplexer: Hardware, die aus mehreren Untersystemen besteht, muss mit Software nicht nur kombiniert werden, sondern es ist ein grundlegendes Verständnis notwendig, wie diese beiden Systeme in Kombination Probleme lösen können. Nur so kann der Kunde bei seiner Aufgabenstellung ausreichend beraten werden. Vor diesem Hintergrund überführt das Unternehmen derzeit seine Produktschulungen schrittweise in Systemschulungen. So werden Trainingsmodule etwa im Bereich dezentrale Automatisierung spezifiziert.

Alles fängt an der Uni an…
Hochschulen auf dem Weg zum neuen Ingenieur für die Industrie 4.0
Um geeignete und interdisziplinär denkende Ingenieure für die Industrie 4.0 auszubilden, müssen bereits heute Hochschulen ihre klassischen Ausbildungsmuster durchbrechen. Eine der ersten ist hier die Universität Freiburg. Sie hat sich das Ziel gesetzt, einen neuen Ingenieur-Typus zu formen. „Als wir vor 15 Jahren an der Uni Freiburg die technische Fakultät gründeten, nahmen wir uns vor, Ingenieure neuen Typs auszubilden“, sagt Bernd Becker, wissenschaftlicher Leiter Intelligente Eingebettete Mikrosysteme IEMS.
Die Ingenieure bewegen sich hier in den „Embedded Systems“, also zwischen Technik und Informatik. Neben dem klassischen Grundstudium bietet die Universität Online-Weiterbildungskurse wie den berufsbegleitenden Masterstudiengang „Intelligente Eingebettete Mikrosysteme“. Dieser ist besonders bei Entwicklungsingenieuren gefragt. „Einige Arbeitgeber unterstützen die Weiterbildungsteilnehmer aktiv, etwa durch reduzierte Arbeitszeiten“, erklärt Projektleiterin Katrin Weber. Und der Bereich Sicherheit wird hier als transdisziplinärer Prozess verstanden. So arbeiten an der Universität Freiburg die technische mit der juristischen, wirtschaftswissenschaftlichen, philosophischen und verhaltenswissenschaftlichen Fakultät zusammen an dem Thema.
Auch die TU Kaiserslautern hat Kurse im Angebot, die Ingenieure für Software Engineering fit machen sollen. So bietet das Distance and Independent Studies Center DISC einen zweijährigen Master-Fernstudiengang „Software Engineering für Embedded Systems“ an.

Die Module sind in einer Matrixorganisation angeordnet, jeweils in verschiedene Level unterteilt und bauen systematisch aufeinander auf. Ein Teil der Matrixorganisation sind die Fast Verticals. Im Rahmen dieser Trainingseinheiten qualifizieren sich Mitarbeiter innerhalb von drei bis vier Tagen in einem Fachgebiet, um anschließend Kunden zu beraten. In den Continuous Horizontals wird Wissen in übergeordneten Bereichen vermittelt und mit den vertikalen Kompetenzbereichen in Beziehung gesetzt. Mit dieser Systematik lässt sich Wissen sukzessive in Tiefe und Breite ausbauen und befähigt Mitarbeiter dazu, hochkomplexe Systemzusammenhänge zu verstehen und umzusetzen.

Zudem liegt der Fokus verstärkt auf der praxisorientierten Anwendung. Denn die Mitarbeiter müssen in der Lage sein, mit dem Kunden vor Ort effiziente und passgenaue Lösungen zu finden und ihn in die Bedienung einzuweisen. Dafür brauchen sie ein möglichst weit entwickeltes systemtechnisches Verständnis über die Lösungsmöglichkeiten aus dem eigenen Produktportfolio und müssen Anwendungen und Prozesse der Kunden verstehen. Mitarbeiter werden deshalb unmittelbar an Maschinen beziehungsweise Systemen geschult und in den Trainings angehalten, bestimmte Formen von Systemen zu entwickeln; etwa eine applikationsgerechte Stromversorgung zu dimensionieren oder eine Kommunikationslösung in ein übergeordnetes System herzustellen. So erhalten sie schrittweise eine Vorstellung davon, wie solche Systeme funktionieren und korrelieren.

Komplette Vernetzung

Eine weitere Herausforderung von Industrie 4.0: Ebenso wie sich Maschinen in Zukunft vernetzen, müssen das auch Mitarbeiter tun. Denn die komplexen Probleme und Herausforderungen lassen sich nur im Team lösen. Neben dem fachlichen Kompetenzaufbau ist es genauso wichtig, einzelne Fachbereiche der Ausbildung, angefangen vom Mechaniker und Elektroniker bis hin zum Softwarespezialisten und Kaufmann, gezielt zusammenzuführen.

Arbeitswelt der Zukunft: Wenn in der Industrie 4.0 Maschinen selbstständig miteinander kommunizieren, Entscheidungen treffen und Prozesse anpassen, arbeitet der Mensch intensiv auf engstem Raum mit den Maschinen zusammen.

Das Arbeiten in „gemischten“ Teams ist bei Weimüller deshalb grundlegender Bestandteil der Aus- und Weiterbildung. Bereits die Azubis lernen in interdisziplinären Projektteams und entwickeln so von Anfang an ein Verständnis für angrenzende Fachrichtungen. Ein probates Mittel sind auch altersgemischte Teams. Die Erfahrungswerte und das Wissen der älteren Mitarbeiter können gezielt mit der Dynamik der Jüngeren und deren Technikaffinität verbunden werden.

Industrie 4.0 hat sehr große Auswirkungen auf die Aus- und Weiterbildung, die bis dato noch nicht vollständig abzusehen sind. Klar ist, dass Arbeit wesentlich flexibler strukturiert werden muss. Die Vernetzung reduziert Ineffizienzen und trägt zur Verschlankung der Prozesse bei. Das bedeutet aber nicht, dass smarte Produktionssysteme alle Aufgaben übernehmen und der Mensch überflüssig wird. Im Gegenteil. Er ist stärker als zuvor gefragt, Abläufe zu koordinieren, die Kommunikation zu steuern und eigenverantwortliche Entscheidungen zu treffen.

Lesen Sie auch dazu:

• Exclusives Interview mit Oliver Kowalski, Unternehmensberatung Hays, über den Menschen in der Zukunftsfabrik.
• Industrie 4.0 bewegt die Welt, Artikel
• Aus- und Weiterbildung für Industrie 4.0, Präsentation

Autoren: Dr. Eberhard Niggemann und Rötger Sander, Weidmüller