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Über dieses Buch

Dieses interdisziplinäre Handbuch richtet sich an all diejenigen, die den digitalen Wandel, der im Zusammenhang mit der vierten industriellen Revolution (Industrie 4.0) diskutiert wird, in Betrieben, Verwaltungen und der Gesellschaft besser verstehen und aktiv gestalten möchten. Die einzelnen Beiträge veranschaulichen die vielfältigen Perspektiven unterschiedlicher Disziplinen (z.B. Ingenieur-, Rechts- und Wirtschaftswissenschaften, Informatik, Psychologie, Soziologie, Erziehungswissenschaft u.a.) oder Interessensgruppen (z.B. Gewerkschaften) auf die Folgen der Digitalisierung im Arbeitsleben für Mensch, Organisation und Gesellschaft. Das gesamte Werk schlägt eine Brücke von aktuellen Forschungsergebnissen hin zu praktischen Umsetzungshinweisen.

Im Zentrum stehen drei zentrale Fragen zur Digitalisierung des Arbeitslebens, und zwar woran man sich bei der Gestaltung orientieren, wie die Transformation gestaltet werden und worauf sich die Digitalisierung auswirken kann.

Beispielthemen dieser 3 Bereiche:

1. Im Zusammenhang mit den Gestaltungskriterien:

sichere und gesundheitsförderliche Gestaltung der digitalen Arbeitsweltarbeitsrechtliche Aspektepsychologische Arbeitsgestaltung digitaler Arbeitswelten

2. Im Zusammenhang mit der Art und Weise des Wandels von analogen zu digitalen Arbeitswelten:

Chancen für gesundheitsorientierte Arbeitsgestaltung durch körpernahe und tragbare Sensorik neue Aufgabenverteilung durch kollaborative Roboter im Rahmen der Mitbestimmung Prozesse durch proaktive betriebliche Interessensvertretung gestalten

3. Im Zusammenhang mit den Konsequenzen:

Auswirkungen digitaler Arbeitswelten auf die Beschäftigungsstrukturen und das Privatleben Möglichkeiten dieser Entwicklung für die Inklusion älterer Menschen oder Menschen mit Behinderung

Zielgruppen
Anwender/innen und Entwickler/innen digitaler Technologien, Führungskräfte, Personalleiter/innen und Entscheidungsträger/innen in Unternehmen, Verbänden und der Politik

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Einführung

Frontmatter

Einleitung

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden zunächst die zentralen Begriffe dieses Bandes (Industrie 4.0, Arbeit 4.0) eingeführt. Anschließend wird auf den Entstehungshintergrund dieses Handbuchs eingegangen, um dann einen kurzen Überblick über die Gliederung des Bandes und die einzelnen Beiträge zu liefern.
Günter W. Maier, Gregor Engels, Eckhard Steffen

Gestaltung der digitalisierten Arbeit

Frontmatter

Sicherheit und Gesundheit in der digitalen Arbeitswelt

Zusammenfassung
Der Gleichklang von Sicherheit, Gesundheit und Wettbewerbsfähigkeit ist eine Herausforderung in Zeiten des digitalen Wandels – ist dieser doch größtenteils durch das Streben nach Effizienz getrieben. Durch eine systematische Identifizierung von Ansatzpunkten werden Möglichkeiten für eine menschengerechte Arbeitsgestaltung bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung aufgezeigt. Darüber hinaus ist es Aufgabe des Arbeitsschutzes Risiken für Beschäftigte zu minimieren. Ausgewählte Forschungsarbeiten der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin werden in diesem Kontext dargestellt und Implikationen für Arbeitsschutzmaßnahmen abgeleitet.
Lars Adolph, Britta Kirchhoff, Jan-Hendrik Geilen

Strategische Planung

Zusammenfassung
Industrie 4.0 führt zu einer tief greifenden Veränderung der Arbeitswelt. Damit verbunden sind vielfältige Chancen für Arbeitnehmer, aber auch Bedrohungen für die etablierte Arbeitswelt. Um diese zu erkennen, sind die Grenzen des gewohnten Denkens zu überwinden. Die Szenario-Technik ist das dafür geeignete Denkzeug. Anhand von Umfeldszenarien und Gestaltungsoptionen wird ein Zielbild für Deutschland im Kontext Industrie 4.0 ermittelt. Davon ausgehend werden Stoßrichtungen und Auswirkungen für die Arbeitswelt 2030 in den Bereichen Produktentwicklung, Dienstleistungsentwicklung und Produktion identifiziert und erläutert.
Jürgen Gausemeier, Daniel Eckelt, Christian Dülme

Wie digitale Geschäftsprozesse und Geschäftsmodelle die Arbeitswelt verändern

Zusammenfassung
Industrie 4.0 führt nicht nur zu technischen Veränderungen, sondern insbesondere zu digitalen Geschäftsmodellen und -prozessen. Vor dem Hintergrund dieser digitalen Revolution muss Arbeit neu definiert werden. Eine Voraussetzung für die Umsetzung von Industrie 4.0 in Unternehmen ist die Etablierung von „vernetztem Denken, Arbeiten und Führen“. Erforderlich sind „frei denkende“ Mitarbeiter und eine Start-up-Mentalität, die kreatives Arbeiten ermöglicht. Auch Aus- und Weiterbildung werden sich inhaltlich verändern. Hier wird z. B. die Software-Entwicklungskompetenz zu einer Grundfähigkeit von Arbeitnehmern.
Christoph Plass

Psychologische Arbeitsgestaltung digitaler Arbeitswelten

Zusammenfassung
Die fortschreitende Digitalisierung der Arbeitswelt führt, neben der Einführung neuer technologischer Systeme, auch zu erheblichen Veränderungen für die Beschäftigten, die mit ihnen arbeiten. Im Folgenden wird daher beschrieben, wie psychologische Arbeitsgestaltung bei der Technikeinführung eingesetzt werden kann, um die Arbeit nicht nur effizient, sondern auch menschengerecht zu gestalten. Dazu werden Ziele psychologischer Arbeitsgestaltung, Verfahren zur Analyse von Arbeit und schließlich Methoden zur Umsetzung vorgestellt. Abschließend werden die im Zuge der technologischen Entwicklung auftauchenden weiterführenden wissenschaftlichen Fragestellungen diskutiert.
Lisa Mlekus, Sonja K. Ötting, Günter W. Maier

Digitalisierte Arbeit: Arbeitsrechtliche Aspekte

Zusammenfassung
Die Digitalisierung der Arbeitswelten bringt es mit sich, dass tradierte Grundannahmen des Arbeitsrechts auf neue Entwicklungen treffen, die häufig mit dem Stichwort Industrie 4.0 umschrieben werden. Es zeigt sich, dass in Teilbereichen das geltende Arbeitsrecht nicht immer den neuen Anforderungen, wie sie von Arbeitnehmern und Arbeitgebern artikuliert werden, gewachsen ist. Für einige Teilbereiche, wie etwa das Arbeitszeitrecht, den Betriebsbegriff oder auch das kollektive Arbeitsrecht will der Beitrag aufzeigen, dass an diesen Stellen moderate Anpassungen der rechtlichen Regelungen erforderlich sind.
Oliver Ricken

Industrial Security by Design

Nachverfolgbare Informationssicherheit für Cyber-Physische Produktionssysteme
Zusammenfassung
Das Zukunftsszenario der Industrie 4.0 ist geprägt durch einen massiven Anstieg der unternehmensübergreifenden Vernetzung. Um einer Bedrohung durch unautorisierte Weitergabe oder Sabotage vertraulicher Daten entgegenzuwirken, muss der Informationssicherheit bereits im Entwurf der cyber-physischen Produktionssysteme ein hoher Stellenwert eingeräumt werden. Dieses Paradigma wird als Security by Design bezeichnet. Über den gesamten Entstehungsprozess hinweg muss nachverfolgt werden können, ob die Systeme spezifische Anforderungen an die Informationssicherheit erfüllen und damit die Eigenschaft der Industrial Security gewährleisten. Dieser Beitrag stellt einen Entwurfsansatz zur Nachverfolgung der Informationssicherheit vor, der durch Integration softwaretechnischer Methoden in das Systems Engineering eine Entwicklung nach dem Paradigma Security by Design ermöglicht.
Christopher Gerking, Eric Bodden, Wilhelm Schäfer

Technikgestaltung und Ethik für die Arbeitswelt 4.0

Zusammenfassung
Gesellschaftliche Infrastrukturen verschmelzen mit IT- und Sensortechnik zu sich selbst regulierenden sozialen Systemen (Cyberphysical Systems). Damit sind klassische und neue Fragen ethisch-rechtlicher Selbstbestimmung des Menschen verbunden. Im Zentrum steht dabei Industrie 4.0. Wie lässt sich der Wert von Arbeit in Industrie 4.0 bestimmen? Die Beantwortung dieser Frage führt zur Technikgestaltung, in der die Rahmenbedingungen für Digitalisierung und künstliche Intelligenz der Arbeitswelt gesetzt werden.
Klaus Mainzer

Digitale Zukunft: ein inter‐ und transdisziplinäres Thema

Zusammenfassung
Die komplexe Thematik der digitalen Zukunft erfordert eine interdisziplinäre wissenschaftliche Bearbeitung. Ist schon für das disziplinär organisierte Wissenschaftssystem Interdisziplinarität eine große Herausforderung in der Praxis und den zentralen Anerkennungsstrukturen, so erhöhen sich die Anforderungen noch einmal in der Verbindung mit wissenschaftlichen Qualifizierungsarbeiten. Wir geben aus Sicht der Wissenschaftsforschung einen kurzen Abriss des aktuellen Standes dieser Diskussion und stellen aktuelle Ansätze zur wissenschaftlichen Bearbeitung von Fragestellungen zur digitalen Transformation im Rahmen von Promotionsprogrammen vor.
Dagmar Simon, Eckhard Steffen

Umsetzung der digitalisierten Arbeit

Frontmatter

Vernetzte Arbeitsumgebungen

Körpernahe und tragbare Sensorik in der Arbeitswelt
Zusammenfassung
Mit der fortschreitenden Miniaturisierung von elektronischen Geräten schwindet zunehmend die räumliche Distanz zwischen Mensch und Technik. Fitness-Armbänder oder elektronische Uhren sind zu dauerhaften Begleitern im Alltag gereift. Dadurch entstehen neue Zugänge zu persönlichen Daten, z. B. um den Kontext einer Handlung zu erfassen oder die Ergonomie einer Bewegung zu bewerten. Aus technischer Sicht ergeben sich so neue Potenziale zur Ausgestaltung von Mensch-Technik Interaktion.
Dieses Kapitel gibt eine Übersicht über die Entwicklungen von körpernaher und tragbarer Sensorik in der Arbeitswelt. Dazu werden konkrete Projekte aus den Anwendungsfeldern Aufgabenerfüllung, Ergonomie, Arbeitsgesundheit und Schutzassistenz vorgestellt. Die entsprechenden Implikationen und resultierenden Chancen und Risiken werden am Ende dieses Kapitels diskutiert.
Timm Hörmann, Ulrich Rückert

Flexible Arbeitsprozesse

Zusammenfassung
Aufgrund einer steigenden Komplexität in der Gestaltung von flexiblen Prozessen aufgrund von kundenindividuellen Produkten (Losgröße 1) und Abhängigkeit zu vernetzten Ressourcen inner- und außerhalb der Produktionsumgebung bedarf es eines Wandels in der Sichtweise auf Arbeits- und Produktionsprozesse. So werden zukünftige Produktionsumgebungen nicht mehr durch eine einzelne Fachdisziplin, sondern durch Experten aus verschiedensten Disziplinen entworfen. Dieser Beitrag geht auf diesen Umstand mit einem Fokus auf Arbeits- und Produktionsprozesse ein. Hierzu werden auf Basis eines Kontextszenarios Anforderungen an die Gestaltung von zukünftigen Produktionsumgebungen beschrieben. Anschließend wird eine Übersicht auf existierende Methoden aus dem Geschäftsprozessmanagement insbesondere im Bezug zu Flexibilitätsaspekten von Arbeitsprozessen gegeben.
Gregor Engels, Alexander Teetz

Mitbestimmung 4.0: Die digitale Arbeit menschenwürdig gestalten

Zusammenfassung
Die Auseinandersetzung um die Gestaltung von „Industrie und Arbeit 4.0“ bietet einen Vorteil: Sowohl die digitalen Technologien als auch die diese nutzende Arbeitsorganisation werden gerade erst entwickelt. Es handelt sich um einen noch offenen Prozess, der sich in unterschiedlicher Intensität und Geschwindigkeit in den Unternehmen vollzieht – mit jeweils unterschiedlichen Auswirkungen und Möglichkeiten. Die sich durch Digitalisierung und Vernetzung verändernde Arbeitswelt wirtschaftlich und sozial besser zu machen – statt einfach nur schlanker und billiger – ist ein lohnendes Leitbild für diesen Prozess. Eine Mitbestimmung 4.0 ist ein unverzichtbares Element dieses Leitbilds.
In einem Umbruchprozess dieser Größenordnung gibt es divergierende Interessen der beteiligten Akteure, in dem Mitbestimmung wesentlich zum Interessenausgleich beitragen kann. Eine komplexe, vernetzte 4.0-Welt erfordert eine Mitbestimmungskultur, die Transparenz über Chancen und Risiken schafft, die Technik- und Arbeitsgestaltung ganzheitlich verbindet und die Beschäftigte an der Gestaltung ihrer Zukunft beteiligt.
Wolfgang Nettelstroth, Gabi Schilling

Wissensmanagement unter Bedingungen von Arbeit 4.0

Zusammenfassung
Die Digitalisierung von Arbeit betrifft nicht nur Produktionstechnologien, sondern die gesamten Abläufe eines Unternehmens. Im besonderen Maße ist der Bereich des Wissensmanagements betroffen, dessen Aufgabe darin besteht, die Transformation zu Arbeit 4.0 zu unterstützen. Dieser Beitrag diskutiert, wie Wissensmanagement die Entwicklung eines Unternehmens zu einer Lernenden Organisation durch Implementierung einer starken Lernkultur realisieren kann, um den Bedingungen von Arbeit 4.0 gerecht zu werden.
Christian Harteis, Christoph Fischer

Betriebsorganisation

Zusammenfassung
Die sich abzeichnende Smart Factory wird organisationstheoretisch beleuchtet und von idealtypischen Produktionsmodellen (Werkstattfertigung, Fließfertigung) und historischen Produktionsmodellen (japanische Lean Production, deutsche Diversifizierte Qualitätsproduktion) abgegrenzt. Durch die neuartige Kombination von Modularisierung, Automatisierung und Vernetzung kann es der Smart Factory gelingen, die beiden zentralen Ziele – Kostendegression und Produktvariation – miteinander zu versöhnen. Aus dieser Kombination ergeben sich jedoch neue Organisationsprobleme, die zum Teil paradox sind. So haben die in der Produktion Beschäftigten in der automatisierten Fabrik wenig Handlungsspielraum, doch von ihnen werden bei technischen Problemen selbstständige Lösungen erwartet. Die Organisationsprobleme lassen sich in Deutschland vermutlich gut lösen, da auf Arbeitskulturen und Kompetenzen aufgebaut werden kann, die durch das Berufsbildungssystem und die friedlichen Arbeitsbeziehungen gestützt werden.
Martin Schneider, Christian Manfred Wilke, Anja Iseke

Personalwirtschaft

Zusammenfassung
Um eine Smart Factory zu implementieren, benötigen Unternehmen mehr Beschäftigte mit breiten und sich wandelnden Kompetenzen (funktionale Flexibilität). Unternehmen müssen zudem in der Lage sein, das Produktions- und damit das Arbeitsvolumen kurzfristig zu variieren (numerische Flexibilität). Eine „Personalwirtschaft 4.0“ dürfte, je nach Spezifität und strategischer Bedeutung der Kompetenzen („Humankapital“), verschiedene, nach Gruppen differenzierte Personalarchitekturen umsetzen: Fachkräfte in der Produktion werden organisational gebunden. Wenig spezifisch ausgebildeten IT-Experten werden entweder marktgängige Bedingungen geboten oder ihre Leistung wird extern zugekauft werden. Die Kompetenzen der spezifisch ausgebildeten (reinen) Maschinenbediener sind nicht mehr strategisch bedeutsam; diese Arbeitsplätze sind langfristig bedroht und können z. T. durch Zeitarbeit ersetzt werden. Um eine Personalwirtschaft 4.0 umzusetzen, bietet das deutsche Berufsbildungssystem gute Bedingungen, doch Anpassungen im gelebten Betriebsverfassungs- und Tarifrecht scheinen notwendig.
Martin Schneider, Simon Eisele

Kollaborative Roboter: universale Werkzeuge in der digitalisierten und vernetzten Arbeitswelt

Zusammenfassung
Der Beitrag stellt die aktuelle, kollaborative Robotertechnologie vor und diskutiert sowohl Möglichkeiten als auch technische Hürden und Hemmnisse eines breiten Einsatzes. Er nimmt jeweils die Nutzer- und die Integrationsperspektive ein, um mögliche und wahrscheinliche Auswirkungen auf die vernetzten Arbeitswelt zu beleuchten. Aus der Nutzerperspektive sind dabei klassische Felder wie Usability und User Experience wichtig, aber es wird auch gezeigt, dass neue Fragen in der Kooperation mit Maschinen entstehen, beispielsweise wie Vertrauen etabliert werden kann. Aus der Integrationsperspektive wird aufgezeigt, dass mangelnde Wandlungsfähigkeit und fehlende digitale Integration große Hindernisse für den Einsatz von Robotern über die stark automatisierte Serienfertigung hinaus sind. Schließlich betrachtet der Beitrag insbesondere mittel- und längerfristige Wirkungen, die aus einer viel engeren Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ausgehen können. Zusammenfassend wird festgestellt, dass sich sehr vielfältige Chancen und Risiken ergeben, die zahlreiche Herausforderungen insbesondere an die Arbeitsgestaltung darstellen. Denn moderne kollaborative Roboter sind nicht nur universale Werkzeuge zur Rationalisierung, sondern auch starkes Unterstützungsmittel für die Gestaltung menschzentrierter Assistenzsysteme.
Jochen J. Steil, Günter W. Maier

Change Management für die Einführung digitaler Arbeitswelten

Zusammenfassung
Um den Innovationen durch die Digitalisierung, also der Einführung intelligenter und vernetzter Systeme, zu begegnen, werden Unternehmen viele Anpassungen vornehmen müssen. Die professionelle Begleitung dieser Veränderung kann innerhalb eines Change Management Prozesses erfolgen. Im Folgenden werden dazu aus den Lehren der bisherigen Computerisierung des Arbeitslebens und entlang der zeitlichen Strukturierung eines Einführungsprojekts ein Durchführungsmodell des Change Managements abgeleitet und vorgestellt. Des Weiteren wird auf Erfolgsfaktoren des Change Managements im Kontext der Digitalisierung eingegangen und daraus Handlungsempfehlungen für die Gestaltung eines Change-Management-Prozesses abgeleitet. Anschließend werden ausgewählte Diagnostikinstrumente des Veränderungsbedarfs vorgestellt. Schließlich werden in einem Fazit der weitere Handlungs- und Forschungsbedarf aufgezeigt.
Katharina D. Schlicher, Agnieszka Paruzel, Barbara Steinmann, Günter W. Maier

Produktentstehung im Zeitalter von Industrie 4.0

Zusammenfassung
Die unter dem Begriff der Industrie 4.0 zusammengefassten Veränderungen implizieren erhebliche Auswirkungen auf die gesamte Produktentstehung. So erfordert die Entwicklung cyber-physischer Systeme neue Produkttechnologien und eine zunehmende informationstechnische und methodische Unterstützung. In diesem Kapitel werden die Phasen der Produktentstehung erläutert und mit Schwerpunkt auf die Schnittstelle zwischen Produktentwicklung und Produktion analysiert. Bekannte Auswirkungen von Industrie 4.0 für Beschäftigte werden herangezogen und am Beispiel der Produktionsplanung interpretiert.
Iris Gräßler, Alexander Pöhler

Systems Engineering als Grundlage der Gestaltung digitaler Arbeitswelten in der Produktentstehung

Zusammenfassung
Die digitale Transformation von Wirtschaft und Gesellschaft wird die Produkte, Organisation und insbesondere die Arbeitswelten von morgen fundamental verändern. Digitale Technologien und Konzepte führen in der Produktentstehung zu einem Paradigmenwechsel – das Engineering 4.0. Wir betrachten Systems Engineering als Schlüssel, um diesen Wandel humangerecht zu gestalten und den Herausforderungen der Produktentstehung in einer digitalisierten Welt zu begegnen. Systems Engineering stellt die Erarbeitung ganzheitlicher Lösungen zu komplexen Problemen in den Fokus.
Roman Dumitrescu, Christian Tschirner, Michael Bansmann

Folgen der digitalisierten Arbeit

Frontmatter

Entwicklung der Beschäftigungsstruktur durch Digitalisierung von Arbeit

Zusammenfassung
Wie bereits für frühere Phasen technologisch induzierter Veränderungen werden auch für digitalisierte Arbeitsmärkte weitreichende beschäftigungsstrukturelle Veränderungen angenommen. In vorrangig berufs- und tätigkeitsbasierten Prognosen wird von unterschiedlich ausgeprägten Substitutionswahrscheinlichkeiten ausgegangen. Jedoch erweisen sich, neben der Betrachtung neuer Beschäftigungsformen wie Click- und Crowdworking, vor allem Veränderungen von organisationalen Arbeitszusammenhängen und innerhalb bestehender Berufsbilder als fundierte Analyseperspektiven auf veränderte Beschäftigungsmerkmale und -strukturen. Zudem ist technische Machbarkeit nicht mit ihrer tatsächlichen Umsetzung gleichzusetzen, die Gestaltung digitalisierter Arbeitszusammenhänge unterliegt vielmehr ökonomischen Kalkülen, verschiedenen Interessen und Interpretationsprozessen.
Martin Diewald, Björn Andernach, Eva Susanna Kunze

Digitalisierte Arbeit und private Lebensführung

Zusammenfassung
Über die Auswirkungen digitalisierter Arbeitsumgebungen auf die private Lebensführung gibt es eher vage Vermutungen als belastungsfähige empirische Untersuchungen. Wir referieren deshalb hauptsächlich Untersuchungen zu allgemeinen Beschäftigungsbedingungen, die im Zuge von Digitalisierungsprozessen an Bedeutung zunehmen werden. Wir berücksichtigen, dass sich Digitalisierungsprozesse für verschiedene Beschäftigtengruppen durchaus unterschiedlich auswirken können. Darüber hinaus diskutieren wir spezifische Begleiterscheinungen von Digitalisierung auf der Ebene von Kommunikation und Interaktion, die von bisherigen Untersuchungen nicht hinreichend abgebildet werden konnten.
Martin Diewald, Eva Susanna Kunze, Björn Andernach

Assistierende Technologie zur Förderung beruflichen Entwicklungspotenzials

Zusammenfassung
Die Veränderung der Arbeitswelt durch neue Entwicklungen im digital unterstützten Produktionsprozess erfordert lebenslanges Lernen und flexiblen Kompetenzerwerb seitens der Arbeitnehmer (im Folgenden wird aus Gründen der sprachlichen Vereinfachung nur die männliche Form verwendet. Es sind jedoch stets Personen männlichen und weiblichen Geschlechts gleichermaßen gemeint). Assistierende Technologien und adaptive Systeme, die sich an individuelle kognitive Voraussetzungen anpassen, können Tätigkeiten und Lernprozesse gezielt unterstützen und berufliches Entwicklungspotenzial erschließen – insbesondere bei der Inklusion von älteren Menschen und Menschen mit Behinderungen in Gesellschaft, Bildung und Arbeitsmarkt. Dieses Kapitel führt in geeignete Gestaltungskonzepte für Assistierende Technologien ein und skizziert beispielhaft neuartige Ansätze und Techniken.
Kai Essig, Benjamin Strenge, Thomas Schack
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