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Forschung am Fließband – Im Anwendungszentrum Industrie 4.0 untersuchen Wissenschaftler das Lernen und Vergessen in der Produktion

Eine Probandin im Anwendungszentrum Industrie 4.0. Foto: Thomas Roese.

Eine Probandin im Anwendungszentrum Industrie 4.0. Foto: Thomas Roese.

Die Arbeitswelt wird komplexer und digitaler. Für die Menschen ist dieser Wandel mit großen Herausforderungen verknüpft, die sie auch im Arbeitsalltag spüren. In einem Lernexperiment erforschen Wissenschaftler, wie Mitarbeiter Produktionsprozesse erlernen und welche Faktoren sie dabei beeinflussen. Heike Kampe hat im Selbstversuch am Experiment teilgenommen.

Mir ist warm unter meinem weißen Kittel, die Brille drückt auf der Nase und ich stehe etwas ratlos vor dem Monitor meiner Fräs- und Schleifmaschine. Ich bin ganz neu hier und muss mich erst einmal einarbeiten. In einem Video hat mir der Produktionsleiter zuvor erklärt, wie wichtig es ist, dass ich sehr genau arbeite und mich strikt an die Anweisungen halte. Denn schließlich geht es darum, ein medizinisches Produkt herzustellen. Bei einer Knieprothese kommt es auf jeden Millimeter an. Zugleich muss ich zügig arbeiten, um mein Pensum zu schaffen.

Auf meiner Arbeitsanleitung schaue ich nach, wie ich das richtige Programm einstelle, um den Rohling für die Knieprothese, der vor mir auf dem Fließband liegt, richtig zu fräsen und zu schleifen. Ich drücke auf einen Balken auf dem Display, der Rohling fährt in die Fräsmaschine ein. Ich fixiere ihn, stelle das Kurzfräsprogramm für die Stirnseite ein und drücke auf „Start“. Mit einem kreischenden Geräusch beginnt die Maschine ihre Arbeit. Durch ein Fenster an der Frontseite kann ich den Prozess überwachen. Nach zehn Sekunden ist der Rohling gefräst, nun muss er noch geschliffen und wieder ausgefahren werden.

Fast wie in einer realen Fabrik

Noch bin ich unsicher und klammere mich an der Beschreibung fest, lese immer wieder nach, welche Schritte ich als nächstes tun muss. Welches Programm soll ich einstellen? Reichen die Hilfsstoffe in der Maschine aus? Welches Häkchen muss ich im Formular setzen? Wo stand noch gleich die richtige Größe? Ich beeile mich, denn meine Kollegin wartet schon auf den Rohling, um ihn weiterzuverarbeiten. 

Nach und nach klappt es immer besser. Der Arbeitsgruppenleiter nimmt mir die Arbeitsbeschreibung aus der Hand – nun muss ich ohne sie auskommen und die nötigen Handgriffe aus dem Kopf absolvieren.

Es funktioniert. Ich nehme meinen Plan mit der richtigen Auftragsnummer aus dem Terminal, besorge mir an der Ausgabestelle den Rohling mit der richtigen Farbe und Form, fülle das Formular aus und schleife die Prothesen an der Maschine zurecht. Mit dem Messschieber überprüfe ich, ob alles korrekt ist und der Knieprothesenrohling die richtige Größe hat. Dann kennzeichne ich den Rohling mit einem grünen Aufkleber und leite ihn per Knopfdruck über das Fließband weiter zur nächsten Station, wo ihn meine Teamkollegin übernimmt und poliert.

Ich fühle mich tatsächlich so, als stünde ich an einem Fließband in einer Fabrik. Dabei bin ich gar nicht in einer Werkhalle, sondern im Forschungs- und Anwendungszentrum Industrie 4.0 auf dem Campus Griebnitzsee. Fließband, Maschinen, Roboter – di Produktionsstrecke, die hier aufgebaut ist, simuliert die Arbeitsabläufe in einer realen Fabrik. 

Mit mir zusammen stehen zwei weitere Frauen an ihrer jeweiligen Maschine, um einen Produktionsprozess nachzuahmen. Wir nehmen an einem Forschungsexperiment teil, in dem es um das Lernen und das Vergessen geht. Die Maschinen sind nicht real. Alles ist digital simuliert und fühlt sich dennoch täuschend echt an. Während wir arbeiten, wird jeder Arbeitsschritt analysiert. Die Brillen, die wir aufsetzen, zeichnen unsere Blickbewegungen und jedes Geräusch auf. Die umfangreichen Datensätze, die wir erzeugen, werden später von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Potsdam und Bochum bis ins letzte Detail ausgewertet. Sie interessieren sich dafür, wie wir den Produktionsprozess erlernen, welche Fehler wir machen und wann wir besonders gut und schnell sind.

Der Arbeitsalltag ändert sich

Die Psychologin Jennifer Haase vom Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik betreut gemeinsam mit ihrem Kollegen Christof Thim die Studie, an der bis zum Oktober 2019 noch Hunderte Probandinnen und Probanden teilnehmen werden. Sie weiß: Im Zuge der Digitalisierung wird sich die Arbeitswelt ändern. Und zwar auf allen Ebenen.

„Künftig werden auch Arbeiter in der Fabrik häufiger mit neuen Technologien, Robotern, Tablets oder anderen digitalen Hilfsmitteln zu tun haben“, erklärt Haase. Ganze Prozesse werden digitalisiert und im Hintergrund aufgezeichnet, um effektiver zu planen und zu arbeiten und die vorhandenen Ressourcen optimal auszunutzen. Das wirkt sich auch auf den Alltag in einer Fabrik aus.

Wie geht der Mensch mit diesen Veränderungen um? Und wie kann man ihn dabei unterstützen? Dies sind die zentralen Fragen, die die Forscher mit ihrem Lernexperiment beantworten wollen. Für die Psychologin ist das Experiment einzigartig: „Man hat ganz selten die Chance, unter so praxisnahen und gleichzeitig kontrollierten Bedingungen zu forschen.“ Die simulierte Produktionsstrecke ermögliche es, sehr viele verschiedene Variablen zu betrachten, erklärt sie.

Effektives Lernen

Wie erlernen wir Produktionsprozesse und verändern Arbeitsroutinen? Gibt es Hilfsmittel, die das Lernen erleichtern? Unter welchen Umständen vergessen wir Erlerntes wieder? In verschiedenen Experimenten im Anwendungszentrum testen die Forscher auch, welchen Anteil Belohnung, Bestrafung oder Zeitdruck an den Lernprozessen haben und wie Lernunterlagen gestaltet sein sollten, um diese zu unterstützen. 

An der Produktionsstrecke läuft es inzwischen wie geschmiert. Ich bin schneller geworden und meine Teamkollegin muss nicht mehr auf mich warten. Jede ist an ihrer eigenen Maschine eingespannt und muss andere Aufgaben erledigen. Wir haben uns durch die Anleitungen gearbeitet und sind hochkonzentriert bei der Sache. Geredet wird kaum.

Manchmal ist das auch anders, berichtet Jennifer Haase. „Es gibt Gruppen, die viel miteinander reden, sich austauschen.“ Auch um diese sozialen Interaktionen im Raum geht es im Experiment. Die Forscher wollen wissen, ob die Produktivität beeinflusst wird, wenn das Team miteinander kommuniziert. Doch egal ob kommunikativ oder still: Bisher zeigen die ersten Ergebnisse, dass am Ende alle Gruppen etwa gleich schnell sind. Benötigen sie beim Start zunächst 20 Minuten, sind es nach der Lernphase nur noch sechs Minuten für einen kompletten Durchlauf.

Für heute sind wir fertig. Mir schwirrt der Kopf und ich bin müde, obwohl die Arbeit nicht körperlich anstrengend oder besonders geistig herausfordernd war. „An sich ist der Prozess nicht schwer zu erlernen“, bestätigt Jennifer Haase, „aber die Menge an Details macht es anstrengend.“ Sie nimmt mir die Brille ab, die in den zwei Stunden des Experiments aufgezeichnet hat, wohin meine Blicke wandern. Die Studienleiter erklären uns noch, dass wir in den kommenden Tagen die erlernten Arbeitsschritte mit einer App festigen und verinnerlichen sollen. Ich lege den weißen Kittel ab und bin gespannt, was mich in drei Wochen erwartet, wenn ich erneut hier erscheinen und am zweiten Teil des Experiments teilnehmen werde. Und ob die Ergebnisse der Forscher in einem Jahr tatsächlich zeigen können, wie und wann der Mensch besonders effektiv und schnell Produktionsprozesse erlernt.

DIE WISSENSCHAFTLER

Jennifer Haase studierte Psychologie mit Schwerpunkt Forschung an den Universitäten Halle-Wittenberg und Lund (Schweden). Seit Januar 2018 ist sie Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und betreut das Manuthetic-Experiment.
jhaase@lswi.nomorespam.de

Dr. Christof Thim studierte Soziologie, Politik und Volkswirtschaftslehre an der Universität Potsdam. Am Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik erforscht er die Wandlungsfähigkeit von Organisationen bei geänderten Umwelteinflüssen.
christof.thim@wi.uni-potsdam.nomorespam.de

DAS PROJEKT

Die Lernstudie „Manuthetic“ ist in das Schwerpunktprogramm „Intentional Forgetting in Organisationen – Mechanismen des Vergessens als Anpassungsleistungen von Organisationen an eine Umwelt stetig wachsender Informationsmengen“ eingebettet. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Projekt, in dem die Universität Potsdam und die Ruhr- Universität Bochum seit 2017 untersuchen, wie sich Mechanismen des Vergessens in einem hoch technisierten Arbeitsprozess nutzbar machen lassen.
https://manuthetic.lswi.de

Das Lernexperiment „Manuthetic“ sucht noch nach weiteren Teilnehmern. Mehr Informationen gibt es unter:  https://manuthetic.lswi.de

Text: Heike Kampe
Online gestellt: Marieke Bäumer
Kontakt zur Online Redaktion: onlineredaktion@uni-potsdam.nomorespam.de