Fragestellung:

Das manuelle Auftragschweißen in der industriellen Instandsetzung stellt ein anspruchsvolles Tätigkeitsfeld dar, welches durch vielfältiges Erfahrungswissen, lange Prozessdauern und körperliche Belastungen, sowie einen zunehmenden Fachkräftemangel geprägt ist. Gleichzeitig erschweren variierende Bauteilgeometrien, unterschiedliche Schadensbilder und fehlende Dokumentationen des Soll-Zustandes eine Standardisierung der Instandsetzungsprozesse. Eine vollständige Automatisierung erscheint daher nicht realistisch. Vor diesem Hintergrund gewinnen Ansätze zur Teilautomatisierung einzelner Arbeitsschritte an Bedeutung, die Fachkräfte gezielt entlasten und ihre Expertise systematisch in veränderte Arbeitsprozesse integrieren.

Eine zentrale Voraussetzung für die Gestaltung teilautomatisierter Systeme sowie für die Entwicklung arbeitsprozessorientierter Qualifizierungsansätze ist ein systematisches Verständnis der bisher überwiegend erfahrungsbasierten manuellen Arbeitsabläufe. Der Beitrag untersucht daher folgende Forschungsfragen:

- Welche zentralen Handlungsschritte und erfahrungsbasierten Entscheidungsprozesse strukturieren das manuelle Auftragschweißen in der Instandsetzung?

- Welche Strategien existieren bereits für teilautomatisierte Schweißprozesse und auf welchem Erfahrungswissen basieren diese Systeme und Arbeitsabläufe?

- Welche Anforderungen ergeben sich daraus für die gestaltungsorientierte Entwicklung eines teilautomatisierten Arbeitssystems zur Unterstützung des Auftragschweißen in der Instandsetzung?

Forschungs-/Entwicklungsmethode, Ansatz und Durchführung:

Zur Datenerhebung wurden im Rahmen des Forschungsprojektes „AutSch - Automatisierung von traditionell manuellen Schweißaufgaben“ teilstrukturierte Interviews mit betrieblichen Fachexperten geführt. Für das manuelle Auftragschweißen wurde die Datenerhebung durch Analyse dokumentierter Reparaturfälle ergänzt. Der Fokus lag hierbei auf eingesetzten Werkzeugen, benötigten und erzeugten Informationen, benötigtem Erfahrungswissen und situativen Anpassungen des Prozesses durch die Schweißfachkraft. Weitere Interviews erfolgten mit Fachexperten eines Technologieanbieters für automatisiertes Schweißen sowie Fachexperten für Softwarelösungen der Bahnplanung, um bisherige Vorgehensweisen und Möglichkeiten der Teilautomatisierung für beschriebenen Anwendungsfall zu eruieren, jeweils mit Fokus auf der Bedeutung des Erfahrungswissens von Fachkräften. Die erhobenen Daten wurden anschließend in Prozessmodellen visualisiert, um jeweils eine strukturierte Beschreibung des Ist-Arbeitsprozesses zu ermöglichen.

Ergebnisse und ihre wissenschaftliche Bedeutung:

Die Prozessmodelle ermöglichen ein systematisches Verständnis des manuellen Auftragsschweißens. Der Prozess ist durch iterative Prüf- und Entscheidungszyklen geprägt, in denen der angestrebte Zielzustand schrittweise hergestellt, bewertet und angepasst wird. Zentral für den Prozess sind erfahrungsbasierte Tätigkeiten der Fachkräfte, die insbesondere in der Interpretation von Schadensbildern, der Festlegung von Referenzflächen sowie der situativen Anpassung von Bearbeitungsstrategien zum Ausdruck kommen. Darüber hinaus übernehmen Fachkräfte eine kontinuierliche Bewertung von Zwischenergebnissen und entscheiden über Fortführung, Anpassung oder Korrektur des Prozesses.

Automatisierungspotenziale bestehen vor allem in der messtechnischen Erfassung von Bauteilgeometrien, der Unterstützung bei der Bahnplanung sowie in der Ausführung repetitiver Schweißprozesse. Diese Teilaufgaben lassen sich vergleichsweise gut standardisieren und technisch unterstützen, während prozesssteuernde und bewertende Tätigkeiten weiterhin an die Fachkraft gebunden bleiben.

Schlussfolgerungen für künftige Forschungs-/Entwicklungsinitiativen:

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass teilautomatisiertes Reparaturschweißen nicht als Ersatz fachlicher Expertise verstanden werden kann. Es bleibt in hohem Maße auf das Erfahrungswissen der Fachkräfte angewiesen und technologische Entwicklungen müssen systematisch mit dem Erfahrungswissen der Schweißfachkräfte verknüpft werden. Eine zentrale Herausforderung in der Ausgestaltung teilautomatisierter Systeme besteht in der Aufgabenteilung zwischen Mensch und Technik, bei der standardisierbare Teilaufgaben automatisiert und erfahrungsbasierte Bewertungen weiterhin durch Fachkräfte erfolgen. Für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ergibt sich daraus die Notwendigkeit, diese Aufgabenteilung auszugestalten und empirisch weiter zu untersuchen. Zudem muss die berufliche Bildung arbeitsprozessorientierte Qualifizierungsansätze entwickeln, die Fachkräfte sowohl im Umgang mit teilautomatisierten Systemen als auch in der reflektierten Nutzung ihres Erfahrungswissens im veränderten Arbeitsprozess unterstützen.