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Industrie 4.0 – Vom Bediener zum Zuschauer? Teil 1

Im folgenden zweiteiligen Beitrag beschreibt Jan Groenefeld (Senior UX Designer, Lead Industry Solutions) die Auswirkungen von Smart Factories auf Bedienkontext und HMI.

Ergosign Industrie 4.0

Was ist die Industrie 4.0? – Die Revolution in Kurzform

Ob Bosch, Festo oder Trumpf – Die Großen der deutschen Industrielandschaft haben Potential und Tragweite für die eigene Produktion längst erkannt und forschen mit großzügigem Budget aktiv an diesem Thema. Industrie 4.0 gilt nach der Entwicklung von Dampfmaschine (18. Jh.), Fließband (19. Jh.) und elektronischer Steuerung (20. Jh.) als nächste industrielle Revolution. Doch was steckt dahinter?

Im Kern geht es um die Vernetzung von allem und jedem. Das „Internet der Dinge“ beschreibt im Kern die aktive und selbstständige Kommunikation von Maschinen und Geräten untereinander sowie mit dem zuständigen Bediener. Die Verschmelzung der virtuellen und physikalischen Welt wird dabei durch „Cyber-Physische-Systeme“ (CPS) erreicht. Im Verbund mit einer sogenannten „Smart Factory“ verfügt jedes dieser Geräte über entsprechend eingebettete Systeme und Sensorik, die über das Internet drahtlos miteinander kommunizieren können. Der aktive Datenaustausch wird in Echtzeit genutzt, um beispielsweise die Auftragssituation zu analysieren und Prozesse gegebenenfalls zu rekonfigurieren – wohlgemerkt weitestgehend ohne aktives Eingreifen des Bedieners. Die dezentrale Selbstorganisation (der Maschinen) steht klar im Mittelpunkt.

Interessant wird sein, welche Rolle der Mensch in diesem Konstrukt einnehmen kann und wird. Auch wenn selbstverständlich eine Zusammenarbeit zwischen den neuen „digitalen Akteuren“ und seinen Bedienern verfolgt wird, sind deutliche Änderungen im Aufgabenprofil des klassischen Maschinenführers zu erwarten. Die idealisierte Vision besteht in einer „natürlichen“ Mensch-Roboter-Kooperation, die über die bisherigen ausschließlich digitalen Befehlsketten hinausgeht.

Als Ausblick seien hier aktuelle Forschungen des Fraunhofer Instituts genannt: Hierbei wird Robotern mittels einer berührungssensitiven Ummantelung beigebracht, umsichtig und in gewisser Weise „fühlend“ auf Maschinenbediener zu reagieren, die in direkter Nähe arbeiten oder mit dem Roboter interagieren. Dies war unter sicherheitsrelevanten Gesichtspunkten vor kurzem noch undenkbar.

Veränderungen der Mensch-Maschine-Interaktion bei industriellen Anlagen – Künftig mehr Zeit für Kaffeepausen?

Die Frage nach der Kaffeepause ist sicherlich nicht vorzeitig zu beantworten. Abzusehen ist allerdings, dass der Bediener in seiner Entscheider-Hoheit augenscheinlich stark beschnitten wird. Wo der Maschinenbediener vormals aktiv geschaltet und gewaltet hat, werden viele Entscheidungen fortan von den Maschinen selbst getroffen. Dies kann zum Beispiel den Materialnachschub, die Fein-Justage von Maschinenparametern oder die kurzfristige Produktionsplanung betreffen.

Mit abnehmender Handlungskompetenz (sogenanntem „Deskilling“) besteht laut einem Artikel der IG Metall (Quelle: VDMA Nachrichten 03/13, S.26, „Qualität der Arbeit wird sich ändern“) zudem die Gefahr einer Entfremdung vom ursprünglichen Jobprofil. Zusätzlich kann die Vernetzung aller Cyber-Physischen-Systeme einen starken Anstieg der Bedienkomplexität bewirken. Daraus entstehen neue, teils sehr viel höhere Anforderungen an die Lern- und Aufnahmefähigkeit des Maschinenbedieners, wodurch schlussendlich der „Faktor Mensch“ fehleranfälliger wird.

Eine wichtige Anforderung wird zukünftig sein, mehrere Maschinen gleichzeitig überwachen zu können. Es ist zu vermuten, dass sich das Aufgabenfeld grundsätzlich eher überwachend und weniger eingreifend gestalten wird. Um das Monitoring über die Vielzahl von Maschinen und Herstellern garantieren zu können, gewinnt ein einheitliches User Interface Design deutlich an Bedeutung. Insbesondere Service-Techniker könnten von einem einheitlichen HMI-Ansatz profitieren und die Vielfalt der bislang benötigten Service Tools deutlich reduzieren.

Es besteht zudem die Gefahr, dass die starke Vernetzung sowie die Wirkungsweisen der Maschinen untereinander vom Bediener als intransparent empfunden werden. Dies geht mit dem unguten Gefühl eines Kontrollverlustes einher und muss durch eine optimierte Prozessvisualisierung und Führung im Fehlerfall wirkungsvoll abgefangen werden. 

Auf der Hand liegt, dass sich der künftige Anwendungskontext deutlich mobiler gestalten wird. Dem Grundgedanken von Flexibilität und Dezentralisierung einer Smart Factory Rechnung tragend, wird die Verbreitung von mobilen Eingabegeräten wie Smartphones und Tablets bei Maschinenbedienern deutlich zunehmen. Überwachung, Planung und Eingriff müssen in Zukunft von jedem Ort der Welt möglich sein. 

Mobile Geräte bringen zudem eine Reihe neuer Hardwareoptionen mit sich, die es ebenfalls anwenderfreundlich in den Bedienablauf zu integrieren gilt. Hierzu zählen Ortungsmechanismen auf Basis von NFC und GPS oder auch die Nutzung der (zumeist) integrierten Kamera für Dokumentationsaufgaben.


Alles in allem ist es eine schwierige Herausforderung – sowohl für den Maschinenbediener als auch für User Experience Designer. Erfahren Sie im zweiten Teil des Beitrags, wie Sie die industrielle Revolution 4.0 überleben und für einen anhaltenden Mehrwert sorgen.

Jan Groenefeld (Senior UX Designer, Lead Industry Solutions)