Nutzung der Digitalisierung zur Produktivitätsverbesserung in industriellen Prozessen unter Berücksichtigung arbeitswissenschaftlicher Anforderungen
- 2021
- Buch
- Verfasst von
- Prof. Dr. Marc-André Weber
- Buchreihe
- ifaa-Edition
- Verlag
- Springer Berlin Heidelberg
Über dieses Buch
Im Rahmen der Digitalisierung/Industrie 4.0 wird mit Cyber-Physischen Produktionssystemen ein digitales Abbild realer Industrieprozesse geschaffen als Grundlage vielseitiger Ansätze zur Verbesserung der betrieblichen Prozesse und deren Produktivität.
In diesem Buch wird auf die Erwartungshaltungen an die Digitalisierung/Industrie 4.0 aus arbeitswissenschaftlicher, volks- und betriebswirtschaftlicher Perspektive eingegangen und die hohe Bedeutung dieser technologischen Entwicklung in Forschung und Praxis beleuchtet. Ergänzend wird auf ausgewählte Praxisbeispiele Bezug genommen. Um die betriebliche Umsetzung von Digitalisierung/Industrie 4.0 zu erleichtern, wird ein Klassifikationsschema entwickelt, welches ergänzt wird durch einen ganzheitlichen Ansatz in Form eines Vorgehensmodells. Letzteres betrachtet Digitalisierung/Industrie 4.0 aus einer arbeitswissenschaftlichen Perspektive und basiert auf dem Lean Management. Die Anwendung wird anhand einer Fallstudie beschrieben.
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Inhaltsverzeichnis
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Frontmatter
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Kapitel 1. Einleitung
Marc-André WeberDer Fachtext untersucht die Relevanz und Entwicklung von Produktivitätsstrategien unter Nutzung der Digitalisierung in industriellen Produktionsumgebungen. Es wird die kontinuierliche Evolution der Digitalisierung seit den 1960er Jahren beleuchtet und wie sie die Gestaltung von Produktionsumgebungen und -prozessen verändert hat. Der Text stellt einen arbeitswissenschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Klassifikationsansatz vor, der in ein mehrstufiges Vorgehensmodell integriert wird, um die Digitalisierung zielgerichtet einsetzen zu können. Empirische Erhebungen und Fallstudien aus der deutschen Metall- und Elektroindustrie ergänzen die theoretischen Überlegungen. Besonders hervorgehoben werden die Chancen und kritischen Aspekte der Digitalisierung für industrielle Produktionsbetriebe, sowie langfristige Entwicklungen und offene Forschungsfragen.KI-Generiert
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ZusammenfassungIm 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. -
Kapitel 2. Produktivität, Produktivitätsmanagement und Produktivitätsstrategien
Marc-André WeberDas Kapitel 'Produktivität, Produktivitätsmanagement und Produktivitätsstrategien' beleuchtet die Geschichte und Bedeutung des Produktivitätsbegriffs, der bereits 1766 von François Quesnay eingeführt wurde. Es unterscheidet zwischen volkswirtschaftlichem und betriebswirtschaftlichem Verständnis von Produktivität und betont die zentrale Rolle der Digitalisierung zur Optimierung von Prozessen. Das Produktivitätsmanagement wird als durchgängige Verbesserung betrieblicher Aktivitäten beschrieben, wobei der Regelkreis des Plan-Do-Check-Act-Ansatzes eine zentrale Rolle spielt. Besonderes Augenmerk wird auf die strategische Ausrichtung und die Integration von Produktivitätsstrategien in die Unternehmensstrategie gelegt. Der Text bereitet damit die Grundlage für die weiterführenden Kapitel, die sich mit arbeitswissenschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Einflussmöglichkeiten auf die Produktivität befassen.KI-Generiert
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ZusammenfassungDer 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. -
Kapitel 3. Traditionelle Ansätze der Produktivitätsbeeinflussung
Marc-André WeberDas Kapitel behandelt traditionelle Ansätze der Produktivitätsbeeinflussung, insbesondere Lean Management und Six Sigma. Diese Methoden sind seit Jahrzehnten bekannt und angewendet, ohne eine starke Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologie. Lean Management, entwickelt bei Toyota, basiert auf fünf Prinzipien und zielt auf die kontinuierliche Verbesserung betrieblicher Abläufe. Six Sigma ergänzt dies durch eine datenbasierte Fehlervermeidung. Die Anwendung dieser Ansätze in der deutschen Industrie wird anhand von Studien untersucht, die zeigen, dass größere Unternehmen weiter fortgeschritten sind als kleinere. Die Rolle des Industrial Engineering wird ebenfalls beleuchtet, das für die koordinierte Umsetzung von Lean Management verantwortlich ist. Das Kapitel schließt mit einem Zwischenfazit, das die Bedeutung der traditionellen Ansätze und die Notwendigkeit ihrer Weiterentwicklung durch Digitalisierung hervorhebt.KI-Generiert
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ZusammenfassungAls 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. -
Kapitel 4. Grundlagen der Digitalisierung
Marc-André WeberDer Beitrag 'Grundlagen der Digitalisierung' untersucht die Nutzung moderner technischer Systeme zur Steigerung der Produktivität und Effizienz in der Industrie. Es wird die historische Entwicklung der Digitalisierung beleuchtet, beginnend mit der Nutzung von Großrechnern in den 1950er Jahren bis hin zur heutigen Vernetzung über das Internet. Besondere Aufmerksamkeit wird der vierten industriellen Revolution, Industrie 4.0, gewidmet, die durch die Verschmelzung von physischer und virtueller Welt gekennzeichnet ist. Die Digitalisierung wird als Treiber für die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie betrachtet und ihre Auswirkungen auf die Arbeitswelt und die Wirtschaft analysiert. Der Text bietet eine Klassifikation der Digitalisierungsansätze und beschreibt die technologischen Möglichkeiten, die zur intelligenten Vernetzung von Maschinen und Menschen führen. Besonders hervorhebenswert ist die detaillierte Darstellung der historischen und volkswirtschaftlichen Aspekte der Digitalisierung, die ein umfassendes Verständnis der Thematik vermittelt.KI-Generiert
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ZusammenfassungZur 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. -
Kapitel 5. Befragungsstudie zu Produktivitätsmanagement und Nutzung der Digitalisierung
Marc-André WeberDie Befragungsstudie untersucht das Produktivitätsmanagement und die Nutzung der Digitalisierung in der deutschen Metall- und Elektroindustrie. Die Studie basiert auf einer Umfrage unter Fach- und Führungskräften und liefert Einblicke in die aktuellen Praktiken und zukünftigen Erwartungen zur Digitalisierung im Produktivitätsmanagement. Die Ergebnisse zeigen, dass die meisten Unternehmen Produktivitätskennzahlen erfassen und dabei auf Vergangenheitsdaten setzen. Echtzeitdaten und der Datenaustausch mit anderen Standorten und Unternehmen sind weniger verbreitet, aber geplant. Die Studie hebt hervor, dass die Digitalisierung zunehmend als wichtiger Faktor für das Produktivitätsmanagement angesehen wird, insbesondere zur Unterstützung traditioneller Ansätze wie Industrial Engineering und Lean Management. Die Befragungsergebnisse geben einen umfassenden Überblick über die aktuelle Lage und die zukünftigen Entwicklungen im Bereich Produktivitätsmanagement und Digitalisierung in der Metall- und Elektroindustrie.KI-Generiert
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ZusammenfassungIn 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. -
Kapitel 6. Strukturierung von Produktivitätsstrategien auf Basis der Digitalisierung
Marc-André WeberDas Kapitel 'Strukturierung von Produktivitätsstrategien auf Basis der Digitalisierung' entwickelt einen umfassenden Ordnungsrahmen zur Klassifikation technologischer Ansätze der Digitalisierung. Dieser Rahmen ermöglicht eine systematische Einordnung und Extraktion von Digitalisierungsstrategien, die zur Steigerung der Produktivität in industriellen Prozessen beitragen. Der Fokus liegt auf der Verbesserung der Informationsversorgung und der Reduktion von Aufwänden in der Datenhandhabung. Der Ordnungsrahmen wird durch verschiedene Stufen der Datenverarbeitung und -nutzung erweitert, um eine genaue Zuordnung zu ermöglichen. Besonders hervorgehoben wird die Anwendung in verschiedenen betrieblichen Funktionsbereichen und die Unterstützung unterschiedlicher Formen der Arbeitsunterstützung. Der Text bietet zudem konkrete Beispiele und Good Practices, die die praktische Anwendung des Ordnungsrahmens verdeutlichen.KI-Generiert
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ZusammenfassungDie verschiedenen technologischen Ansätze der Digitalisierung sollen in diesem Kapitel mittels einer geeigneten Struktur klassifizierbar und aus dieser wiederum extrahierbar gemacht werden. -
Kapitel 7. Umsetzungsansätze für Produktivitätsstrategien auf Basis der Digitalisierung
Marc-André WeberDer Fachbeitrag behandelt die Umsetzungsansätze für Produktivitätsstrategien auf Basis der Digitalisierung und stellt ein mehrstufiges Vorgehensmodell vor. Dieses Modell umfasst die Evaluation und Anpassung der grundlegenden Voraussetzungen sowie die Integration der Digitalisierung in Geschäftsmodelle und -prozesse. Besonders hervorzuheben ist die Berücksichtigung von arbeitswissenschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Aspekten, die in traditionellen Modellen oft vernachlässigt werden. Das Modell wird anhand von elf Handlungsfeldern erläutert, die verschiedene Aspekte der Digitalisierung abdecken, wie Arbeitsgestaltung, Arbeitsorganisation und Datensicherheit. Die Praxisbeispiele und Erfahrungen aus der deutschen Metall- und Elektroindustrie verdeutlichen die praktische Umsetzung und die erzielten Erfolge. Das Vorgehensmodell bietet eine strukturierte Herangehensweise, die sowohl für Unternehmen mit geringer als auch mit fortgeschrittener Digitalisierungserfahrung geeignet ist.KI-Generiert
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ZusammenfassungUnternehmen 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. -
Kapitel 8. Produktivitätspotenziale am Beispiel der Mensch-Roboter-Kollaboration
Marc-André WeberDas Kapitel 'Produktivitätspotenziale am Beispiel der Mensch-Roboter-Kollaboration' untersucht die Möglichkeiten der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) zur Steigerung der Produktivität in industriellen Produktionsprozessen. Es beginnt mit einer allgemeinen Einführung in die MRK und deren Abgrenzung zu anderen Formen der Roboternutzung. Anschließend wird eine Fallstudie vorgestellt, die die Integration von MRK in einen Montageprozess beschreibt und die Produktivitätswirkung durch einen Vorher-Nachher-Vergleich aufzeigt. Das Kapitel beleuchtet auch die technischen und organisatorischen Anforderungen sowie die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen und Qualifizierungsbedarfe für den Einsatz von MRK. Besonders hervorhebenswert ist die detaillierte Beschreibung der technischen und organisatorischen Anforderungen sowie die praktische Anwendung von MRK in einer Fallstudie, die konkrete Einblicke in die Umsetzung und die damit verbundenen Vorteile bietet.KI-Generiert
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ZusammenfassungUm 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. -
Kapitel 9. Chancen und kritische Aspekte der Digitalisierung
Marc-André WeberDas Kapitel beleuchtet die Chancen und kritischen Aspekte der Digitalisierung in der Industrie. Es wird hervorgehoben, dass Digitalisierung nicht nur die Wettbewerbsfähigkeit und Produktivität von Unternehmen steigern kann, sondern auch neue Geschäftsmodelle und Arbeitsplätze schafft. Allerdings werden auch die Herausforderungen und Risiken, wie hohe Einführungskosten, Sicherheitsbedenken und die Notwendigkeit einer guten Datenbasis, detailliert analysiert. Besondere Aufmerksamkeit wird der Balance zwischen traditionellen Produktivitätsmethoden und neuen digitalen Ansätzen gewidmet. Das Kapitel schließt mit praktischen Handlungsempfehlungen, die Unternehmen bei der erfolgreichen Umsetzung der Digitalisierung unterstützen sollen.KI-Generiert
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ZusammenfassungWerden 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. -
Kapitel 10. Ausblick auf weitere Forschung und technologische Entwicklungen
Marc-André WeberDas Kapitel behandelt zukünftige Forschungsfragen und technologische Entwicklungen im Kontext der Digitalisierung. Es werden offene Forschungsfragen identifiziert und konkrete Ansätze zur weiteren Untersuchung vorgeschlagen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Quantifizierung von Produktivitätspotenzialen durch Digitalisierungsmaßnahmen und der Entwicklung von Qualifizierungsangeboten, die Lean Management und Digitalisierung kombinieren. Zudem wird ein Ausblick auf zukünftige technologische Entwicklungen gegeben, insbesondere auf die Rolle der künstlichen Intelligenz und bionischer Ansätze in der industriellen Produktion. Diese Themen werden detailliert diskutiert und bieten wertvolle Einblicke in mögliche langfristige Entwicklungen und deren Potenziale.KI-Generiert
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ZusammenfassungDer 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. -
Kapitel 11. Fazit
Marc-André WeberDieser Fachbeitrag untersucht die Entwicklungen und Möglichkeiten der Digitalisierung in industriell geprägten Produktionsumgebungen. Ein zentrales Anliegen ist die Nutzung digitaler Technologien zur Steigerung der Produktivität, wobei traditionelle Methoden des Industrial Engineerings und Lean Managements ergänzt und verbessert werden. Die Kennzahl der Produktivität spielt sowohl auf volks- als auch auf betriebswirtschaftlicher Ebene eine große Rolle und beschreibt das Verhältnis von qualitativen und quantitativen Outputfaktoren zu Inputfaktoren. Das Management der Produktivität erfolgt in einem Regelkreis aus Planung, Umsetzung, Kontrolle und Steuerung und sollte strategisch in die Unternehmensziele integriert sein. Der Beitrag stellt ein Klassifikationsschema für verschiedene technische Ansätze der Digitalisierung vor und entwickelt ein mehrstufiges Vorgehensmodell zur Umsetzung von Digitalisierungsmaßnahmen. Dieses Modell zielt explizit auf eine produktivitätssteigernde Wirkung ab und berücksichtigt arbeitswissenschaftliche sowie betriebswirtschaftliche Anforderungen. Durch Fallstudien und empirische Erhebungen werden konkrete Anwendungsszenarien und Empfehlungen für die Umsetzung der Digitalisierung in industriellen Betrieben aufgezeigt. Besonders hervorgehoben wird die Künstliche Intelligenz als nächste Stufe der technologischen Weiterentwicklung, die langfristig auch bionische Produktionsprozesse in Betracht zieht.KI-Generiert
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ZusammenfassungIn 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. -
Backmatter
- Titel
- Nutzung der Digitalisierung zur Produktivitätsverbesserung in industriellen Prozessen unter Berücksichtigung arbeitswissenschaftlicher Anforderungen
- Verfasst von
-
Prof. Dr. Marc-André Weber
- Copyright-Jahr
- 2021
- Verlag
- Springer Berlin Heidelberg
- Electronic ISBN
- 978-3-662-63131-7
- Print ISBN
- 978-3-662-63130-0
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-662-63131-7
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