Nutzung der Digitalisierung zur Produktivitätsverbesserung in industriellen Prozessen unter Berücksichtigung arbeitswissenschaftlicher Anforderungen

Im zweiten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts gewinnt die vernetzte Digitalisierung vermehrt Einzug in industrielle Produktionsumgebungen. Dieser Wandel ist als eine kontinuierliche Evolution von Produktionsanlagen und -steuerungsmöglichkeiten unter Nutzung der Informations- und Kommunikationstechnologie zu verstehen, welcher schon seit vielen Jahren bzw. Jahrzehnten sukzessive verläuft, wenngleich er unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ seit 2011 oft als eine disruptive Veränderung beschrieben wird. Die Ausgangspunkte dieser Entwicklung gehen zurück auf die Ideen und ersten Umsetzungen aus der Zeit des Computer Integrated Manufacturing (CIM) in den 1960er und 1970er Jahren.

Der Begriff der Produktivität wurde von dem französischen Forscher Quesnay bereits 1766 in einer wissenschaftlichen Publikation verwendet und steht für einen möglichst optimalen Ressourceneinsatz zur Erreichung gegebener Ziele. Spätestens seit der Industrialisierung im 18. Jahrhundert und der Gründung von Handelshochschulen im 19. Jahrhundert wurde eine unüberschaubare Menge an Literatur zu Produktivität, dem Management der Produktivität und dessen strategische Integration in Unternehmen publiziert.

Als traditionelle Ansätze der Produktivitätsverbesserung werden in dieser Schrift Methoden verstanden, die einerseits seit vielen Jahrzehnten bekannt sind sowie angewendet werden, und die andererseits auf keine bzw. nur eine minimale Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologie ausgelegt sind. In der Arbeitswissenschaft werden sie häufig in Zusammenhang mit dem Begriff des Industrial Engineerings genannt, in der Betriebswirtschaftslehre häufig mit den Begriffen Lean Management bzw. Ganzheitliche Produktionssysteme assoziiert. Die Grenzen sind hierbei nicht klar abgegrenzt, wie sich auch in der Befragungsstudie in Kapitel 5 noch zeigen wird.

Zur Verbesserung der Produktivität von Industrieunternehmen gibt es vielseitige Ansatzmöglichkeiten. Neben klassischen Ansätzen der kontinuierlichen Verbesserung, wie sie im Rahmen des Industrial Engineerings sowie des Lean Managements praktiziert und im vorherigen Abschnitt skizziert wurden, bietet die Nutzung moderner technischer Systeme erweiterte Möglichkeiten. In diesem Kapitel werden die als Digitalisierung bzw. Industrie 4.0 bezeichneten Ansätze erläutert und es wird der Versuch einer Kategorisierung für diesen breitgefächert genutzten Begriff unternommen.

In diesem Kapitel wird eine Befragungsstudie unter Fach- und Führungskräften der deutschen Metall- und Elektroindustrie vorgestellt, welche im Rahmen der Ausarbeitung dieser Schrift erhoben wurde. In dieser Befragung wurden die Teilnehmer dazu aufgefordert, sich zur Ausgestaltung des Produktivitätsmanagements im Allgemeinen sowie der Nutzung der Digitalisierung für das Produktivitätsmanagement im Speziellen zu äußern. Dabei wurden Fragen zur Bedeutung für die gesamte Wirtschaft genauso gestellt wie zu den einzelnen Unternehmen, in denen die Befragten tätig sind.

Die verschiedenen technologischen Ansätze der Digitalisierung sollen in diesem Kapitel mittels einer geeigneten Struktur klassifizierbar und aus dieser wiederum extrahierbar gemacht werden.

Unternehmen weisen einen individuellen Digitalisierungsgrad auf, der sich aus der bereits vorhandenen Nutzung verschiedener Informationstechnologien ergibt. Um weitere digitale Technologien nutzen zu können, müssen eventuell Anpassungen der Infrastruktur erfolgen. In diesem Kapitel wird zunächst eine Vorgehensweise zur Evaluation und Anpassung der grundlegenden Voraussetzungen aufgezeigt, bevor ein mehrstufiger Ansatz entwickelt wird, welcher die Integration der Digitalisierung in Geschäftsmodelle und -prozesse zielgerichtet unterstützt.

Um die im vorherigen Kapitel gemachten Ausführungen für ein mehrstufiges Vorgehensmodell zur Gestaltung der Digitalisierung im betrieblichen Kontext zu veranschaulichen, wird nachfolgend ein anwenderorientiertes Beispiel herangezogen. Hierfür wird die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) als eine Form der energetischen Arbeitsunterstützung mit einem Einsatzszenario in einer industriellen Produktion gewählt.

Werden die Inhalte der vorangegangenen Kapitel reflektiert, so zeigt sich, dass mit der Digitalisierung hohe Erwartungen für die Wirtschaft als Ganzes einher gehen, dass viele hochrangige Befragungsteilnehmer aus der deutschen Metall- und Elektroindustrie pro-aktiv voran gehen, diese Potenziale für ihre Unternehmen zu nutzen, und dass es möglich ist, die Vielfältigkeit der Digitalisierung zu strukturieren und somit für eine zielgerichtete Anwendung nutzbar zu machen. Um die Euphorie, welche in der allgemeinen Debatte um die Digitalisierung allgegenwärtig erscheint, im Gesamtkontext zu beleuchten, soll in diesem Kapitel eine Gegenüberstellung von Chancen und kritischen Aspekten aus der Nutzung der Digitalisierung erfolgen, wozu neben den zuvor genannten Erkenntnissen aus den vorangegangenen Kapiteln auch verschiedene Literaturquellen Verwendung finden. Diese Analyse erfolgt im Hinblick auf den arbeitswissenschaftlichen sowie betriebswirtschaftlichen Kontext und somit einzelwirtschaftlich.

Der im letzten Kapitel vor dem Fazit in dieser Schrift zu gebende Ausblick auf offene Forschungsansätze thematisiert zum einen allgemeine Entwicklungen, welche auf der Digitalisierung beruhen und somit die weitere technologische Evolution von Produktionssystemen darstellen können, zum anderen aber auch konkrete offene Aufgabenstellungen, die im begrenzten Rahmen dieser Schrift nicht behandelt werden konnten und somit weiterführende Forschung erfordern. Mit letzteren wird aus didaktischen Gründen begonnen. Mit den Ausführungen dieses Kapitels soll die siebte und letzte Forschungsfrage, welche mögliche langfristige weitere Entwicklungen basierend auf der Grundlage der Digitalisierung adressiert, beantwortet werden.

In dieser Schrift wurden Entwicklungen und Möglichkeiten der Digitalisierung betrachtet mit einem Schwerpunkt auf ihrer Nutzung zur Produktivitätsbeeinflussung in industriell geprägten Produktionsumgebungen. Diese Ansätze stellen eine Ergänzung zu traditionellen Methoden des Industrial Engineerings bzw. des Lean Managements dar. Die Kennzahl der Produktivität spielt auf volks- wie auf betriebswirtschaftlicher Ebene eine große Rolle und beschreibt das Verhältnis von jeweils qualitativen sowie quantitativen Outputfaktoren zu Inputfaktoren.