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Die Expertenrunde diskutierte die Anforderungen an den Ingenieur im Industrie-4.0-Zeitalter

Der Ingenieur im Zeitalter von Industrie 4.0

Dr. Alois Zoitl ist Leiter des Forschungsbereichs Industrieautomatisierung bei „fortiss“ in München

Dr. Dražen Veselovac ist geschäftsführender Oberingenieur am „Werkzeugmaschinenlabor“, einem Institut der RWTH Aachen

Rahman Jamal ist Global Technology & Marketing Director bei National Instruments

Dr. Jost Göttert vom Fachbereich Elektrotechnik der Hochschule Niederrhein in Krefeld

Alles wird smarter: Smart Factory, Smart Process, Smart Health, Smart Home, Smart Manufacturing, Smart Living usw. Bisher wurden immer die Anforderungen an die Technik thematisiert. Welche Anforderungen werden an den zukünftigen Ingenieur gestellt? Dieser Frage ging eine Expertenrunde auf dem Kongress VIP 2014 (Virtuelle Instrumente in der Praxis) nach.

Welche Anforderungen stellt Industrie 4.0 an die Menschen, die damit zu tun haben? Intensiv beschäftigt sich das Werkzeugmaschinenlabor (WZL), ein Institut der RWTH Aachen, damit. Dr.-Ing. Dražen Veselovac, geschäftsführender Oberingenieur am WZL: „Die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine steht im Zentrum.“ Er nennt das Kollaborations-Produktivität. „Die Kommunikation muss von Maschine zu Maschine, von Maschine zu Mensch und umgekehrt sowie auch von Mensch zu Mensch realisiert werden“, setzt Dr. D. Veselovac fort. Er gesteht dem Menschen dabei eine sehr wichtige Rolle zu: „Die als reine Daten vorhandenen Informationen aufzubereiten und zu verarbeiten ist in Zukunft die wichtigste Aufgabe der Fachkräfte.“ „Die Vision ‚Industrie 4.0‘ ist ein Synonym für die smarte Fabrik, die bereits in den 1980er-Jahren unter dem Begriff Computer Integrated Manufacturing thematisiert wurde“, so Rahman Jamal, Global Technology & Marketing Director bei National Instruments. „Allerdings ist die damalige Vision einer menschenleeren, automatisierten Fabrik gescheitert.“ Seiner Meinung nach lässt sich „der Mensch, der das Ganze gestaltet, nicht heraussubtrahieren. Denn der Mensch ist der Macher und Gestalter, der das Ganze lenkt.“ Eine Fabrik, die gänzlich ohne Menschen auskommt, gibt es demnach nicht. Es geht um den Wegfall von Routine-Aufgaben bei einer automatisierten Fabrik und neuen Aufgaben und Verantwortlichkeiten, die dabei auf den Menschen zukommen. „Für die kniffligen Aufgaben brauchen wir den Menschen, für die simplen Dinge haben wir die Automatisierungstechnik“, ergänzt Dr. Alois Zoitl, Leiter des Forschungsbereiches Industrieautomatisierung bei „fortiss“ in München. Er ist überzeugt, dass dabei die Usability eine wichtige Voraussetzung für die Smart Factory ist. Dr. Jost Göttert vom Fachbereich Elektrotechnik der Hochschule Niederrhein elektrotechnik-informatik/ in Krefeld meint dazu: „Wir müssen mit Technologie umgehen können, um einen Nutzen davon zu haben. Der Mensch muss lernen mit komplexen Systemen umzugehen.“ Daraus resultieren seiner Meinung nach auch Anforderungen an die Studiengänge, denn es müsse auch smarter ausgebildet werden.

Standardisierung und Flexibilisierung
Die Komplexität nimmt zu, Arbeit wird deutlich weniger standardisiert sein. Doch welche Anforderungen folgen daraus für den Mitarbeiter? „Das Allerwichtigste ist es, das Schubladendenken aufzugeben. Wir brauchen aber einen ganzheitlichen Ansatz“, so Dr. A. Zoitl. Als Beispiel nennt er die Mechatronik, in der viele Disziplinen zusammenkommen, die zu einem Ganzen zusammengefügt werden. Industrie 4.0 ist laut Dr. J. Göttert ein aktuelles Thema, das in den bisherigen Lehrplänen nicht vorkommt. In der Ausbildung müssen solche neue Entwicklungen kontinuierlich aufgenommen werden. Erforderlich sei auch ein neues Lernen: „Ein modulares Lernen ist gefordert, welches später in der Industrie angewendet werden kann.“ Dr. A. Zoitl bestätigt: „Die Ausbildung muss sich zu einem beständigen Weiterlernen entwickeln.“ Das „Verschulte“ müsse weg. R. Jamal verweist darauf, dass bereits eine Konvergenz zwischen verschiedenen Bereichen vorhanden ist. Als Beispiel nennt er das Smartphone: „Weder reine Software, noch reine Hardware bietet es vor allem ‚user experience.‘ Wir haben mit diesem Produkt bereits das Ergebnis der Konvergenz von Elektrotechnik, Physik, IT und Mechanik.“ Eine solche Konvergenz werde auch in der Ausbildung gefordert. Ganzheitliche Ansätze sind gefragt. „Die Einführung neuer Technologien ist im Consumer-Markt wesentlich weiter vorangeschritten“, entgegnet Dr. D. Veselovac. „In der Zukunft muss sich der Investitionsgüter-Markt dem Tempo des Consumer-Markts annähern. Consumer-Artikel lassen sich meist in der Produktion heute noch nicht anwenden.“ An seinem Institut an der RWTH Aachen gibt es Diskussionen über die Umgestaltung von Fakultäten zu Profilbereichen: „Wir müssen unsere Studenten dazu bringen, ein weiteres Blickfeld zu haben, um den Anforderungen der Zukunft gewachsen zu sein. Das geht nur über Interdisziplinarität.“ Dem stimmte Dr. J. Göttert zu: „Es geht um die Kollaboration verschiedener Bereiche, nicht um Konkurrenz. Wir müssen dafür sorgen, dass die Dinge, die wir in der Lehre bereitstellen, Interdisziplinarität ermöglichen.“

Interdisziplinarität versus Tiefe der Ausbildung
Führt erhöhte Interdisziplinarität in der Ausbildung zu einem Verlust der Tiefe des vermittelten Wissens? „Wir wollen den Studierenden eine fundierte Basis vermitteln“, so Dr. D. Veselovac. „Am Ende muss ein generelles Technologieverständnis da sein. Andererseits muss ebenso Wissen aus verschiedenen Bereichen zusammengeführt werden.“ Gesucht werden Fachleute, mit denen in einer Produktionsanlage die Produktivität insgesamt auf das nächste Level gehoben werden kann. „Die gute akademische Grundausbildung ist bei vielen jungen Leuten vorhanden“, ergänzt Dr. J. Göttert. „Wir haben aber veraltete Studiengänge.“ Angesichts der neuen Anforderungen der Industrie, die sich schnell entwickeln, folge die Ausbildung nur langsam. Hier sei auch eine Vertiefung der Kooperation gefragt. Laut Dr. A. Zoitl ist der Systems Engineer eine Lösung in diese Richtung: „Um eine Maschine, ein Produkt oder eine Anlage zu bauen, wirken viele Systeme zusammen und man wird immer wieder Spezialisten brauchen, die einen speziellen Bereich bis ins letzte Detail kennen, aber ebenso Spezialisten, die das Gesamtsystem im Überblick behalten und aus der speziellen Verbesserung das Optimale für das Gesamte herausholen.“ Aus Sicht der Lehre greift das Dr. D. Veselovac auf: „Die Neuorientierung der Lehre, das Suchen von Profilbereichen und die Kooperation unterschiedlicher Fakultäten im Rahmen eines Profilbereichs ist die softe oder Software-Seite der Umstrukturierung. Die Hardware-Seite wäre dann das, was wir gerade versuchen umzusetzen: der Aufbau eines Campus, auf dem unterschiedliche Cluster im Sinne der Kooperation von Forschungsinstituten gebildet werden. Zum Beispiel agieren Forscher und Industriepartner in Modellfabriken zusammen.“ Am Ende müsse gewährleistet sein, dass hoch qualifizierte Spezialisten mit denjenigen, die das Gesamtsystem überblicken und verantworten, kommunizieren können. R. Jamal nennt in diesem Zusammenhang das Phänomen der MOOC, der Massive Open Online Course Development. Als Beispiel nennt er Kurse im Internet, an denen National Instruments und die Universität Berkeley beteiligt sind. Allerdings löst laut Dr. J. Göttert das Internet nicht das Problem der Ausbildung: „Der Praxisbezug muss gewährleistet werden.“ Deutschland habe hier bei den Fachhochschulen und dem dualen Studium einen guten Weg beschritten. Dieser Weg sei jedoch langsam und statisch. Die Herausforderung besteht darin, die Schnelligkeit von neuen Kursen, die online zur Verfügung stehen, mit der klassischen Ausbildung in Einklang zu bringen. „Man muss aufpassen, dass man nicht zu viel Energie in zu viele Diskussionen hineinsteckt und das Wesentliche zu kurz kommt“, so Dr. J. Göttert weiter. „Am Ende muss ein Ingenieur stehen, der die Probleme in der Tiefe versteht und das System zur Gänze beherrscht.“ Dies geht auch nicht ohne permanente Weiterbildung. „Auch für die Weiterbildung muss ein Grundstock an Ausbildung und Verständnis vorhanden sein“, schließt Dr. A. Zoitl an.

Technik und Business
„In den USA gibt es einen Trend, der nicht nur auf die Gewinn- Maximierung zielt. Dieser ‚conscious capitalism‘, oder bewusste Kapitalismus, stellt den Menschen als Gewinner in den Vordergrund“, betont Dr. J. Göttert. Ergänzend warnt R. Jamal in Bezug auf die deutsche Automobilindustrie: „Wer sagt denn, dass die klassischen Marken in Zukunft die Gewinner sein werden? Tesla ist ein typisches Beispiel. Hier kamen Geld und eine gute Idee zusammen und schon steht man in Konkurrenz zu den klassischen Automobilbauern.“ Google und Yahoo stehen ebenfalls in den Startlöchern. „Hier besteht die Gefahr, dass klassische deutsche Unternehmen in Zukunft abgehängt werden“, setzt R. Jamal fort. Daher werden neue Technologien gefördert.“ Dr. A. Zoitl ergänzt: „In Deutschland fokussieren wir sehr stark auf Technologie, zu wenig auf den Kunden und die ‚user experience‘. Wir müssen uns von der rein technologischen Sichtweise verabschieden. Auch Psychologen, Soziologen und Designer müssen ins Boot geholt werden. Nur gemeinsam können für Alle nutzbringende Technologien entwickelt werden.“ Als Beispiel führt Dr. D. Veselovac an, wie ein Konstruktionsproblem als Preisfrage in das Internet gestellt wurde. Ein Student aus den Philippinen hatte die beste Problemlösung entwickelt, den Preis gewonnen, und die Produktion wurde aufgenommen. Spezialisten wird es auch in Zukunft geben, allerdings wird sich die Art der Kommunikation und Interaktion ändern. „Das Vernetzen lernen und neue Kompetenzen erwerben“ ist für ihn ein wesentlicher Aspekt: „Das Applikationswissen ist schon vorhanden und muss mit anderen Kompetenzen, auch soziologischen und psychologischen, zusammengeführt werden. An dieser Stelle gibt es noch Nachholbedarf.“ Zusätzlich ist das interkulturelle Agieren wichtig. „Industrie 4.0 muss für den Menschen da sein“, stellt Dr. J. Göttert heraus. „Die Produkte werden von Menschen für Menschen entwickelt. Wir brauchen keine Technokratie, die sich hinter ihrer Technologie verbirgt.“ Dies habe auch Auswirkungen auf die Ausbildung: „Ein individuelles Eingehen auf die Studierenden ist wichtig, die klassische Hörsaalsituation passé. Mit verstärktem Individualismus muss mehr Service, Kundenorientierung und Miteinander einhergehen.“ Er setzt fort: „Der Ingenieur soll auch in Zukunft der Problemlöser sein; er muss neue Werkzeuge bekommen und diese beherrschen lernen. Dazu muss er sehr breit ausgebildet werden, um die Komplexität von Problemen und Sachzwängen verstehen und kommunizieren zu können.“ R. Jamal bekräftigt dies: „Unsere Philosophie lautet: ‚Die Erfinder von morgen sind die Anwender‘. Wir stellen nur die Plattform und die Werkzeuge bereit. Von unseren weltweit mehr als 35.000 Kunden erfahren wir regelmäßig, welche Werkzeuge und Anwendungen neu- und weiterentwickelt werden müssen und setzen diese Erfahrung in Innovationen um.“ Die heutige Generation Y agiert aufgrund der Möglichkeit zur ständigen Kommunikation anders. „Das müssen wir erkennen und adressieren“, schließt er ab. (hz)

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