Der Mensch und seine Maschine

Facharbeiter in der Produktion

Bei Siemens arbeiten Mensch und Maschine Seite an Seite. Sieht so die Zukunft der Arbeit aus?

Im Siemens Gerätewerk ­Erlangen (GEW) arbeiten sie in kleinen Arbeitszellen direkt nebeneinander: Mensch und Maschine. Frequenzumrichter werden montiert, Ventilatoren und Kühlkörper in ein Gehäuse gesetzt und anschließend mit vier Schrauben montiert, mehrere Hundert Mal pro Tag. Während die Maschine diese langwierigen und eintönigen Prozesse ohne Pause übernehmen kann, wird der Fach­arbeiter entlastet. Von Konkurrenz oder der oft herbeigeredeten Übernahme durch Roboter fehlt hier jede Spur. Es steht gegenseitige Arbeitsergänzung auf dem Programm. Hier bietet die „Industrie 4.0“ einen ersten Einblick in die Zukunft – ohne Schreckensszenarien.

„Wir stellen hier zwei Produkt­linien her: einerseits Steuerungen – Control Units –, die Werkzeug- und Produktionsmaschinen antreiben. Andererseits Frequenzumrichter, mittels derer Strom derart model­liert wird, das Elektromotoren gesteuert werden können“, sagt Stephan Schlauß, seit August Werksleiter der Siemens Division Digital Factory (Motion Control) in Erlangen. Davor hatte er von 2011 bis 2017 die Werk- und Standortleitung bei Siemens Low Vol­tage & Products in Regensburg inne. Schlauß weiß also um die ­Abläufe innerhalb von Gerätewerken Bescheid. In Erlangen findet keine Massenproduktion statt: Je nach Produktfamilie werden im Jahr zwischen wenigen Hundert und mehreren Tausend Stück hergestellt. Kern ist das Make-to-order-Geschäft (MTO): Produziert wird erst, wenn der Kunde bestellt hat. Dazu zählen primär Werkzeug- und Produktionsmaschinenhersteller.

Gerätewerk – allein der Begriff ist trügerisch. Dabei kommen nämlich automatisch Bilder von verstaubten und langweiligen Maschinen und Anlagen auf. Dabei verfolgte bereits Schlauß’ Vorgänger, Manfred Kirchberger, eine Transformationsstrategie. „An diesem Standort wurde bereits sehr früh begonnen, mittels moderner Lean-Philosophien zu ­arbeiten – das heißt, neue Technologien einzusetzen“, erklärt Schlauß. Das bedeutet: Einsatz von virtueller Produktgestaltung und -planung. Oder die Nutzung von 3-D-Druck sowie intelligenter, durchgängiger Datenauswertung. „Als Basis dient die flexible Automatisierung. Damit ist es möglich, in der Produktion agil zu sein“, sagt Schlauß. Die vollautomatische Produktion ist für das Siemens Gerätewerk hingegen keine Option. Zu geringe Stückzahlen werden dazu hergestellt, reine Handarbeit wäre aber wiederum auch zu teuer.

Und hier kommen wieder die Roboter ins Spiel: ­Leichtroboter, um genau zu sein, etwa vom dänischen Industrieroboterhersteller Universal Robots oder dem Augsburger Hersteller Kuka. Über 1.000 Mitarbeiter arbeiten im Werk Erlangen, „bei einzelnen Stationen arbeiten Roboter und Arbeitnehmer nebeneinander“, so Schlauß. Und weiter: „Wir ersetzen sukzessive schwergängige Tätigkeiten durch Robotik. Nämlich bei jenen, die belastend und wiederholend sind. Dadurch steigern wir einerseits das Qualitätslevel, andererseits werden Mitarbeiter bei jenen Arbeiten entlastet, die langfristig zu körperlichen Beschwerden führen können.“

Nicht nur im Produktionsprozess muss das Zusammenspiel zwischen Roboter und Mensch ­funktionieren, auch einen Schritt davor, bei der Programmierung. Dies ist laut Schlauß recht einfach ­ausgestaltet. Denn dafür, dass die Roboter einsatzbereit gemacht werden, ist kein Studium notwendig. Vielmehr setzt Siemens auf Facharbeiter wie Elektriker, die dies nach einer Grundausbildung beherrschen. Die entsprechenden Automatisierungs- und Digitalisierungstools, um den Roboter arbeitsfit zu machen, stammen dabei von Siemens. „Es sind keine jahrelangen Roboter-Programmier­kenntnisse notwendig, um die Maschinen zu bedienen. ­Dadurch fördern wir auch den kreativen Teil der Mitarbeiter und es entfallen Berührungsängste.“

Damit spricht der Werksleiter einen springenden Punkt an: jenen der Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Diese wird durch neueste Technologien immer intuitiver und facettenreicher. Einige davon sind bereits Standard, etwa Apples Multi-Touch-­Gesten, die bereits 2004 ihren Anfang nahmen. User setzen mehrere Finger ein, um Befehle auszuführen. Daneben ist die verbale Kommunikation im Wachsen begriffen. Dies zeigt sich auch bei den immer stärker in Anspruch genommenen Sprachassistenten wie Apples Siri oder Amazons Alexa. Eine ­spezielle Herausforderung wird auch die Kommunikation in ­einem anderen Bereich darstellen: die Car-to-Car- beziehungsweise Car-to-X-Kommunikation selbstfahrender Autos. Daran arbeiten große Autobauer wie BMW oder Mercedes-Benz bereits.

Die nächste Stufe ist dann mit mehreren Kommunikationsebenen verbunden: Emotionen, Mimik und Gestik, visuelle Reize. Je nach Einsatzbereich wird eine andere davon für die Roboter wichtig sein. In der Pflege sind Reaktionen auf Berührungen so unerlässlich wie Sprachbefehle, in der Fabrik sind Zweitere aufgrund des Lärms hingegen wenig zielführend. Insgesamt stellen sich bei dieser Thematik naturgemäß mehrere Fragen: Was, wenn die essenzielle Kommunikationsschnittstelle ausfällt? Wie wird garantiert, dass die Maschine nicht irgendwann ihre eigene Sprache entwickelt und nicht mehr auf den Menschen reagiert?

Michael Dorr ist Professor am Lehrstuhl für Mensch-Maschine-­Kommunikation an der Technischen Universität München. Der studierte Informatiker forscht an der Schnittstelle zwischen menschlichem und maschinellem Sehen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Modellierung von Augenbewegungen und selektiven Aufmerksamkeitsprozessen in komplexen Umgebungen. Dorr: „Es ist wichtig, zwischen Aktion und Interaktion zu unterscheiden. Für eine Kommunikation muss man nach meinem Verständnis nicht unbedingt aktiv interagieren. Wir arbeiten viel mit Machine Learning, dass der PC also nur ‚zuhört‘ – über Sensorik, Audio oder visuelle Reize.“ Maschinen sollten also fähig sein, eigene Rückschlüsse durch natürliche menschliche Verhaltensformen zu ziehen. Der Professor nennt ein Beispiel: die Mimik. Ziel sei nicht, die Maschine dadurch zu „vermenschlichen“, dass diese etwa ihre Augenbrauen runzeln könne, so Dorr. Viel eher soll der Roboter in der Lage sein, diese Mimik beim Menschen interpretieren zu lernen, etwa in der Altenpflege. „Die Emotion ist wichtig für das Verständnis, weniger in der Synthese.“ Deshalb schätzt Dorr auch den Weg zu wirklich humanoiden Robotern noch als einen weiten ein: „Welchen wirtschaftlichen Nutzen hat es, wenn der Roboter Zweifel äußern kann?“

Wenn aber Computer immer intelligenter werden und uns besser verstehen, läuft der Mensch nicht Gefahr, dies bald nicht mehr zu können? „Früher gab es noch alleinige Benutzerschnittstellen wie den Desktop oder die Maus und Tastatur, die nach gewissen Grundregeln funktioniert haben. Heute wird dies aber aufgeweicht, es gibt sehr viele mobile Endgeräte und Software in der Cloud. Sie wird ständig aktualisiert – ohne dass es der Nutzer mitbekommt.“

Im Bereich der industriellen Fertigung versteckt sich hinter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ der Wunsch nach einer Verschmelzung von IT und Produktion. Maschinen, Sensoren, Menschen und Anlagen sind miteinander vernetzt und kommunizieren über das Internet of Things (IoT) miteinander. Die „Fabrik der Zukunft“ soll dementsprechend ausgestaltet sein.

Der Trend wird wenig überraschend auch von massiven Investi­tionen begleitet: Laut dem Daten­anbieter Statista werden die Umsätze im Bereich Industrie 4.0 (Geschäft mit Hardware, Software und IT-Services) in Deutschland von 5,8 Milliarden € im Jahr 2017 auf mehr als 7,1 Milliarden € 2018 steigen. Am stärksten wächst dabei das Segment Maschinen- und Anlagebau, gefolgt von der Automobilbranche. In Erlangen findet indes (noch) keine Kommunikation zwischen Robotern oder zwischen Maschinen und Produkten statt. Das Eingreifen der Robotik ist also mehr eine technische Assistenz. Eine, die laut Werksleiter Stephan Schlauß gut angenommen wird. „Die Akzeptanz unter den Mitarbeitern ist hoch. Auch, da die Entscheidungsprozesse beim Menschen liegen. Die Thematik Mensch-Maschine bildet einen fließenden Übergang. So stammen bei gewissen Arbeitsschritten 80 Prozent von Robotern, die intelligenten restlichen 20 Prozent werden vom Menschen bedient.“

Das könnte sich in Zukunft aber, wenn schon nicht komplett ­drehen, so zumindest aufweichen. Denn gemeinsam mit Forschungseinrichtungen und Universitäten forscht Siemens an künstlicher Intelligenz (KI). Mittels Sensorik und intelligenter Infrastruktur könnten damit in Zukunft weitere Arbeitsschritte automatisiert werden. Dabei ­befindet man sich laut Schlauß „deutlich weiter als in der Vorentwicklungsphase“. So gebe es bereits ­konkrete Anwendungs­fälle, die in Kleinserie schon ihre Tauglichkeit bewiesen hätten – etwa wenn es um die Farb­erkennung von Produktions­teilen geht. Bei hohen Kontrasten sei dies für die Robotik gut erkennbar.

Wie viel Geld die Siemens Division Digital Factory (Motion Control) dafür springen lässt – auch für die gesamte Robotik-Implementierung im Gerätewerk –, verrät Schlauß nicht. Bleibt die Frage: Kommt auch bei Siemens einmal eine vollkommen automatisierte Werkstatt? „Durch die Industrie 4.0 werden sich Jobprofile verändern, es wird vieles zunehmend elektronisch. Das gab es bei vergangenen Revolutionen auch schon. Aber die Arbeit an sich wird sich nicht verändern“, schließt Schlauß.

Dieser Artikel ist in unserer November-Ausgabe 2017 „Lernen" erschienen.

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Editorial Team

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