Transformation der Arbeit durch Digitalisierung und KI - Wilhelm Bauer Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h.
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Transformation der Arbeit durch Digitalisierung und KI Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Wilhelm Bauer Transferveranstaltung Köln | 3. März 2020 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 1
Megatrends als Treiber des Wandels Wirtschaft und Gesellschaft stehen vor dramatischen Umbrüchen Technologie Gesellschaft Wirtschaft Herausforderungen: Herausforderungen: Herausforderungen: Biointelligenz Diversity Bioökonomie Personalisierte Systeme Individualisierung Circular Economy Digitale Transformation Work-Life-Integration Sharing Economy Künstliche Intelligenz Gesundes Leben Plattform-Ökonomie Quantum Computing Klimaschutz Digitale Geschäftsmodelle Generative Technologien Fridays-for-Future Urbanisierung/Smart Cities Energie-/Mobilitätswende Fachkräftemangel Elektrische Welt Klimaneutralität Grundeinkommen Wasserstoffwirtschaft © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 2
Digitalisierung der EU-Länder nach dem DESI-Index 2019 Deutschland bei Digitalisierung nur Durchschnitt 65 bis 70 Prozent 60 bis 65 Prozent 55 bis 60 Prozent 50 bis 55 Prozent 45 bis 50 Prozent 40 bis 45 Prozent 35 bis 40 Prozent Digital Economy and Society Index (DESI): Summe der Ergebnisse für die Dimensionen Konnektivität, Humankapital, Internetnutzung, Digitale Technologien und öffentliche Hand. Quelle: EU-Kommission: »International Digital Economy and Society Index 2019«, 2019 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 4
Digitalreport 2020: Rückstand Deutschland Digitalisierung essenziell für die Wettbewerbsfähigkeit »Für wie wichtig halten Sie es für die »Und wie wichtig ist es Ihrer Meinung nach, Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit des Landes, dass sich die Wirtschaft, also die Unternehmen dass Deutschland bei der Digitalisierung in Deutschland, mit dem Thema Digitalisierung zu den führenden Ländern gehört? auskennen und einschätzen können, was die Halten Sie das für…« Digitalisierung für ihr Unternehmen bedeutet?« sehr wichtig sehr wichtig wichtig wichtig weniger wichtig unentschieden Weniger bzw. gar nicht wichtig Quelle: European Center for Digital Competitiveness (Hrsg.): »Digitalreport 2020«, 2020, n=1061 Unternehmen aus 11 Branchen © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 5
Technologienutzung in Unternehmen Langsamer Einzug – aber Digitalisierung kommt in der Unternehmenspraxis an »Welche Technologien werden in Ihrem Unternehmen genutzt oder der Einsatz ist geplant/wird diskutiert?« 70% 2019 2018 2017 62 Prozent 60% 59% der Unternehmen stellen fest: 57% Künstliche Intelligenz ist die 51% wichtigste Zukunftstechnologie! 50% 44% 80 Prozent sind überzeugt, dass KI-Pioniere 43% wie Amazon oder Google zur Konkurrenz 39% 40% 37% 38% für deutsche Kernindustrien werden 33% 32% 78 Prozent sagen, dass KI als Technologie 30% entscheidend dafür ist, ob deutsche Unter- 25% nehmen künftig weltweit erfolgreich sein 22% werden 20% 17% 12% 11% 9% 10% 7% 6% 6% 2% 0% Big Internet of 3D- Virtual/ Autonome Künstliche Blockchain Data Things Druck Augmented Fahrzeuge Intelligenz Reality Quelle: Bitkom Research, 2019; Basis: alle befragten Unternehmen (2019: n=606, 2018: n=604, 2017: n=505), Angaben für »aktuell im Einsatz« und »Einsatz geplant oder diskutiert« © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 6
Wellen aktueller und kommender Künstlicher Intelligenz Spektrum reicht von Unterstützung über Erweiterung bis zur Autonomie Autonomy Wave Augmentation Wave Automatisierung von physischer Dynamische Interaktion mit Arbeit und menschlichen Technologische Entwicklung Technologie mit geistig- Fähigkeiten intelligenter Unterstützung und Entscheidungsfindung Aktionen in komplexen Umgebungen mit vollständiger Automatisierung in flexiblen und Reaktion auf die Umwelt Algorithm Wave komplexen Umgebungen Beispiel: Lieferungen mit Automatisierung von einfachen Beispiel: Parametrische Design- autonomen Drohnen Tasks und Prozessen und Planungstools »KI-CAD« oder »Cognitive Environments« Analyse von unstrukturierten Daten Beispiel: Betrugserkennung und Bildforensik unterstützen Experten heute 2020er 2030er Quelle: in Anlehnung an PricewaterhouseCoopers: »Künstliche Intelligenz als Innovationsbeschleuniger in Unternehmen«, 2018 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 7
Video: Rubik´s Cube https://www.youtube.com/watch?v=nt00QzKuNVY © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 8
Offene Fragen im Kontext autonomer Systeme Vertrauenswürdige und sichere Gestaltung ist notwendig Künstliche Intelligenz/ Unsicherheit Ungleichheit Lernende Informationsschutz Ungerechte Chancenverteilung Systeme Eingeschränkte Autonomie Unzureichender Forecast Kontrollerleben »Digital Divide« Substitution Ethische Aspekte im Rahmen der Entscheidungs- und Handlungsfreiheit Optionen der Systemkontrolle, Ausstiegspunkte Substitutiver Technikeinsatz darf nicht zu De-Qualifizierung führen Verantwortliche Entscheidung beim Menschen (in der Rolle eines Rechtssubjekts) Quelle: European Commission 2020: »On Artificial Intelligence – A European approach to excellence and trust«, 2020 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 9
Förderschwerpunkt »Arbeit in der digitalisierten Welt« Arbeit der Zukunft gestalten und Auswirkungen betrachten Förderschwerpunkt Forschung zur Zukunft der Arbeit in 29 »Arbeit in der digitalisierten Welt« Verbundprojekten mit ca. 89 Unternehmen und 69 Forschungseinrichtungen Schwerpunktgruppe Verbundprojekt Begleitprojekt »TransWork« – u.a. zur Vernetzung der Projekte und Unterstützung des Transfers entwickelter TransWork Gestaltungslösungen und Praxisbeispiele Begleitprojekt Strukturiert in fünf thematische Schwerpunktgruppen Assistenzsysteme und Kompetenzentwicklung Projekt- und Teamarbeit in der digitalisierten Arbeitswelt Produktivitätsmanagement Gestaltung vernetzt-flexibler Arbeit Arbeitsgestaltung im digitalen Veränderungsprozess © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 11
Arbeitsteilung zwischen Mensch und Technik Einfache Tätigkeiten und Analyse von Daten am stärksten betroffen »Inwieweit wird Künstliche Intelligenz die Arbeitsteilung zwischen Mensch und Technik in den nächsten fünf Jahren verändern?« Ausführende Tätigkeiten: 4,0 Automatisierung einfacher Tätigkeiten Analytische Tätigkeiten: Analyse von Daten 4,3 Intuitive Tätigkeiten: Kreative Tätigkeiten und 2,7 selbständige Anpassung an neue Situationen Empathische Tätigkeiten: Erkennung und 2,4 Verarbeitung menschlicher Emotionen 1 2 3 4 5 sehr sehr gering groß Quelle: IAO-Studie zum Einsatz Künstlicher Intelligenz in Unternehmen, 2019; Basis: n = 305; Skala von 1 = »sehr gering« bis 5 = »sehr groß« © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 12
Neue Regeln für digitales Zusammenspiel Größtes Potenzial liegt im Zusammenwirken von Menschen und Maschinen Personalisierung und Context Awareness Datenbasierte Geschäftsmodelle Daten- und modellbasierte Prozesse Interoperable Datenbasis Mensch handelt Mensch ermöglicht KI-Technologie KI automatisiert selbstständig KI-Einsatz befähigt Menschen Prozesse durchgängig Entscheiden und Erklären und Interagieren und Vorhersagen und gestalten trainieren verstärken abwickeln Mensch Symbiotische Interaktion durch Transparenz und Kontrollierbarkeit Maschine Mensch-Maschine-Interaktion Kunden- und Marktverständnis Daugherty/Wilson, 2018 »Human + Machine« © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 13
Video: Mensch-Roboter-Kollaboration bei Ford https://www.youtube.com/watch?v=HQsZ6JjJxyE#action=share © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 14
Präventive Gestaltungsfelder (digitaler) Arbeit Menschliche Bedürfnisse und Systemziele in Einklang bringen Kriterien humaner Arbeitsgestaltung Gestaltungsziele des Systems Unternehmenszweck, sozialverträglich nachhaltig Kooperationsbeziehungen, Partizipation Handlungsspielräume, lernförderlich innovativ Lern- und Entwicklungspotenziale zumutbar, Organisation von Arbeitszeiten und -orten, flexibel, beeinträchigungsfrei Bewältigung der Folgen des Wandels kundenorientiert Funktionsteilung von Mensch und Technik, ausführbar produktiv Interface- und Schnittstellendesign Daten- und Informationssicherheit, sicher, schädigungslos Big-Data-Analysen zuverlässig © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 15
Digitalisierung und Kompetenzen 4.0 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 16
Future Skills: Die zweifache Herausforderung Fehlende Kompetenzen in Deutschland bis 2023 Bedarf neuer technologischer Fähigkeiten bei rund 700.000 Mitarbeitenden in drei Kompetenzfeldern: Klassische Fähigkeiten, digitale Grundfähigkeiten und technologische Fähigkeiten Gesamt: Technologische Gesamt: Technologische Fähigkeiten Fähigkeiten 693* 693* Herausforderung in der Spitze: Tech- Spezialisten für den Umgang mit Komplexe Datenanalyse 455 Spezialisten transformativen Technologien werden in (z.B. Big-Data-Analysten, allen Branchen benötigt und sind eine UX-Designer, knappe Ressource am Arbeitsmarkt Nutzenzentriertes Designen Nutzerentriertes Robotik-Entwickler) (UX) Designen (UX) 79 Konzeption und Administration vernetzter IT-Systeme 66 vernetzter IT-Systeme Digitale Nicht-digitale Herausforderung in der Breite: Neue Arbeitsformen erfordern Schlüssel- Schlüssel- ein verändertes Set an Web-Entwicklung 66 qualifikationen qualifikationen Schlüsselqualifikationen bei (z.B. Data Literacy, (z.B. Adaptionsfähigkeit, allen Mitarbeitenden Smart Hardware-/Robotik- Smart Hardware-/ kollaboration, unternehmerisches Denken) Entwicklung 27 Robotik-Entwicklung digitales Lernen) *Anzahl der benötigten Personen in Tausend Quelle: Kirchherr et al. 2018, »Future Skills: Welche Kompetenzen in Deutschland fehlen« (Stifterverband für die Deutsche Wirtschaft e.V./McKinsey&Company) © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 17
Kompetenzanforderungen der Mitarbeitenden Umgang mit Daten ist essenziell »Wie haben sich durch den Einsatz Ihrer Anwendung zu Künstlicher Intelligenz die Kompetenzanforderungen der betroffenen Mitarbeitenden verändert?« Digitale Grundkompetenzen: 3,9 z.B. Umgang mit Daten, Interagieren mit KI Technologische Kompetenzen: z.B. Konzeption/Administration komplexer 3,6 IT-Systeme, Datenanalyse, Nutzung dezentraler Datenbanken, nutzerzentriertes Designen Klassische Kompetenzen: z.B. Problemlösungsfähigkeit, Kreativität, 3,4 Nutzung/Transfer von neuen Entwicklungen 1 2 3 4 5 stark stark gesunken gestiegen Quelle: IAO-Studie zum Einsatz Künstlicher Intelligenz in Unternehmen, 2019; Basis: n = 48; Skala von 1 = »stark gesunken« bis 5 = »stark gestiegen« © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 18
Bedarf an Spezialisten und Spezialistinnen Effiziente KI-Nutzung steht im Vordergrund »Wie groß schätzen Sie in den nächsten fünf Jahren den Bedarf an Spezialistinnen und Spezialisten für Ihr Unternehmen ein?« Spezialistinnen und Spezialisten 3,6 zum Training von KI-Systemen Spezialistinnen und Spezialisten 3,6 zur Erklärung von KI-Systemen Spezialistinnen und Spezialisten 3,8 zur effizienten KI-Nutzung Spezialistinnen und Spezialisten 3,0 zur ethischen Bewertung KI-Nutzung 1 2 3 4 5 sehr sehr gering groß Quelle: IAO-Studie zum Einsatz Künstlicher Intelligenz in Unternehmen, 2019; Basis: n = 302; Skala von 1 = »sehr gering« bis 5 = »sehr groß« © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 19
Kompetenzen im Zeitalter Künstlicher Intelligenz Neue Rollenprofile und Aufgaben entstehen Rollenprofile Aufgaben »Trainer« (Lehrer) Lehrer für KI-Sprachsysteme KI-Systemen wird sprachliche Bedeutung über die wörtliche Bedeutung hinaus beigebracht Modellbauer für KI-Interaktion Maschinen werden menschliche Verhaltensweisen beigebracht Trainer für kulturelle Aspekte Maschinen werden kulturelle Aspekte beigebracht »Explainer« (Erklärer) Context Designer KI-Entscheidungen werden aufgabenübergreifende Aspekte beigebracht (z. B. Unternehmenskultur) Transparenzanalyst Klassifizierung verschiedener Typen der Transparenz von Algorithmen KI-Stratege Bestimmung, ob KI-Implementierung sinnvoll ist »Sustainer« (Nachhaltigkeitsexperten) Automatisierungsethiker Bewertung der Chancen und Risiken von KI Automatisierungsökonom Bewertung der Kosten schlechter KI-Performance Maschinenbeziehungsmanager Bewertung der Frage, welche Algorithmen sind gut, welche schlecht sind Quellen: Wilson et al.: »The jobs that Artificial Intelligence will create«, 2017; Daugherty/Wilson: »Human + Machine«, 2018 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 20
Fraunhofer IAO Kompetenz-Kompass Methodische Vorgehensweise gibt die richtige Richtung vor Entwicklung von Szenarien Lernmodule Digitalisierung und Industrie 4.0 für digitale Arbeitswelten Kompetenzidentifikation für Strategien erfolgreich umsetzen zukünftige Anforderungen Kompetenzmodelle (z.B. »One-size-fits-all plus«) 1 2 3 4 5 6 Strategie- Kompetenz- Kompetenz- Kompetenz- Kompetenz- Kompetenz- anbindung roadmap modell messung aufbau bilanz Erstellung von Kompetenzlandkarten Messung erfolgreicher Kompetenzradar zur Kompetenzaufbau Messung und Bewertung der Kompetenzbestände Lernarchitektur und Lernpfade Rollen und Jobprofile für konzipieren und spezifizieren digitale Arbeitsumgebungen Rollenspezifische Kompetenzen (z.B. Führungskräfte 4.0) © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 21
Kompetenzmanagement 4.0 Branchenbeispiele aus dem Projekt »TransWork« - HALTE R Automobil Maschinen- und Maschinen- und Anlagenbau Anlagenbau Einsatz AR-Datenbrillen zur Konzeption einer Lernplattform Spezifikation des Kompetenz- Werkerunterstützung (Lernarchitektur) modells als Basis für die KI-basierte Lernplattform Kompetenzaufbau bei Entwicklung kompetenz- Intermediären notwendig: basierter Zukunftsszenarien Systematik der Rollentransformation Projektmanagement, Entwicklung zukünftiger Ausgestaltung von Lernpfaden und Betriebsrat, IT-Fachpersonal Rollenprofile und spezifischer Lernformaten Keine formaler Lernmodule Schulungsbedarf zur Nutzung Strategieorientiertes Kompetenzmanagement Kompetenzentwicklungskonzepte Arbeitsprozessmodellierung Kompetenzentwicklungskonzepte Digitale Lern- und Kooperationsanwendungen Kompetenzentwicklungskonzepte Digitale Lern- und Kooperationsanwendungen © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 22
Weiterbildung für die digitale Arbeitswelt Kein Selbstläufer – aber in der unternehmerischen Praxis zwingend nötig der befragten Unternehmen der Unternehmen sind der Meinung, 99% finden das Thema Weiterbildung wichtig. 93% dass mit Weiterbildung die Motivation und Arbeitszufriedenheit der MA steigt. der Unternehmen sind der Meinung, stehen dem Thema digitales Lernen 90% dass lebenslanges Lernen immer wichtiger wird. 79% bzw. E-Learning aufgeschlossen gegenüber. bilden Ihre Mitarbeitenden im der Unternehmen wollen ihre 63% Bereich digitaler Kompetenzen weiter. 54% Weiterbildungsinvestitionen im Jahr 2019 erhöhen. der Unternehmen haben eine sind bereit, Zeit und Kosten für 43% Weiterbildungsstrategie zur Ver- mittlung digitaler Kompetenzen. 41% die Weiterbildung von digitalen Kompetenzen zu übernehmen. Weiterbildungstage stehen den Stehen Mitarbeitenden pro Jahr 2,3 Beschäftigten pro Jahr durchschnittlich zur Verfügung. 709€ im Schnitt für Weiterbildungen zur Verfügung. Quelle: Bitkom Research im Auftrag des VdTÜV e.V. und des Bitkom e.V., 2018 »Weiterbildung für die digitale Arbeitswelt«, n=504 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 23
Nutzung digitaler Lernangebote in Unternehmen Digitalisierung erleichtert das Lernen – erhöht aber auch den Wissensbedarf Bereitstellung von Literatur, Bedienungsanleitungen etc. in elektronischer Form (z.B. als PDF) 36,5 46,3 17,2 Interaktives webbasiertes Lernen (z.B. Webinare, 18,2 37,3 44,4 Online-Kurse, virtuelle Klassenräume, MOOCs) Computer- oder webbasierte Selbstlernprogramme 15,0 37,9 47,1 Lernvideos, Podcasts, Audiomodule 14,9 37,7 47,4 Firmeninterne kooperative Lernplattform, 14,0 26,1 60,0 Wissensbibliotheken, Wikis, Foren Sonstige digitale Lernangebote 5,8 33,0 61,2 Lernen an mobilen Endgeräten (z.B. über Weiterbildungsapps) 10,4 26,0 63,6 Gezielte Verwendung von digitalen Arbeitsmitteln als Lernmedium (z.B. programmierbare Fertigungsmaschinen, 9,6 16,2 74,3 fachspezifische Software, 3D-Drucker) Ja, mehrfach Ja, vereinzelt Nein Quelle: Flacke et al.: »Digitale Bildung in Unternehmen«, 2019; N=1.319-1.331 (KOFA-Studie), Angaben in Prozent. © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 24
KI als zukunftsträchtige Technologie in der Lernanwendung »Was schätzen Sie – wie wichtig werden die folgenden KI-Varianten in den kommenden drei Jahren in Lernanwendungen sein?« Learning Analytics (KI-gestützte Learning Lerndaten- Analytics (KI-gestützte 39,3 37,7 Analyse und Prognostik) Lerndaten-Analyse und Prognostik) Adaptive Learning Adaptive (Individualisierte Learning (Individualisierte 39,3 31,1 Lernangebote bzw. "Customized Education") Lernangebote bzw. »Customized Education«) Machine Learning-Tools und Machine-Learning-Tools -Apps und -Apps 16,7 43,3 Sehr wichtig Sehr wichtig Eher wichtig Eher wichtig KI-basierte KI-basiertePrüfungssysteme Prüfungssysteme 15 36,7 Intelligente, sprachgesteuerte Intelligente, sprachgesteuerte Assistenten Assistenten 11,5 36,1 Humanoide Roboter 4,9 8,2 Humanoide Roboter 0 20 40 60 80 Quelle: mmb Institut GmbH »mmb-Trendmonitor 2019/2020«, 2020; N=60-61, Angaben in Prozent. © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 25
Video: Roboter diskutieren die Zukunft des Menschen https://www.youtube.com/watch?v=MeMkaMV_Be4 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 26
»Es ist nicht die stärkste Spezies die überlebt, auch nicht die intelligenteste, es ist diejenige, die sich am ehesten dem Wandel anpassen kann.« Oder noch besser: …diesen aktiv gestalten will! Charles Darwin Englischer Naturforscher (1809-1882) © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 27
Zentrale Handlungsfelder in der Weiterbildung Die digitale Zukunft durch gezielte Förderung in Unternehmen gestalten Sicherstellung digitaler Grundkompetenzen als Basis für den Kompetenzaufbau aller 1 Mitarbeitenden. Nutzung von KI-Technologien zur vorausschauenden Identifikation benötigter Schlüssel- 2 kompetenzen im Sinne eines proaktiven Kompetenzmanagements und systematischen Kompetenzaufbaus. Stärkung von lernförderlichen (Arbeits-) Umgebungen (z.B. durch KI-Assistenzsysteme) 3 sowie Ermöglichung von Experimentierräumen (in Betrieben, Schulen, Hochschulen). Verbesserung staatlicher Anreize für eine proaktive, unternehmensinterne Weiterbildung 4 als vorausschauende Investition (z.B. staatlich geförderten (Weiter-) Bildungsteilzeit oder ein bundesweites Weiterbildungsgesetz). Lebenslanges Lernen als Aufgabe jedes Einzelnen, um Kompetenzen kontinuierlich und 5 zukunftsorientiert auszubauen und die eigene Beschäftigungsfähigkeit zu erhalten. Quelle: Plattform Lernende Systeme, Whitepaper AG 2 – Arbeit/Qualifizierung, Mensch-Maschine-Interaktion: »Handlungsfelder in der Aus- und Weiterbildung, um die digitale Zukunft Deutschlands zu gestalten«, 2018 © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 28
Kontakt Prof. Dr.-Ing. Prof. e. h. Wilhelm Bauer Geschäftsführender Institutsleiter Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO Technologiebeauftragter des Landes Baden-Württemberg Fraunhofer IAO Nobelstraße 12 70569 Stuttgart wilhelm.bauer@iao.fraunhofer.de www.iao.fraunhofer.de © Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 29
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