Über den Tellerrand geschaut

Industrie 4.0: Gamification in der industriellen Fertigung

Jörg Niesenhaus
Jörg Niesenhaus
18. November 2013

Bereits im Juli haben wir uns an dieser Stelle mit den Potenzialen und Herausforderungen von Gamification befasst und den Prozess zur Integration von Gamification-Methoden diskutiert. In diesem Zuge haben wir dargestellt, dass eine ausführliche Analyse der bestehenden Prozesse und daran angepasste Gamification-Mechanismen die Erfolgschancen erhöhen – beispielsweise eine Steigerung der Effizienz oder der Mitarbeiterzufriedenheit herbeiführen können.

In diesem Blogbeitrag wollen wir uns vor dem Hintergrund des aktuellen Industrie 4.0 Trends stärker dem Anwendungsfeld der industriellen Fertigung widmen und diskutieren, welche Rolle Gamification-Methoden in diesem Umfeld spielen können und welche spezifischen Anforderungen an sie gestellt werden.

Gamification in der industriellen Fertigung

In der industriellen Fertigung ist die Prozessstruktur an der Funktionsweise von Maschinen orientiert. Um einen optimalen Durchsatz, eine hohe Qualität und möglichst geringe Ausfallzeiten zu erreichen, kommt es jedoch erheblich auf das Mitwirken der Bediener und Wartungsmitarbeiter an. Viele der im Folgenden dargestellten Mechanismen sind daher auf die Bediener und ihre Aktivitäten fokussiert. Es sind jedoch auch Spielmechanismen für andere Arbeitsbereiche wie Management, Vertrieb oder Anlagenbau denkbar.

Visuelles und auditives Feedback

Ein zentrales Element digitaler Spiele ist das unmittelbare visuelle und auditive Feedback auf Nutzereingaben. Das Feedback bestätigt die Erkennung der Eingabe und verstärkt zudem durch die Art der Visualisierung oder Vertonung das Gefühl der Selbstwirksamkeit des Bedieners. Im Kontext der industriellen Fertigung ist es aufgrund des Fehlens von Displays oder der erhöhten Lautstärke nicht immer möglich mit visuellem oder auditivem Feedback zu arbeiten. Für den Fall aber, dass Bediener bereits an oder mit Bildschirmen arbeiten, ist es sinnvoll diese optimal zu nutzen. Häufig werden auf den Bildschirmen nur statische Zustände visualisiert, innerhalb derer immer wieder Eingaben des Bedieners gefragt sind. Diese Interaktion kann durch den gezielten Einsatz von Animationen und grafischen Hervorhebungen angereichert werden, um nicht nur ein Feedback anzuzeigen, sondern auch Zusammenhänge oder Prozesse deutlicher zu visualisieren. Dabei ist es möglich, jeden einzelnen Arbeitsschritt durch das Sammeln von geringen Punktwerten zu belohnen, sodass jeder Handgriff bzw. Prozessschritt sich positiv auf das Punktekonto des Bedieners auswirkt, wenn dies gewünscht ist.

Animationen aber auch auditives Feedback können zudem einen Rhythmus oder ein ideales Timing kommunizieren, welches durch Maschinen oder andere Bediener an der Fertigungsanlage beeinflusst wird. Durch diese Unterstützung kann zudem ein Flow-Zustand bei den Bedienern erreicht werden, d.h. ein Gefühl der völligen Vertiefung und des Aufgehens in einer Tätigkeit. Bei dem Einsatz von Animationen und Tönen ist es wichtig, dass diese möglichst minimal invasiv sind und vor allem auf längere Dauer nicht als störend empfunden werden. Auch der aktuelle Status kann durch spielerische Elemente ansprechend visualisiert werden: Was ist mein aktuelles Tagesziel? Wie viele Komponenten pro Stunde habe ich bearbeitet? Liege ich über oder unter dem Durchschnitt? Visualisierungen wie eine To-Do-Liste, ein sich Schritt für Schritt füllender Statusbalken oder ein Tachometer der produzierten Einheiten pro Stunde geben jedem Bediener individuelles Feedback über den aktuellen Status und seine Leistung.

Ein gutes Beispiel für eine einfache Feedback-Anzeige, die in der Lage ist Menschen zu besonderen Leistungen anzuspornen, findet sich beispielsweise in vielen PKWs: Viele Autofahrer fühlen sich durch ihr Navigationssystem motiviert, die ursprünglich errechnete Ankunftszeit zu unterbieten. Gelingt dies, so wird bei den Autofahrern häufig ein Gefühl der Zufriedenheit ausgelöst.

Präzise Fehlerbeschreibung

Ein weiteres wichtiges Feedback für Bediener sind Informationen über Fehler in der Fertigung, die im späteren Verlauf der Produktion oder durch die finale Qualitätskontrolle bemerkt werden. Diese Fehler können meist gezielt einem Bearbeitungsschritt oder einer Bedienerstation zugeordnet werden, sodass die Information den betroffenen Bediener – meist mit ein paar Minuten Verzögerung – erreichen kann. Die Information sollte nicht nur eine kurze Fehlerbeschreibung beinhalten, sondern möglichst konkret den Fehler und einen Lösungsansatz beschreiben. Damit kann der Bediener nachvollziehen, in welchem Kontext der Fehler entstanden ist und er bekommt die Möglichkeit, die Fehler in Zukunft zu vermeiden. Für die Visualisierung des Fehlers können automatisiert erstellte Fotos oder animierte 3D-Modelle verwendet werden. Gerade bei sehr komplexen Fertigungsprozessen in der Automobil- oder Maschinenfertigung helfen dynamische 3D-Modelle bei der Lokalisierung und anschaulichen Darstellung des Fehlers. Ein von Centigrade erstellter Prototyp für das Gebäude-Management zeigt eindrucksvoll das Potenzial von dynamischen Darstellungen von Fehlern und Problemen, um diese genau zu lokalisieren.

Optimierung der Pausenzeiten

Ein weiteres Beispiel für die Anwendung von spielerischen Elementen ist die Gestaltung der Pausenzeiten. An Fertigungsanlagen mit mehreren Bedienern ist es meist nachteilig, wenn zwei oder mehr Bediener zeitgleich Pausen nehmen, da dann der Durchsatz der Maschinen durch fehlendes Personal beeinträchtigt wird. Ein Mechanismus des Gamification-Systems kann die Berechnung von optimalen Pausenzeiten sein, die auf Anfrage des Bedieners ermittelt werden. Das System erlaubt zudem auch weiterhin den sofortigen Start einer Pause, ermittelt aber zusätzlich einen optimalen Pausenbeginn für die Fertigungsstraße, der freiwillig gewählt werden kann. Wählt der Bediener den optimalen Beginn, startet ein Countdown, der den Anfang der optimalen Pausenzeit visualisiert. Nimmt der Bediener seine Pause in diesem Zeitraum, so erhält er dafür Bonuspunkte.

Belohnung von Teams

Kurz Erwähnung fand bereits das Beispiel der Leaderboards, anhand derer die Leistungen einzelner Mitarbeiter oder Teams in Beziehung gestellt werden. Dieser Mechanismus ist nicht ganz unumstritten, da er nicht nur für Gewinner, sondern auch entsprechend für Verlierer sorgt. Gerade im Fall von größeren Fertigungsanlagen ist es zudem wichtig, das soziale Gefüge zwischen Mitarbeitern zu festigen, anstatt es durch ein zu kompetitives System auszuhebeln. Ein Modell, welches sich als erfolgreich erwiesen hat, ist die Belohnung von Teams für eine gute Zusammenarbeit der Teammitglieder. Dabei werden die Teams nicht nur nach ihren Effizienzwerten oder dem Erreichen von Tages- oder Wochenzielen beurteilt, sondern auch nach der gegenseitigen Unterstützung bei Problemen oder den durch das Team eingereichten Verbesserungsvorschläge. Zur Erhebung der Informationen dienen beispielsweise kurze Fragen beim Log-out aus dem System, die innerhalb von wenigen Sekunden abfragen, welcher Kollege in der vorangegangenen Schicht den Befragten am besten unterstützte, oder welche Station in der Fertigung als besonders herausfordernd wahrgenommen wird. Für die Beantwortung der Fragen können erneut Punkte gesammelt werden, die sich – unabhängig von ihrer Antwort – positiv auf die Teambewertung niederschlagen.

Belohnungen steigern die Motivation

Ein intensiv diskutiertes Thema im Bereich Gamification sind Belohnungen, die für eine erfolgreiche Teilnahme an Gamification-Prozessen in Aussicht gestellt werden können. Die Belohnungen erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass das entsprechend belohnte Verhalten häufiger eintritt. Dieses Verhalten wird in der Psychologie als positive Verstärkung bezeichnet. Dabei stellen Experten aus der Verhaltensforschung die Frage, ob eine extrinsische Motivation durch Belohnungen nicht ein falsches Signal aussendet. Spiele wecken häufig eine intrinsische Motivation, das heißt, Personen spielen aufgrund der Freude am Spiel. Im Idealfall würde dies bedeuten, dass die durch spielerische Elemente angereicherten Prozesse den Nutzer ausreichend motivieren, sodass keine zusätzlichen Belohnungen angeboten werden müssen. Doch die Erfahrung bei der Integration von Gamification-Mechanismen zeigt, dass Belohnungen die Motivation zusätzlich steigern können. Dazu zählen Leistungen des Arbeitgebers wie längere Pausen oder ein zusätzlicher Urlaubstag, Sonderzahlungen oder Geschenke, die beispielsweise Schritt für Schritt über das Sammeln von Punkten erreicht werden können.

Spielemechanismen erfolgreich in der Produktion nutzen

Die Integration von Spielmechanismen in die Abläufe der industriellen Produktion ist für viele Betriebe noch Neuland. Doch die wachsende Anzahl an entsprechenden Projekten aus der Fertigungsindustrie im Kontext der Industrie 4.0 zeigt, dass immer mehr Firmen Interesse an kreativen und spielerischen Lösungen zeigen, um Fehler zu verringern, die Effizienz der Prozesse und die Motivation ihrer Mitarbeiter zu steigern.

Hinweis: Bei diesem Artikel handelt es sich um eine leicht gekürzte Fassung des Beitrags für das SPS-Magazin in der Ausgabe 10/2013.

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