Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
Automatisiert, aber menschlich
Toyota setzt wieder mehr auf den Menschen. Diese Entscheidung des japanischen Automobilherstellers erregte weltweit mediale Aufmerksamkeit. Nach Jahren zunehmender Automatisierung kehrte Toyota gegen Ende des letzten Jahrzehnts im Rahmen einer Qualitäts- und Effizienzinitiative in mehreren Bereichen seiner Fabriken zur manuellen Produktion zurück. Mitsuru Kawai, ehemaliger Leiter der Automatisierung, begründete den Entschluss unter anderem damit, dass Menschen Abweichungen eher bemerken als Maschinen und deshalb auch Schwachstellen in Prozessen schneller sichtbar machen. Prozessverbesserungen und Innovationen gingen somit in erster Linie von Menschen aus, und die Leistungsfähigkeit von Robotern hänge maßgeblich von der Kompetenz ihrer menschlichen Lehrmeister ab.
Kawai setzte als Anhänger der japanischen Arbeitsphilosophie »Kaizen« (wörtlich: Wandel zum Besseren) darauf, das Wissen und die Fähigkeiten seiner Mitarbeitenden zu stärken, insbesondere zu Fehlererkennung und Verbesserungsvorschlägen. In einer Zeit zunehmender Nutzung von Künstlicher Intelligenz und Digitalisierung gilt diese Entscheidung als bahnbrechend. Insbesondere Industrieunternehmen weltweit stellen sich die Frage, wie automatisiert die Fabrik der Zukunft sein wird.
Alte Erzählung trifft neue Realität
Automatisierung wird oft als potenzielle Bedrohung für den Arbeitsmarkt dargestellt. In Anbetracht der aktuellen Wirtschaftslage hat sich die Situation jedoch geändert. Prof. Dr. Julian Polte leitet das Geschäftsfeld Produktionssysteme des Fraunhofer IPK und ist Geschäftsführender Direktor des IWF der TU Berlin. Ihm zufolge gewährleistet ein hoher Automatisierungsgrad heute zunehmend Produktivität und Arbeitsplatzsicherheit: »Betriebsräte und Gewerkschaften wie die IG Metall haben uns gegenüber immer wieder betont, dass viele Standorte in Deutschland ohne Automatisierung nicht wettbewerbsfähig wären. Besonders kleine und mittlere Unternehmen sind als Fundament der deutschen Industrie bedroht. Gleichzeitig muss im Zentrum der Produktion weiterhin der Mensch stehen, der von der Entlastung durch und Kollaboration mit Maschinen profitiert.«
In diesem französischen Toyota-Werk werden Stoßstangen per Hand montiert.
Der internationale Kostendruck sowie die für eine zeitgemäße Automatisierung erforderlichen Investitionen hätten zu erheblichen Belastungen geführt. Unternehmen, die es nicht schaffen, mit den Entwicklungen Schritt zu halten, müssen mit dem Risiko von Übernahmen oder Auslagerungen von Dienstleistungen in andere Unternehmen rechnen, so Polte. Die Automatisierung ist damit nicht nur von Effizienzaspekten getrieben, sondern hat einen wesentlichen Einfluss auf die grundsätzliche Eigenständigkeit von Unternehmen.
Der Fachkräftemangel trägt zur Verschärfung dieser Entwicklung bei. Dabei ist dies kein reines Zahlen-, sondern vielmehr ein Qualifikationsproblem. Deutschlandweit gibt es hunderttausende offene Stellen, gleichzeitig sind dennoch viele Menschen arbeitslos. Im Jahr 2024 wurden in der Industrie rund 570.000 Stellen nicht besetzt, während 2,6 Millionen Menschen in Deutschland ohne Arbeit waren. Auch, wenn die derzeitige Konjunkturlage es nicht vermuten lässt: Gemäß aktuellen Schätzungen könnte bis zum Jahr 2035 ein Mangel von insgesamt etwa sieben Millionen Fachkräften entstehen. Besonders betroffen sind die Metall- und Elektroindustrie sowie der Maschinenbau.
Die Diskrepanz resultiert insbesondere aus dem Missverhältnis zwischen Qualifikationen und Anforderungen. Eine erhebliche Anzahl von Stellen bleibt aufgrund fehlender Kenntnisse oder Fähigkeiten unbesetzt. Die Automatisierung kann dabei helfen diese Lücke zu schließen, indem sie nicht Menschen ersetzt, sondern ihnen einen Teil ihrer Arbeitslast abnimmt oder bei einer weiterführenden Qualifizierung unterstützt.
Christoph Hahn von der IG Metall Berlin-Brandenburg-Sachsen möchte technologische Sprünge für eine Humanisierung der Arbeit nutzen: »Das heißt für uns: Technik soll entlasten, nie entmündigen. Wir setzen dabei auf eine gezielte Qualifizierung vor jeder Rationalisierung – mit tariflich abgesicherten Lernzeiten, einem Recht auf Weiterbildung und klaren Pfaden vom Anlagenfahrer bis zum Daten- und Instandhaltungsprofi. Wer neue Technologien einführt, muss parallel immer auch in Menschen und eine andere Organisation der Arbeit investieren.«
Industrie 5.0: Kooperation statt Gegensatz
Es gibt bereits zahlreiche Beispiele dafür, wie Automatisierung und menschlicher Einsatz Hand in Hand gehen können. Diese stammen häufig aus dem Personenverkehr, beispielsweise der Luftfahrt oder dem Schienenverkehr. Autopiloten sind seit Jahrzehnten Standard in Flugzeugen und moderne Zugsteuerungssysteme übernehmen viele Routineaufgaben. Dennoch bleibt die Rolle des Menschen unverzichtbar, wenn es darum geht, die Plausibilität von Entscheidungen zu beurteilen, Verantwortung zu übernehmen und in Ausnahmesituationen die Kontrolle zu behalten.
Dieses Konzept findet zunehmend Eingang in die Industrie, so Prof. Dr. Jörg Krüger, der die Automatisierungstechnik-Bereiche am IWF der TU Berlin und am Fraunhofer IPK leitet: »Die Epoche der Industrie 5.0 basiert auf den drei Grundprinzipien Humanzentriertheit, Resilienz sowie Nachhaltigkeit. Der Mensch steht dabei im Mittelpunkt, Maschinen übernehmen Routinen, während Beschäftigte ihre Entscheidungsgewalt behalten und sich auf anspruchsvollere Aufgaben konzentrieren.« Darüber hinaus stehe die Widerstandsfähigkeit gegen Krisen im Vordergrund. »Produktionssysteme sollen Störungen flexibel abfedern und die Rolle des Menschen als Problemlöser stärken. Im Sinne der Nachhaltigkeit wird es dabei sehr darauf ankommen, das wertvolle Erfahrungswissen der Menschen, die in den kommenden Jahren in den Ruhestand gehen, im Unternehmen zu erhalten. Dabei können auch KI-Methoden eingesetzt werden, die zukünftig ein stärkerer Schwerpunkt unserer Forschung sein werden.«
Wie intelligente Maschinen Menschen praktisch unterstützen, zeigen Pilotprojekte. Im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts EMOTION werden Wearable-Technologien wie etwa Sensorwesten eingesetzt, um den Ermüdungsgrad von Werkerinnen und Werkern präzise zu erfassen. Im Falle eines Ausfalls übernimmt ein autonomes Fahrzeug, das mit einem Roboterarm ausgestattet ist, nahtlos anstehende Aufgaben. Sogenannte Smart Glasses dokumentieren menschliche Arbeitsschritte und liefern multimodale Daten, die zum Training Künstlicher Intelligenz genutzt werden können. Dadurch entsteht eine neuartige Form der Zusammenarbeit, bei der Mensch und Maschine symbiotisch funktionieren.
Für Menschen gefährliche oder einfache Aufgaben können vollautomatisiert von Robotern übernommen werden, wie hier das Sprühlackieren von Stoßstangen.
Wenn Grenzen zu Stärken werden
Trotz bedeutender Fortschritte in den Bereichen KI und Robotik sind diese Sektoren nach wie vor mit erheblichen praktischen Einschränkungen konfrontiert. Humanoide, intelligente Roboter, eine Form der sogenannten Embodied AI, versagen bisher bei komplexen Aufgaben, die Menschen mühelos ausführen. Autonome Fahrzeuge haben in Testumgebungen bereits beeindruckende Leistungen gezeigt. In städtischen Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte sehen sie sich jedoch mit erheblichen Hindernissen konfrontiert, die teilweise ihre Fähigkeiten überschreiten.
Auch in der Medizintechnik zeigt sich, dass Robotik zwar Präzision ermöglicht, die Intuition und Verantwortung des Menschen jedoch unersetzlich bleiben. Denn auch wenn Roboter zu Versuchszwecken bereits erfolgreich autonom Operationen an Tieren durchgeführt haben – wenn es um menschliches Leben geht, ist die Fähigkeit, ethisch abzuwägen und die Bereitschaft, unter Druck Entscheidungen zu treffen und diese auch zu verantworten, unerlässlich. Künstliche Intelligenz kann riesige Datenmengen verarbeiten, doch die Kontextualisierung fällt ihr häufig schwer und Verzerrungen in Algorithmen machen ihren Einsatz anfällig für Fehler. Diskussionen über Halluzinationen von Sprachmodellen verdeutlichen, dass Vertrauen in Technologie nicht selbstverständlich ist.
Genau hier kommt eine deutsche Spezialität ins Spiel: Die Kernkompetenzen der deutschen Industrie liegen in der Integration von Produktionswissenschaft, Mechatronik und Maschinenbau. Die Digitalisierung ist dabei nicht nur eine Angelegenheit der Informationstechnologie, sondern erfordert die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Technik, Organisation und Arbeitspsychologie. Die erfolgreiche Bewältigung dieser Herausforderung ist für die Differenzierung im globalen Wettbewerb von entscheidender Bedeutung.
Die deutsche Industrie muss also einen Ansatz verfolgen, der weit über reine Effizienzgewinne hinausgeht. Stattdessen sollte sie auf die Kombination von Technologie, Erfahrung und menschlicher Verantwortung setzen. Zwar sind Digital Natives mit Künstlicher Intelligenz aufgewachsen und tendieren zu weniger Berührungsängsten und einer höheren Akzeptanz dieser Technologie. Doch auch sie haben ihre eigenen Herausforderungen, wie zum Beispiel die Bereitschaft, angesichts der zunehmenden Übertragung von Aufgaben auf KI noch die Verantwortung zu übernehmen und Entscheidungen zu treffen.
Was jetzt?
Die erfolgreiche Integration von Technologie in Wirtschaft und Gesellschaft ist eine der wichtigsten Aufgaben für die kommenden Jahre. Dabei sind technologische Kompetenzen allein für ein effektives Change Management nicht ausreichend. Entscheidend ist, dass sie in ein organisatorisches und soziales Umfeld eingebettet sind, das Lernen fördert, Verantwortung stärkt und Menschen befähigt, produktiv mit automatisierten Systemen zu arbeiten. Der Wandel der Arbeitswelt ist dabei kein Selbstläufer.
Produzierende Unternehmen müssen Weiterbildungskonzepte entwickeln, die ihre Mitarbeitenden fit machen für die vernetzte Fertigung der Zukunft. Sie dabei zu unterstützen, ist eine wichtige Aufgabe für die produktionswissenschaftliche Forschung. So haben Forschende des Fraunhofer IPK gemeinsam mit Partnern im Projekt KIRA Pro mittelstandstaugliche KI-Lösungen für die Gestaltung und Realisierung agiler Weiterbildungskonzepte entwickelt. Sie erleichtern den Zugang zu beruflichen Weiterbildungsangeboten, die zu individuellen Entwicklungspfaden von Beschäftigten passen, und harmonisieren betriebliche Transformationsstrategien und Kompetenzentwicklung.
Digitale Assistenzsysteme können die Qualifizierung in der Fertigung unterstützen und Menschen entlasten.
Die Forschung muss außerdem klären, wie Menschen optimal mit automatisierten Systemen interagieren können. Es reicht nicht aus, lediglich die Effizienz von Maschinen zu steigern. Der entscheidende Faktor ist dabei die Gestaltung von Prozessen, die das gesamte Spektrum menschlicher Fähigkeiten, einschließlich Kreativität, Problemlösungskompetenz und Verantwortungsbewusstsein, zum Tragen bringen. Politik und Gesellschaft sind aufgefordert, diesen Wandel aktiv zu gestalten, anstatt ihn passiv zu erdulden. Dazu braucht es eine Bildungspolitik, die auf die Vermittlung digitaler Kompetenzen abzielt sowie eine Arbeitsmarktpolitik, die Weiter- und Umschulungen erleichtert. Gewerkschaften und Unternehmen müssen neue Formen der Zusammenarbeit etablieren, um Arbeitsplätze zu sichern und menschzentriert weiterzuentwickeln.
Wearables wie diese softrobotische Weste können Ermüdung erkennen und gezielt Kraft- oder Ergonomieunterstützung geben.
Automatisierung darf also kein Selbstzweck sein, sondern ist als Instrument zur Optimierung von Arbeitsabläufen zu sehen. Sie dient dazu, Produktivität, Qualität von Arbeitsleistung und somit Wettbewerbsfähigkeit zu gewährleisten. Der Wert der Technologie wird letztendlich gerade dann realisiert, wenn sie mit sozialen und wirtschaftlichen Zielen in Einklang steht, wie auch IG Metaller Christoph Hahn betont: »Transformation darf niemanden zurücklassen. Wenn Prozesse sich ändern, sichern Sozialpläne, Zukunftstarifverträge und Standort- und Beschäftigungspakte, Qualifizierungsbudgets und faire Übergänge die Belegschaften ab. Eine nachhaltige Wertschöpfung gibt es nur dort, wo Know-how, Mitbestimmung und Innovation zusammenkommen.«
Essenziell ist in diesem Zusammenhang, technologische und organisatorische Perspektiven miteinander zu verknüpfen und Synergien zu schaffen. Der Mensch steht im Mittelpunkt der Fabrik – auch in Zukunft. Automatisierung kann dazu beitragen, die Wertschöpfung zu stabilisieren, und letztendlich sind es die Menschen, die davon profitieren. Der Schlüssel zur Stärkung der deutschen Industrie liegt deshalb nicht nur in der Anschaffung von Maschinen, sondern in der Fähigkeit, Technologie und Verantwortung zu verbinden. Unternehmen, die diesen Weg einschlagen, können die Automatisierung als Chance für Innovationen nutzen und den »Wandel zum Besseren« Realität werden lassen.