Dieser Beitrag postuliert die Notwendigkeit für eine genauere Betrachtung des Instandhalters und seiner Arbeitsumgebung in einer digitalisiert(er)en Produktion.

Die Digitalisierung in der Produktion ist für Instandhalter eine riesige Chance. Wenn nicht jetzt, wann dann ist der Zeitpunkt gekommen, um das Rollenverständnis weg vom Kostenverursacher hin zum Wertschöpfer zu schaffen. Warum? Nun, schaut man sich die Erwartungen produktiver Betriebe an die Digitalisierung an, so findet man:

• Wertschöpfung effizienter gestalten
• nachhaltigerer Umgang mit vorhandenen Ressourcen
• Störungen im Betriebsprozess vermeiden bzw. besser steuern.

All diese Überpunkte werden wesentlich durch den Instandhalter, respektive Asset Manager beeinflusst. Trotz dieser bedeutsamen Rolle dieser Person für die erfolgreiche Umsetzung einer Digitalisierungsstrategie in den produzierenden Unternehmen, sind ihre menschlichen Anforderungen und Rahmenbedingungen in diesem Veränderungsprozess bisher nur sehr begrenzt betrachtet oder gar wissenschaftlich analysiert worden. Vielmehr sind die vielzähligen Beiträge zum Thema „Industrie 4.0“/ „Digitalisierung in der Produktion“/ „smart factory“ stark technikgetrieben. Fragen zur Auslegung von Sensorik, Kommunikations- und Datenmanagement, Software und Robotik stehen aktuell im Vordergrund. (u.a. Bauernhansel/Hompel/Vogel-Heuser, 2014; Schäfer/Pinnow, 2015). Lediglich in der Betrachtung der MMI (Man-Machine-Interfaces/ Benutzerschnittstelle) sind tiefergehende Betrachtungen erfolgt. (u.a. Gorecky/ Schmitt/Loskyll, 2014; Gorecky/ Meixner, 2011; Osterbauer/ Lackner/ Weinberger, 2010; Hassenzahl/ Beu/ Burmester, 2001).

Instandhaltung 4.0 als soziotechnisches System
Wie für die Produktionsmitarbeiter so gilt auch für den Instandhalter ein zunehmender Einfluss technischer Komponenten auf seine Arbeitsweise. Die Einführung cyber-physicher Systeme (CPS) (u.a. acatech, 2011; Geisberger/ Broy, 2012) als ein wesentlicher Möglichmacher der digitalen Produktion spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Um entsprechend den Menschen für eine Instandhaltung 4.0 zu gewinnen und damit seiner Rolle in einer digitalisierten Produktion und Instandhaltung gerecht zu werden, muss zunächst ein grundlegendes Verständnis für das Zusammenspiel technischer und sozialer Komponenten in Form eines sozio-technischen Systems (vgl. Hirsch-Kreinsen/ Hompel, 2015) geschaffen werden. Nur wenn es gelingt, Arbeits- und Technikgestaltung aufeinander abzustimmen, können die Erfolgspotentiale einer Instandhaltung 4.0 gehoben werden.
Abbildung 1 macht deutlich, dass es, neben einer ausgereiften Technik (technologisches Teilsystem) für eine Instandhaltung 4.0, entsprechend ausgelegter Prozesse (organisatorisches Teilsystem) und einer angepassten Arbeitsplatzgestaltung (personelles Teilsystem) bedarf. Der Mensch in der Industrie 4.0 muss in immer selteneren, dafür immer komplexeren Situationen richtige Entscheidungen treffen und entsprechende Handlungen ausführen. Genau dann, wenn hinterlegte Algorithmen scheitern, muss er den bis dahin selbständigen Arbeitsprozess übernehmen und oftmals rein auf Anlagendaten ohne Kenntnis des Prozesszustandes (fehlende „situation awareness“) vgl. Bainbridge, 1983; Nof, 2009) Maßnahmen definieren. Daraus und aus der Einflussnahme autonomer Produktionsanlagen und -prozesse auf die Aufgaben des Instandhalters resultieren sehr oder gar zu anspruchsvolle Arbeitssituationen (Nullmeier/Dietrich, 2015). Dies gilt es bei der Umsetzung einer smart Factory und damit einer Instandhaltung 4.0 zu bedenken. Aus der Veränderung der Instandhaltungsarbeit resultierende Risiken gilt es vorausschauend zu minimieren, hilfreich hierbei ist eine Analyse der menschlichen Zuverlässigkeit (engl. HRA) (vgl. Hollnagel, 1998; Sharit, 2008), die in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Prozesse und Techniken im soziotechnischen System durchzuführen ist.
Dass die Betrachtung des Instandhalters in einer smart factory von besonderer Relevanz ist, erklärt sich durch den geringen repetitiven Charakter seiner Tätigkeiten. Im Zuge der Automatisierung und Digitalisierung der Prozesse, insbesondere durch die Einführung von sich eigenständig steuernden, optimierenden und konfigurierenden Produktionssystemen (vgl. CPS) fallen automatisierbare Prozesse und Arbeitsaufgaben weg. Diese Aufgaben befinden sich aber vorrangig im Produktionsbereich. Im Aufgabenfeld der Instandhaltung trifft dies lediglich auf Routinetätigkeiten der Wartung und der Inspektion zu. Letzteres wurde bereits im Laufe der vergangenen Jahre durch Einführung von Condition Monitoring und Remote Service Lösungen umgesetzt. Und auch die Automatisierung wiederkehrender Wartungsarbeiten ist nur bei einer Vielzahl gleicher Anlagen ökonomisch sinnvoll. Durch das geringe Automatisierungs- und Rationalisierungspotential ist es umso mehr von Bedeutung, den Instandhalter als die tragende Säule in einer Instandhaltung 4.0 zu verstehen und zu unterstützen.

Rollenvielfalt und Herausforderungen in der Instandhaltung
Der Instandhalter trägt als „letzte Instanz“ in der Sicherstellung einer erfolgreichen Wertschöpfung eine enorme Verantwortung. Sein Arbeitsfeld ist durch eine hohe Heterogenität geprägt, zum einen bedingt durch die Vielzahl z.T. technologisch sehr unterschiedlicher Anlagen und zum anderen durch die Vielzahl der Arbeitssituationen. Dies gilt umso mehr, wenn der Instandhalter als Dienstleister in verschiedenen Unternehmen tätig ist, und dazu neben seiner fachlichen Expertise auch eine ausgeprägte Dienstleistungsmentalität gefragt ist.

Damit lässt sich das Arbeiten des Instandhalters als kommunikatives, „kreatives, improvisatorisches Handeln auf Basis von Erfahrungswissen, logischen Überlegungen und Vertrauen auf das intuitive Gespür“ (acatech, 2015) zusammenfassen.
Neben diesen grundsätzlichen Rahmenbedingungen für das Arbeiten in der Instandhaltung, steht die Instandhaltung wie in weiten Teilen des produzierenden Gewerbes vor folgenden Herausforderungen:

• ungünstige Alterstruktur in der Instandhaltung. So sind laut VDI-Umfrage 2015 ca. 60% der Betriebsingenieure älter als 45 Jahre (VDI, 2015),
• sinkende Mitarbeiteranzahl in der Instandhaltung,
• Erwartete altersbedingte Fluktuation,
• Hoher Wissensverlust, da ausscheidende Mitarbeiter oftmals langjährige Erfahrungen in dem Berufsfeld des Instandhalters haben (VDI, 2015),
• Sinkende Patenschaftsprogramme, d.h. junge Instandhalter übernehmen ohne längerfristige Begleitung durch erfahrene Kollegen verantwortungsvolle Aufgaben,
• Junge Kollegen wollen nicht mehr bzw. in der Gesamtheit weniger Verantwortung übernehmen (Families and work Institute, 2002),
• Volatile Auftragslage verlangt nach erhöhter Mitarbeiterflexibilität auch in der Instandhaltung.

Der Instandhalter 4.0
Aus den obigen Ausführungen lässt sich zusammenfassen, dass der Instandhalter 4.0 mit seinen „kreativen, experimentellen, improvisatorischen, intuitiven und sensomotorischen Fähigkeiten„ (acatech, 2015) als „Systemregulierer“ (Hirsch-Kreinsen/ Hompel, 2015) oder „kreativer Problemlöser“ (Gorecky/ Schmitt/ Loskyll, 2014) verstanden werden kann, der situationsabhängig mit der Technik in Abhängigkeit der organisatorischen Strukturen interagiert (vgl. Abbildung 1). Somit und unter Berücksichtigung von Abbildung 2 ist folgender Zusammenhang elementar: Damit das System Instandhaltung 4.0 erfolgreich zur Wertschöpfung beitragen kann (Arbeitsqualität), ist es nicht ausreichend eine zuverlässige Technik (Werkzeuge) zur Verfügung zu stellen, sondern es Bedarf auch einer Zuverlässigkeit (R) auf Seiten des interagierenden Menschen und damit des Instandhalters entsprechend der Formel R_{_gesamt} = R_{_Mensch} x R_{_Technik} (Gutsche, 2013).
Dass der Instandhalter bereits auf vielfältigen Ebenen eine hohe Belastung (= Gesamtheit der äußeren Bedingungen und Anforderungen, vgl. VDI 4006) erfährt, wird aus der beschriebenen Rollenvielfalt und den aktuellen grundsätzlichen Herausforderungen in der Instandhaltung deutlich. Hinzu kommt nun die notwendige Interaktion mit komplexen, vernetzten, autonomen technischen Systemen des Typs Industrie 4.0 und der Abnahme eines direkten Kontaktes des Instandhalters mit den physischen und stofflichen Produktionsprozessen. Dies erschwert das Erkennen und Interpretieren von Anlagenfehlern (Hirsch-Kreinsen/ Hompel, 2015) und schafft neue Unsicherheiten in der Arbeit. Dies stützt die Feststellung, dass aktuell die größte Herausforderung für den Instandhalter in der ansteigenden und vor Ort nicht mehr überschaubaren Komplexität liegt (acatech, 2015).
Die Stellschrauben zur menschlichen Zuverlässigkeit sind vielfältig. So gilt es grundsätzlich, die Grenzen der kognitiven Fähigkeiten des Menschen bei der Gestaltung von Instandhaltung 4.0 zu bedenken. Die Arbeitsgestaltung bestimmt wesentlich den Erfolg des Menschen in einem bestimmten Aufgabenkontext (u.a. Hackman/Oldham, 1975). So beeinflusst die Arbeitsgestaltung z.B. wesentlich die Motivation und damit auch die Arbeitsqualität (u.a. Judge et al., 2001). Vergegenwärtigt man sich nur drei wesentliche Aspekte intrinsischer Motivation (1) Arbeitsautonomie, (2) Aufgabenbeherrschung und (3) Arbeitszweck (u.a Pink, 2011), so wird deutlich, dass die Veränderung zu Instandhaltung 4.0 nicht unerheblich Auswirkungen auf diese drei Motivatoren haben wird. Wie, ist bisher unzureichend analysiert. Schon jetzt wirkt sich mancherorts eine zu hohe Arbeitsverdichtung in der Instandhaltung negativ auf die Motivation aus, schlichtweg, weil (2) Aufgabenbeherrschung nicht mehr umfänglich gegeben ist.
Während konstant an der Perfektionierung der Technik gearbeitet wird, stellt (Schramm, 2015) fest: „Die technischen Dinge der Instandhaltung 4.0 sind gelöst. Was wir als Menschen noch nicht schaffen, ist die Technologie so zu nutzen, dass wir damit arbeiten können.“. Gründe hierfür sind sicher vielschichtig, sicher ist nur, dass bisher die Bedürfnisse des Instandhalters bei aller Technikeuphorie zu wenig Berücksichtigung gefunden haben. So sind unter anderem folgende Fragen noch unzureichend beantwortet:

• Wie verhält sich der Instandhalter in der Akzeptanz von ihn in seiner Arbeit steuernden Systemen (z.B. Augmented Reality Brillen), da er doch in einem sehr autarken, wenig standardisierten Umfeld arbeitet?
• Was bewirkt die Einführung solcher Systeme bzgl. der Motivation des Mitarbeiters? Fühlt er einen Kontrollverlust/ eingeschränkte Selbstbestimmung? etc.
• Wie hoch ist das Risiko eines übermäßigen Vertrauens in die Automation (u.a. Manzey, 2012) in der Instandhaltung unter Berücksichtigung oben aufgeführter Vielfalt von Rollen und Herausforderungen?
• Wie kann die Akzeptanz elektronischer Lösungen (individuell) gesteigert werden?

Nur wenn hierzu ein bewusster Umgang bei mit der Einführung von Instandhaltung 4.0 verbundenen Change Prozessen gewahrt wird, sind die Potentiale einer Instandhaltung 4.0 umfassend umsetzbar.

Arbeitssituationen des Instandhalters

• geringer Standardisierungsgrad der Tätigkeiten,
• Im Vergleich zur Produktion hoher Anteil manueller Arbeiten,
• (zeitweise) nicht beherrscht,
• hoher Anteil improvisierten Handelns,
• insbesondere in der Störungsbeseitigung niedrige Repetitionsquote (Einmaligkeit),
• Ad-hoc Entscheidungen und Maßnahmen,
• (Akuter) Zeitdruck bei Störfallbeseitigung,
• z.T. sehr eigenverantwortliches Arbeiten/ große Handlungs- und Entscheidungsspielräume,
• Hohe Relevanz von Erfahrungswissen,
• teilweise Einzelkämpfer/ wenig Möglichkeit zum Erfahrungsaustausch,
• Schnittstelle zur Produktion/ dem Kunden (Instandhalter sichert Kommunikation, Transparenz, Wünsche etc.)

Zusammenfassung und Ausblick
Effektivität, Effizienz und Sicherheit in der Anwendung von CPS wie auch unterstützender Werkzeuge bestimmen die Arbeitsbelastung des Instandhalter (vgl. Abbildung 2), seine Akzeptanz der Systeme und damit wesentlich den Erfolg der Digitalisierung in der Produktion. Hierzu bedarf es einer genaueren Betrachtung des Instandhalters als bisher erfolgt. Neben bereits vielfach benannten Veränderungen in den Qualifikationsanforderungen sowie einer nutzerzentrierten Technikgestaltung stellt sich insbesondere die Frage für Welchen Instandhalter Welche Systemgestaltung Welchen Effekt auf seine Arbeitsmoral haben.
Die obigen Ausführungen machen deutlich, dass es nicht ausreichend ist, den Instandhalter „frühzeitig und aktiv in den Veränderungsprozess der Industrie 4.0 und die daraus resultierenden Folgen für jeden Einzelnen miteinzubeziehen“ (acatech, 2015). Vielmehr ist der Veränderungsprozess auf den Instandhalter abzustimmen bzw. aktiv zu hinterfragen, welche technischen Optionen im Gesamtkontext eines soziotechnischen Systems einen positiven Beitrag auf die Wertschöpfung und damit auf den Wirtschaftsstandort Deutschland haben. Welcher Automatisierungsgrad in einer wissensintensiven Dienstleistung wie der Instandhaltung sinnvoll ist, gilt es zu diskutieren!

Veränderungen der Arbeit in der Instandhaltung
Im Rahmen der wissenschaftlichen Untersuchungen zu Veränderungen der Arbeit in der Instandhaltung führt die Autorin in Zusammenarbeit mit der East Central University/ USA vom 1.6.2016 bis zum 31.8.2016 eine erste Untersuchung zu Arbeitsplatzmerkmalen einer Instandhaltungsfachkraft durch. Die hieraus gewonnen Erkenntnisse bilden eine Grundlage für Empfehlungen für einen menschzentrierten Veränderungsprozess auf dem Weg zu Instandhaltung 4.0.
www.soscisurvey.de/Instandhaltung1
 

Weiterführende Informationen und Quellenangaben:

Quellen:

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acatech (2015): Smart Maintenance für Smart Factories - Mit intelligenter Instandhaltung die Industrie 4.0 vorantreiben, Berlin

Bainbridge, L. (1983): Ironies of automation, Automatica 19, 6, S. 775-779

Bauernhansl, T., Hompel, M. ten, Vogel-Heuser, B. (Hrsg.) (2014): Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik, Springer

Families and Work Institute (2002): Generation and Gender in the Workplace, New York

Geisberger, E., Broy, M. (2012): agendaCPS – Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems, Heidelberg

Gorecky, D., Meixner, G. (2011): Auf dem Weg zu ergonomischen Mensch-Maschine-Systemen, SPS-Magazin, 1+2/2011, S. 74-77

Gorecky, D., Schmitt, M., Loskyll, M. (2014): Mensch-Maschine Interaktion im Industrie 4.0-Zeitalter, In: Bauernhansl, Hompel, Vogel-Heuser (Hrsg.): Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik, Springer, S. 525-542

Gutsche, K. (2013): Proactive Maintenance – what about the maintainer?, In: Rao, R. BKN (Hg.): 26th International Congress on Condition Monitoring and Diagnostics Engineering Management, S. 81-86 

Hackman, J. R., Oldham, G. R. (1975): Development of the Job Diagnostic Survey. In: Journal of Applied Psychology, Vol 60(2), S. 159-170

Hassenzahl, M., Beu, A., Burmester, M. (2001): Engineering Joy, IEEE Software, January/February, S. 70-76

Hirsch-Kreinsen, H., Hompel, M. (2015): Digitalisierung industrieller Arbeit - Entwicklungsperspektiven und Gestaltungsansätze. In: Vogel-Heuser et al. (Hrsg.), Handbuch Industrie 4.0., Springer NachschlageWissen, S. 1-20

Hollnagel, E. (1998): Cognitive reliability and error analysis method. Elsevier, New York

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Manzey, D. (2012): Systemgestaltung und Automatisierung. In: Badke-Schaub, P., Hofinger, G., Lauchinger, K. (Hrsg.): Human Factors – Psychologie sicheren Handelns in Risikobranchen, Springer, S. 333-352

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Osterbauer, C., Lackner, M., Weinberger, G. (2010): Usability in Chemical Engineering, Trends in Chemical Engineering, Vol.13

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Schäfer, S., Pinnow, C. (Hrsg.) (2015): Industrie 4.0 – Grundlagen und Anwendungen, Beuth Verlag

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VDI 4006 – Blatt 1 (2015): Menschliche Zuverlässigkeit - Ergonomische Forderungen und Methoden der Bewertung, Berlin