Der Mensch im System

MANUFACTURING IT | CYBER-PHYSICAL SYSTEMS
Individualisierte Kapazitätsplanung
Bild: Bernd Müller, © Fraunhofer IAO
Der Mensch im System
Das Zukunftsprojekt 'Industrie 4.0' wird die Arbeit der Menschen im Produktionsprozess voraussichtlich stark beeinflussen. Darum gilt es, der Interaktion des Mitarbeiters
in ‘Cyber-Physical Systems’ besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Dieser Aufgabe
widmet sich das Forschungsprojekt Kapaflexcy, um sowohl die Kapazitätssteuerung
zu verbessern als auch den Mitarbeitern im Gegenzug zu gestatten, Arbeit und Freizeit
besser in Einklang zu bringen.
K
ennzeichen der zukünftigen Form der
Industrieproduktion sind die starke Individualisierung der Produkte unter
den Bedingungen einer hoch flexibilisierten
Fertigung, die weitgehende Integration von
Kunden und Partnern in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse und die Verknüpfung von
Produktion und hochwertigen Dienstleistungen. Das ‘Internet der Dinge’ wird auch im industriellen Umfeld verstärkt Einzug halten.
Aufträge reservieren sich selber die Fertigungsressourcen, Werkstücke teilen der Maschine
mit, wie sie bearbeitet und weitertransportiert
werden möchten, und der Mensch bringt
selbstorganisiert seine Fertigkeiten ein, um ein
optimales Produkt zur richtigen Zeit am richtigen Ort bereitzustellen. Die deutsche Industrie
hat jetzt die Chance, diese ‘Vierte industrielle
Revolution’ mitzugestalten. Mit dem Zukunftsprojekt ‘Industrie 4.0’ will die Bundesregierung
diesen Prozess unterstützen, um Deutschlands
Zukunft als Produktionsstandort im internationalen Wettbewerb zu sichern.
Neue Arbeitsformen
im Produktionsprozess
Industrie 4.0 ist aber vor allem nicht nur Technik, sondern wird auch die Arbeitsformen der
beteiligten Menschen im Produktionsprozess
stark beeinflussen. Denn der ‘menschliche Faktor’ wird wesentlich über den Erfolg von Industrie 4.0 entscheiden. Darum gilt es, der Interaktion des Menschen in Cyber-Physical Systemen (CPS) besondere Aufmerksamkeit zu
schenken. Im Industrie-4.0-Teilprojekt ‘Kapaflexcy’ wird eine Kapazitätssteuerung entwickelt, die es Unternehmen erlaubt, ihre Personalkapazitäten unter direkter Beteiligung der
ausführenden Mitarbeiter hochflexibel, kurzfristig und unternehmensübergreifend zu steuern. Die selbstorganisierte Kapazitätssteuerung
soll die Reaktionszeit bei schwankender Auftragslage verkürzen, unproduktive Zeiten vermeiden und den Aufwand für die Kapazitätssteuerung reduzieren. Die Mitarbeiter können
dann eine transparente Personaleinsatzpla-
nung erleben und ihre Einsatzzeiten untereinander abstimmen. Wenn sich dieser Ansatz in
der Praxis umsetzen lässt, verspricht das für
Mitarbeiter, dass der Ausgleich zwischen Arbeit
und Freizeit besser gelingt – das wiederum
kommt der Motivation zugute.
Schwankende Kapazitätsanforderungen abfangen
Kunden hingegen möchten ihre Produkte mittels Konfigurator so individuell wie möglich gestalten und dabei nicht mehr als für ein Serienmodell bezahlen. Hat der Kunde sich für ein
Produkt entschieden, möchte er es auch zeitnah in den Händen halten, ohne große Wartezeit. Immer stärker individualisierte Produkte
führen zu einer stark individualisierten Produktion zu den Konditionen einer Großserienfertigung. Diese individualisierte Produktion führt
jedoch zwangsläufig zu einer schwankenden
Produktionsauslastung, an die auch die Personalkapazitäten flexibel angepasst werden müs-
Auszug aus IT&Production, Fachzeitschrift für erfolgreiche Produktion, Ausgabe 3/2013.
Digitales Belegexemplar mit freundlicher Genehmigung des Fachmagazins IT&Production. Dieses Dokument ist ausschließlich zur elektronischen
Speicherung durch den Autor sowie zur Weitergabe per E-Mail bestimmt. Abweichende Verwendung nur mit schriftlicher Zustimmung des Verlages.
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sen, um fixe Kostenblöcke zu vermeiden. Ist die
Auslastung zu gering, entstehen Kosten durch
nicht ausgelastetes Personal. Im Gegenzug können Aufträge nicht angenommen oder termingerecht gefertigt werden, wenn zu wenig Personal zur Verfügung steht.
Vernetzung von Mensch
und Maschine
Bereits heute ist die deutsche Industrie in Bezug
auf Personaleinsatzplanung mit flexiblen Gleitarbeitszeiten und Arbeitszeitkonten oder dem Einsatz von Aushilfen und Zeitarbeitskräften für Spitzenlasten im internationalen Vergleich gut aufgestellt, um auf schwankende Nachfrage reagieren zu können. Ein erweiterter Lösungsansatz im
Rahmen einer intelligent vernetzten Industrie ist
die selbstorganisierte, flexible Personaleinsatzplanung. Die Vernetzung von Mensch, Maschine
und Material ermöglicht einen vorhersehbaren
Kapazitätsplan, um quasi an der Produktion beteiligte Ressourcen ‘on Demand’ vorzuhalten.
Was mit dem ‘Just-in-time’-Prinzip in der Material-Logistik bereits bekannt und erprobt ist,
könnte mit Umsetzung des Forschungsschwerpunktes dazu beitragen, Leerlaufzeiten oder
Überbeanspruchung des wertvollen Faktors
‘Mensch’ in der Produktion zu reduzieren. Die
heutige Personaleinsatzplanung wird überwiegend mit Tabellenkalkulationen wie Microsoft
Excel und auf Zuruf vom Meister oder Schichtleiter organisiert. Hier besteht das Problem, dass für
die Personaleinsatzplanung und Reaktion auf
Ausnahmen ein sehr hoher permanenter Aufwand entsteht. Die am Fertigungsprozess beteiligten Mitarbeiter planen ihre Einsätze anhand
des Bedarfs und der benötigten Fähigkeiten weitestgehend selbstständig, zum Beispiel mit Hilfe
eines ‘Schicht-Doodles’ – also eines im unmittelbaren Zusammenspiel der Beteiligten entwickelten Entwurfs. Nur bei Abweichungen, Konflikten
und Eskalationen werden andere Abteilungen
und Hierarchie-Ebenen mit einbezogen. Hierbei
muss die Planung nicht auf den eigenen Produktionsplatz beschränkt bleiben: Bei entsprechender Qualifikation des Mitarbeiters ist ein Einsatz
beziehungsweise das Ausleihen auch in anderen
Linien oder gar anderen Standorten denkbar.
Heute ist dieses Vorgehen aufgrund mangelnden
Überblicks und Interaktion zwischen den Abteilungen eher noch unüblich. Die direkte Beteiligung des Produktionspersonals an der Planung
führt aber zu mehr Akzeptanz, zum Beispiel bei
Mehrarbeit bei Auftragsspitzen, und erhöht
gleichzeitig die Flexibilität jedes Einzelnen, um auf
persönliche Arbeitszeitwünsche oder private Ereignisse reagieren zu können. Aus Sicht des Unternehmens können über ein vernetztes System
auch Zeitkonten besser gesteuert werden, da
zum Beispiel Mitarbeiter mit vollen Zeitkonten gar
nicht erst für Sonderschichten angefragt werden.
Auch die Integration von Teilzeitkräften, die in der
Elternzeit oder bereits im Vorruhestand sind und
die nur begrenzt zum Ausgleich von Spitzen oder
bei spezieller Qualifikation angefragt werden,
kann so aufwandsarm organisiert werden.
Online-Plattform für
gegenseitigen Austausch
In einem "Schicht-Doodle" wird der Schichtplan nicht zentral geplant und vom Schichtleiter
verteilt, sondern die Mitarbeiter stimmen sich
kooperativ – zum Beispiel mit Hilfe von SocialMedia ähnlichen Funktionalitäten und anderen
interaktiven Kommunikationstechnologien –
untereinander ab, um die Produktionsziele auftragsgerecht zu erreichen und mit den eigenen
Bedürfnissen nach Freizeit und Arbeitszeit in
Einklang zu bringen. Stehen zum Beispiel, bezogen auf einen Auslieferungstermin für einen
Kundenauftrag, die Maschinen und das Material zu einem bestimmten Zeitpunkt bereit, können vorab über eine interne Online-Plattform
die benötigten Maschinenführer für die einzelnen Produktionsschritte gesucht werden. Jeder,
der die benötigten Fähigkeiten besitzt, kann
sich auf der Plattform nun zu dem Auftrag eintragen. Zum Produktionsstart hat sich dann ein
abgestimmtes Team aus Mensch, Maschine und
Material für den spezifischen Kundenauftrag
zusammengefunden.
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Der Autor Ulf Kottig ist Marketing Manager
Manufacturing Integration bei der
Trebing & Himstedt Prozeßautomation
GmbH & Co. KG.
www.t-h.de/kapaflexcy
Forschungsprojekt für vernetzte Personaleinsatzplanung
Das Projekt 'Kapaflexcy' wurde im Rahmen der von der Bundesregierung ausgerufenen Initiative 'Industrie
4.0' als eines von drei Projekten zur Förderung ausgewählt, um Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort im internationalen Wettbewerb zu sichern. Ziel ist eine selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität in
Cyber-Physical Systems. Das Softwarehaus Trebing + Himstedt, Anbieter von Produkten und Dienstleistungen für IT-Einsatz im Produktionsumfeld, entwickelt dazu in Zusammenarbeit mit Forschungspartnern wie
SAP Research und dem Fraunhofer IAO sowie Partnern aus Automobil- und Hightech-Umfeld eine vernetzte,
flexible und selbstorganisierte Kapazitätssteuerung.
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3/2013
IT&Production
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