Selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität

Im Forschungsprojekt »KapaflexCy« wird eine selbstorganisierte Steuerung entwickelt, die es Unternehmen erlaubt, ihre Produktionskapazitäten unter direkter Beteiligung der ausführenden Mitarbeiter hochflexibel, kurzfristig und unternehmensübergreifend zu steuern.

Projekt - KapaflexCy

Selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität in Cyber-Physical-Systems

Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von CPS-Werkzeugen, Einführungsstrategien und Konditionierungsmethoden für eine selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität, die Unternehmen in die Lage versetzen, den Einsatz ihrer Produktionskapazitäten unter direkter Beteiligung der ausführenden Mitarbeiter hochflexibel, kurzfristig, koordiniert und unternehmensübergreifend zu steuern.

Flexible Arbeitszeitmodelle und Beschäftigungsformen sind bereits heute gängig. Stammarbeitskräfte erhalten Gleitzeitkonten, Betriebszeiten werden um Zusatzschichten verlängert, Teilzeitkräfte und Aushilfen sind kurzfristig abrufbar, Zeitarbeitskräfte gleichen saisonale Schwankungen aus. Die notwendige kurzfristige Personaleinsatzsteuerung erfolgt dann auf dem kurzen Dienstweg: Teamleiter und Schichtführer kommunizieren täglich mit ihren Arbeitskräften, den Personalbetreuern, weiteren Teamleitern und Zeitarbeitsfirmen.

Im Forschungsprojekt KapaflexCy wird eine neue, Kapazitätssteuerung entwickelt, die auf einer Selbstorganisation beruht. Die heute üblichen vertikalen Anweisungskaskaden »von oben nach unten« werden ersetzt durch horizontale Entscheidungen in und zwischen Arbeitsgruppen.

Teamleiter oder Schichtführer sollen nicht mehr mühsam bei allen Mitarbeitern Schichtänderungen aushandeln. Einfacher und schneller geht es zukünftig mit mobilen Smartphones und Social-Media-Methoden. Bei Schichtänderungen erhalten alle beteiligten Mitarbeiter Einsatzanfragen. Quasi in »Echtzeit« entscheiden sie dann via Gruppenabstimmung, wer die Zusatzdienste erbringt. So sind die Produktionsmitarbeiter zukünftig aktiv in Entscheidungen zur Einsatzplanung eingebunden und erhöhen in Eigenverantwortung die Flexibilität des Unternehmens und gewinnen selbst ein Stück Zeitautnomie zurück.

Projektansatz

Cyber-Physische Systeme (CPS) werden Produktionsabläufe flexibilisieren und beschleunigen. In einer zukünftigen Indutrie 4.0  reagieren intelligent vernetzte Objekte und autonome Steuerungen in Echtzeit auf Kundenanforderungen. Mobile Kommunikationsgeräte werden Produktionsmitarbeitern flexible Arbeitsformen ermöglichen.

Im Projekt KapaflexCy nutzen wir Smartphones in Verbindung mit einem CPS als zentralem Kapazitätsbroker, um Mitarbeiter über anstehende Arbeitseinsätze selbstverantwortlich abstimmen zu lassen.

Motivation

Die Produktion kundenindividueller Produkte verlangt nach ständiger Erhöhung der Dynamik, Wandlungsfähigkeit und Kundenorientierung. Eine herausragende Stärke des Produktionsstandorts Deutschlands besteht darin, technisch anspruchsvolle Produkte höchster Qualität schneller und zuverlässiger herzustellen, als dies dem globalen Wettbewerb möglich ist. Voraussetzung hierfür ist höchste Flexibilität – sowohl der Produktionsanlagen, als auch des eingesetzten Personals. Dies erfordert eine möglichst echtzeitnahe Steuerung des flexiblen Personaleinsatzes.

Die neue, selbstorganisierte Kapazitätssteuerung

  • verkürzt für Unternehmen die Reaktionszeit bei schwankender Auftragslage und volatilen Märkten, 
  • vermeidet unproduktive Zeiten und nutzt Produktionskapazitäten effektiv, 
  • reduziert den Aufwand für die Kapazitätssteuerung, 
  • motiviert Mitarbeiter durch eine flexible und selbstbestimmte Arbeitszeitgestaltung

Die Mitarbeiter

  • erleben eine transparente Personaleinsatzplanung, 
  • stimmen ihre Einsatzzeiten untereinander ab und gleichen so Belange von Arbeit, Familie und Freizeit besser aus

Das Projekt wird neue Formen der Kapazitätsflexibilität durch den Einsatz von Echtzeit-CPS-Daten, Mobilgeräten und Web 2.0-Technologien anwendungsnah aufzeigen. Dadurch wird die Grundlage geschaffen für neue Produkte und Dienstleistungen im Wachstumsmarkt kurzfristig flexibler Personaleinsatzplanung.

Zukunftsprojekt »Industrie 4.0« der Bundesregierung

Hohe Löhne und Gehälter sowie anspruchsvolle Umweltstandards verhindern, dass sich die produzierenden Unternehmen unseres Landes auf einen  reinen Preiswettbewerb einlassen können. Schon lange werben sie mit hoher Qualität und durchdachten Produkten weltweit um Kunden. Doch im globalen Wettbewerb holen andere Anbieter auf dem Weltmarkt auf. Sowohl Konsumprodukte als auch Investitionsgüter werden nun immer stärker differenziert und unterliegen unvorhersehbaren Bedarfsschwankungen. Produktions- und Logistikprozesse müssen diesen Anforderungen dynamisch begegnen. Zentral gesteuerte Systeme sind Stand der Technik in der Produktion.

Cyber-Physische Systeme (CPS) erfüllen die Dynamikanforderungen weitaus schneller und feinfühliger. Diese verfügen über intelligente Sensoren zur Wahrnehmung ihrer Umwelt und über Aktoren, mit denen sie diese beeinflussen können. Cyber Physische Systeme können in Produkte, Maschinen und Anlagen integriert werden, die sich nun durch Selbstoptimierung und Rekonfiguration an sich ändernde Aufträge und Betriebsbedingungen anpassen können. Dies ist ein Paradigmenwechsel in der Produktion, der durch die Fördermaßnahme „Intelligente Vernetzung in der Produktion“ beschleunigt werden soll. Mit dem ressortübergreifenden Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ wird sich Deutschland zum Leitanbieter für Cyber-Physische Systeme entwickeln.

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept »Forschung für die Produktion von morgen« gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

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Begleitforschung

Fraunhofer IAO

Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO)

Nobelstr. 12
70569 Stuttgart

Universität Stuttgart
Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT)
Keplerstr. 7 

70174 Stuttgart

Anwender

Flughafen Stuttgart GmbH

Flughafen Straße 43
70629 Stuttgart

Kaba GmbH

Albertistr. 3
78056 Villingen-Schwenningen

BorgWarner Ludwigsburg GmbH

Mörikestraße 155
71636 Ludwigsburg

Bruker Optik GmbH

Rudolf Plank Straße 27
76275 Ettlingen

seca GmbH & Co. KG

Hammer Steindamm 9-25
22089 Hamburg

Introbest GmbH & Co. KG

Höhenstr. 17
70736 Fellbach

Vermarkter

SAP AG

Dietmar-Hopp-Allee 16
69190 Walldorf

Kaba GmbH

Albertistr. 3
78056 Villingen-Schwenningen

Trebing+Himstedt Prozeßautomation GmbH & Co. KG

Wilhelm-Hennemann Str. 13
19061 Schwerin

Hier finden Sie eine Auswahl der öffentlichen Auftritte und Publikationen des Projekts KapaflexCy.

 

Vortragsreihe Smartphone statt Stechuhr

Vortragsreihe Produktionsarbeit der Zukunft

Welche Rolle spielt der Mensch im hochtechnologisierten Umfeld einer Industrie 4.0? Vortragsreihe von Dr. Stefan Gerlach zur Produktionsarbeit der Zukunft.

Hannover Messe Industrie, 08. bis 12. April 2013

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Präsentation des Projekts auf dem Hauptstand der Fraunhofer Gesellschaft

 

09. April 2013 | 13.30 bis 14 Uhr | Messe Forum Industrial IT

Herr Steffen Himstedt, Geschäftsführer von Trebing + Himstedt Prozeßautomation GmbH & Co. KG, referiert zum Thema "Vernetzte, selbstorganisierte und flexible Personaleinsatzplanung für eine effiziente Produktion"

Dissertationspreis für Moritz Hämmerle

Dr. Moritz Hämmerle überzeugt die WGAB-Jury mit Dissertation zu Personalflexibilität 

 

Produzierende Unternehmen haben große Probleme, den steigenden Bedarf nach flexiblem Personaleinsatz zu erfüllen. In seiner Dissertation entwickelte Dr. Moritz Hämmerle eine Methode, welche die Auswahl passender Instrumente zur Umsetzung der Flexibilitätsanforderungen erleichtert – und erhält dafür den Dissertationspreis der WGAB.    

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Dissertation: Methode zur strategischen Dimensionierung der Personalflexibilität in der Produktion

Wirkungsbewertung von Instrumenten zur Flexibilisierung der Personalkapazität im volatilen Marktumfeld

 

Das Ziel dieser Arbeit ist es, für Unternehmen mit Produktion am Hochlohnstandort Deutschland eine Methode zur strategischen Dimensionierung des Einsatzes von Personalflexibilitätsinstrumenten in der Produktion zu entwickeln. Durch eine strategisch dimensionierte Personalflexibilität wird, im Gegensatz zur heutigen Situation, in den Produktionsunternehmen ein effizienter flexibler Personaleinsatz möglich. Die Schwankungen des Personalkapazitätsbedarfs können so besser und wirtschaftlicher abgedeckt werden als bisher. Als Lösungsansatz wird die mathematische Dimensionierung verschiedener Flexibilitätsalternativen in einem Simulationsmodell und deren multidimensionale Bewertung genutzt. Dies macht transparent, wie gut unterschiedlich kombinierte Flexibilitätsinstrumente die Schwankungen eines strategischen Marktszenarios über mehrere Monate bzw. Jahre kompensieren. Darüber hinaus können so die unternehmensindividuell passenden Flexibilitätsinstrumente ermittelt und ihr Nutzungsumfang bestimmt werden.    

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Abschlussbericht: Selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität in Cyber-Physical Systems

Als Produktionsstandort besitzt Deutschland die herausragende Stärke, technisch anspruchsvolle und qualitativ hochwertige Produkte schneller und zuverlässiger als weltweite Wettbewerber herzustellen. In einer vernetzten 4.0-Produktion passen sich Produkte, Maschinen, Anlagen und die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter dynamisch an aufkommende Veränderungen an. Voraussetzung hierfür ist höchste Flexibilität - sowohl der Produktionsanlagen als auch des eingesetzten Personals. Eine schlanke Produktion am Puls des Kunden erfordert es, den flexiblen Personaleinsatz möglichst echtzeitnah zu steuern. Starre Anwesenheitszeiten von 7-16 Uhr sind somit Relikte der Vergangenheit. Zukünftig stimmen Arbeitsgruppen ihre Einsatzzeiten per Smartphone ab. Eigenverantwortlich, kurzfristig, flexibel. Gearbeitet wird nach Bedarf, also dann, wenn der Kunde ordert. Um den Personaleinsatz in der Produktion kurzfristig, hochflexibel und unternehmensübergreifend zu steuern, wurde im Forschungsprojekt "KapaflexCy" eine selbstorganisierte Kapazitätssteuerung entwickelt. Sie erlaubt es Unternehmen, ihren ausführenden Mitarbeitern mehr Selbstverantwortung zu geben, indem diese sich bei Entscheidungen zu flexiblen Arbeitseinsätzen direkt beteiligen, ohne einen Mittler zwischenzuschalten.

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Bundesarbeitsministerin Andrea Nahles informiert sich bei KapaflexCy über Arbeiten 4.0

Bei einem Besuch des Industrie 4.0 Preisträgers und KapaflexCy-Projektpartner BorgWarner in Ludwigsburg läßt sich die Bundesministerin für Arbeit und Soziales am 27. Juli 2015 auf Ihrer Sommerreise die KapaflexCy App erläutern.

Gemeinsam mit Baden-Württembergs Wirtschaftsminister Nils Schmid und der Bundestagsabgeordneten Katja Mast verfolgt Andrea Nahles aufmerksam und live, wie Mitarbeiter ihre Arbeitseinsätze mit der KapaflexCy App eigenverantwortlich abstimmen.

»Das ist ja cool und wirklich sehr einfach zu bedienen« stellt Andrea Nahles fest. Flexible Arbeitszeiten sind im Bürobereich üblich und sollten zukünftig auch die Produktionsarbeit attraktiver gestalten, findet sie.

MdB Katja Mast, BorgWarner Fertigungsleiter Michael Berner, KapaflexCy-Projektkoordinator Dr. Stefan Gerlach, Fraunhofer-IAO Institutsleiter Prof. Dr. Wilhelm Bauer, BM Andrea Nahles, BorgWarner Geschäftsführer Werner Steck

Industrie 4.0 Award für BorgWarner Ludwigsburg GmbH

KapaflexCy Projektpartner erhält Auszeichnung für innovative Arbeitsorganisation.

Glückwunsch zum Industrie 4.0 Award!

BorgWarner steuert seit April 2014 den Personaleinsatz kurzfristig und flexibel mit der KapaflexCy App. Für seine innovative Arbeitsorganisation wird das Unternehmen ausgezeichnet von der Zeitschrift Produktion und den ROI Management Consultants. Die Preisverleihung erfolgte am 2. Dezember 2014 auf dem 2. Fachkongress Industrie 4.0 in Amberg.

zur Pressemitteilung

KapaflexCy auf der Hannover Messe 2013