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Relevante digitale Technologien für das Handwerk

Digitale Technologien im Handwerk

Bei der Ermittlung relevanter Technologien für das Handwerk haben wir zunächst den aktuellen Stand der Digitalisierung im Handwerk analysiert. Dabei haben wir gezielt nach Potenzialen von digitalen Technologien aus Sicht der Handwerksbetriebe gesucht und die Ergebnisse mit bereits erfolgreich eingesetzten digitalen Methoden in der Industrie 4.0 verglichen. Daraus wurden die vielversprechendsten Technologien für eine digitale Zukunft des Handwerks herausgefiltert.

Technologien mit dem grössten Potenzial für das Handwerk

3D-Druck

3D-Druck im Handwerk

Mit dem 3D-Druck werden am Computer konstruierte 3-dimensionale Gegenstände „gedruckt“ bzw. erzeugt. Dabei werden ein oder mehrere flüssige oder feste Materialien Schicht für Schicht aufgetragen. Daher spricht man von additiver Fertigung. Typische Werkstoffe im 3D-Druck sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle.

Der 3D-Druck kann in vielen handwerklichen Bereichen eingesetzt werden. Der Zahntechniker beispielsweise druckt Kronen oder Inlays, der Heizungsinstallateur kann beim Kunden vor Ort die passende Dichtung für die Heizungsreparatur herstellen. Besonders interessante Möglichkeiten ergeben sich im Formenbau im Bereich der Einzelteilfertigung.

3D-Scan und Laseraufmaßsysteme

3D-Scan und LaseraufmaßsystemeDer 3D-Scan ist eine berührungslose, hochpräzise geometrische 3D-Erfassung von komplexen Gebäuden und Bauteilen. Wenn der Handwerker auf der Baustelle mit Meterstab und Bandmaß an seine Grenzen kommt, können der 3D-Scan und das Laser-Aufmaßsystem eine gute Hilfe sein.

Sie erfassen die 3D-Koordinaten einzelner markanter Punkte eines beliebigen Objektes oder vermessen vollständig in kürzester Zeit einen kompletten Raum. Die Messdaten lassen sich per USB-Stick, Datenkabel und Funk auf mobile Rechner übertragen und direkt vor Ort auswerten. Parallel zur Messung entsteht so eine 3D-Aufmaßskizze, die man in CAD-Systeme einlesen und sofort weiterverarbeiten kann. Umgekehrt lassen sich auch markante Punkte aus CAD-Zeichnungen auf Wand-, Decken- oder Bodenflächen projizieren.

Die Ein-Mann-Bedienung und digitale Erfassung macht die arbeits- und personalintensive Messdatenerfassung wirtschaftlicher und ist vor allem in der Holz-, Stein-, Maler-/Stuckateur- oder Metallbranche beliebt. Besondere Bedeutung hat der 3D-Scan in der Baubranche, da hier ganze Fassaden oder Dachstühle millimetergenau erfasst und als Grundlage für weitere digitale Bauleistungen dienen kann.

Augmented Reality und Virtual Reality

Augmented Reality und Virtual RealityAugmented Reality (AR) bzw. Virtual Reality (VR) ist die computergestützte Erweiterung der Realität bzw. Virtualität.

AR bedeutet, dass Dinge, die wirklich vorhanden sind, mit zusätzlichen virtuellen Informationen, wie z.B. Grafiken oder Texten ergänzt werden. Mittels Livebild der Kamera eines Smartphones oder einer Datenbrille werden zusätzliche virtuelle Daten auf realen Gegenständen bzw. in der tatsächlichen Umgebung des Nutzers angezeigt. Der Monteur beispielsweise scannt mit einem mobilen Endgerät beim Kunden vor Ort die Heizungsanlage. Für die Reparatur oder den Einbau eines Ersatzteils bekommt er via App detaillierte Anweisungen und Hilfestellungen. So kann der Monteur selbstständiger und effizienter den Kundenauftrag erledigen. Arbeitszeiten werden reduziert.

VR heißt, dass eine virtuelle Räumlichkeit am Computer erzeugt wird, in die der Nutzer 3-dimensional eintaucht und sich dort bewegen kann. Vor Ausführung von handwerklichen Leistungen können sich Kunden ein wirklichkeitsgetreues Bild von ihrer neuen Küche, ihrem neuen Bad oder dem neuen Haus machen und zu einem frühen Planungszeitraum Änderungswünsche realisieren.

BIG Data, ERP und CRM Systeme

BIG Data, ERP und CRM SystemeBig Data bezeichnet die Verarbeitung großer Datenmengen für die Verbesserung von Geschäftsprozessen. Ein Schwerpunkt ist hier das Marketing und die Kundengewinnung.

Enterprise Resource Planning (ERP) ist ein Programm zur Planung aller Ressourcen im Unternehmen wie Kapital, Personal, Material und Betriebsmittel. Das Hauptziel ist vor allem die Integration aller Prozesse.

Customer Relationship Management (CRM)-Systeme dienen dem Unternehmen der Kundenpflege und dokumentieren alle kundenspezifischen Vorgänge.

Handwerker können per ERP/CRM direkt vor einem Kundenbesuch Ersatzteile bestellen. Nach dem Einbau wird automatisch die Rechnung erstellt und an den Kunden gesandt. Der Kunde kann über das System u.a. auch über Wartungstermine informiert werden.

CAD, CAM und BIM

CAD, CAM und BIMComputer Aided Design (CAD), Computer Aided Manufacturing (CAM) und Building Information Modeling (BIM) unterstützen den Handwerker mittels digitaler Modelle bei der Konstruktion und Planung bestehender oder im Aufbau befindlichen technischen Anlagen oder Gebäuden.

Vorteile dieser digitalen Unterstützungssysteme sind eine Verbesserung von Planungs- und Projektmanagementprozessen, die Simulation von Planungsoptionen, eine Erhöhung der Planungssicherheit und eine frühzeitige Fehlererkennung.

Über diese digitalen Helfer hat der Handwerker einen schnellen Zugang zu detaillierten Gebäudeinformationen und letzte Planungsstände. Alle beteiligten Personen können zudem über diese Plattform miteinander kommunizieren. Menschliche Übertragungsfehler zwischen Konstruktion und Fertigung werden minimiert. BIM wird im Handwerk derzeit vorwiegend im Bereich der öffentlichen Vergabe angewendet.

Cloudtechnologien

CloudtechnologienCloud Computing - zu deutsch Rechnerwolke oder Datenwolke - beschreibt die Bereitstellung von IT-Infrastruktur wie beispielsweise Speicherplatz, Rechenleistung oder Anwendungssoftware über das Internet. Damit besteht die Möglichkeit, alle Arten von Software ohne eigene Installation zu benutzen.

Ein Handwerksbetrieb muss Handwerkersoftware nicht mehr auf eigenen PCs oder Servern installieren und betreiben, sondern mietet über die Cloud die gewünschte Software und kann die Lizenzen dynamisch der Mitarbeiteranzahl anpassen.

Künstliche Intelligenz

Künstliche IntelligenzKünstliche Intelligenz (KI) bedeutet, dass menschliche Entscheidungen und Handlungen von einer Maschine bzw. einem Roboter so nachgeahmt werden, dass er eigenständig Probleme bearbeiten kann. Dabei können auch selbstlernende Systeme zum Einsatz kommen. Weitere Themengebiete sind Sprach-, Gesichts- oder Gestenerkennung.

Handwerksbetriebe können z.B. zukünftig körperlich schwere Tätigkeiten am Bau von Robotern ausführen lassen, die gewisse Ausführungen, wie z.B. Schlitze klopfen, Überkopfmontage oder Transport „erlernt“ haben und störende Faktoren im Umfeld der Tätigkeit berücksichtigen.

Mobile Endgeräte und Netze

Mobile Endgeräte und NetzeEine wichtige Rolle im digitalen Wandel der Arbeitswelt spielen mobile Endgeräte. Dies sind elektronische Geräte für mobile, netzunabhängige Daten-, Sprach- und Bildkommunikation, Navigation und Netze, wie z.B. Funk- und Rechnernetze. So lassen sich zum Beispiel Datenerfassung und -bearbeitung beim Kunden vor Ort oder auf der Baustelle durchführen.

Handwerker können z.B. die Leistungen der Maßnahme, Stundenzettel und Materialverbrauch direkt auf der Baustelle erfassen. Dadurch können Rechnungen zeitnaher erstellt werden und der verantwortliche Meister erhält einen aktuellen Überblick über die geleisteten Tätigkeiten innerhalb der Baumaßnahme.

Multikopter und Drohnen

Multikopter und DrohnenDrohnen sind unbemannte Luftfahrzeuge, die durch einen Computer autonom oder per Fernsteuerung manuell gesteuert werden. Es gibt verschiedene Konstruktionen, Modelle und Bauformen, die je nach Anzahl der Rotoren bezeichnet und unter dem Begriff Multikopter zusammengefasst werden.

Im Handwerk können Drohnen schnell und günstig detaillierte Informationen aus der richtigen Perspektive bieten. Häufige Anwendungen finden sich im Bereich der Inspektion, Fehlerdiagnose und Vermessung. Dabei können Bildinformationen durch Daten der Wärmebildkamera ergänzt werden. Dachdecker können beispielsweise Schäden begutachten und Probleme erkennen und damit zeitnahe und genaue Angebote für den Kunden erstellen. Das erspart dem Betrieb das Aufstellen von teuren Gerüsten, macht die Arbeit sicherer und erschließt neue Kundenkreise.

RFID und NFC

RFID und NFCRFID und NFC sind Verfahren für das automatische und berührungslose Identifizieren und Lokalisieren von Personen und Gegenständen. Neben dem herkömmlichen Scannen von optischen Strich- und QR-Codes wird beim RFID- und NFC-Verfahren - bekannt aus der Warensicherung - die Information über eine passive elektronische Komponente (Schwingkreis) mit entsprechenden Geräten ausgelesen.

So verfügen Handys der neuesten Generation bereits über die notwenige Technik, um NFC-Etiketten zu lesen. RFID benötigt im Gegensatz zu den Strichcodes keinen direkten Sichtkontakt zum Objekt, um es zu identifizieren. NFC hingegen ist so ausgelegt, dass es nur im direkten Kontakt oder in unmittelbarer Nähe zum Etikett ausgelesen werden kann. Dies ist vor allen Dingen aus Gründen der sicheren Datenübertragung von Vorteil.

Nahezu jeder Handwerksbetrieb verfügt über Betriebsmittel wie Maschinen, Elektrogeräte bis hin zu Leitern oder Spezialwerkzeug. Eine professionelle Betriebsmittelverwaltung auf IT-Basis unter Einbezug von NFC- oder RFID-Verfahren gibt einen stets aktuellen Überblick über den Waren- und Werkzeugbestand.

Robotertechnologien

RobotertechnologienEin Roboter kann dem Menschen mechanische und logistische Arbeiten abnehmen oder ihn dabei unterstützen. Früher waren Roboter meist ortsfest und abgekapselt, heutzutage können sie mobil und im gleichen Arbeitsraum mit Menschen agieren. Roboter können aufwendig programmiert oder auch intuitiv bedient werden. Dazu steht eine Reihe von Assistenzsystemen und Hilfsmitteln zur Verfügung, die besonders den Einsatz im Handwerk erleichtern.

Roboter können körperlich anstrengende, gesundheitsschädliche oder gefährliche handwerkliche Arbeiten übernehmen. Im Bereich der Fahrzeuglackierung z.B. zeichnet der Computer über eine spezielle Sprühpistole alle Parameter einer Handlackierung auf und speichert diese. Auf dieser Datenbasis kann ein Roboter viele weitere Fahrzeuge entsprechend lackieren.

Da das Handwerk derzeit unter einem Fachkräftemangel leidet, könnte diese Technologie zukünftig in gewissen Bereichen den fehlenden Kollegen ersetzen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass unangenehme und wiederkehrende Tätigkeiten von einem Roboter übernommen werden können und so diese handwerklichen Arbeiten aufgewertet werden.

Sensorik und Aktorik

Sensorik und AktorikEin Sensor „fühlt“ bzw. erfasst - wie die Sinnesorgane des Menschen - als technisches Bauteil physikalische, chemische oder optische Eigenschaften und formt diese in ein elektrisches Signal um.

Im Handwerk spielen Sensoren in automatisierten Prozessen als Signalgeber eine wichtige Rolle. So können moderne, meist luftdichte Gebäude ohne eine Vielzahl von Sensoren, wie z.B. Luftgütesensoren nicht funktionieren. Außerdem optimieren viele Werkzeugmaschinen ihren Verschleiß über entsprechende Sensorik. Sie warnen rechtzeitig vor einem Ausfall und melden Reparaturbedarf.

Die Aktorik ist das Erzeugen einer Bewegung oder Verformung. Jeder PC besitzt Sensoren, wie Tastatur oder Maus und Aktoren, wie Bildschirm und Lautsprecher. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) oder Roboter besitzen ebenfalls Sensoren (z.B. Position) und Aktoren (Motoren), die von der Programmierung gesteuert werden.

Die Sensorik und Aktorik werden in vielen technischen handwerklichen Bereichen wie z. B. der Regelungstechnik, Automatisierungstechnik oder Mechatronik verwendet. Ein aktuelles Beispiel ist die moderne Gebäudeautomatisierung, sprich das Smart Home. Zukünftig wird die Sensorik und Aktorik noch bedeutsamer werden, weil die Digitalisierung in vielen Prozessen zunimmt.