Die zunehmende Digitalisierung im Handwerk fordert den vermehrten Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien. Die Vermittlung der damit verbundenen neuen Anforderungen und die Unterstu¨tzung der Mitarbeiter sollte mo¨glichst kontextbezogen und ortsunabha¨ngig zur Verfu¨gung stehen. Das Verbundprojekt SMARTWERK entwickelt dafu¨r prototypisch fu¨r drei Szenarien (Baustellenbegehung und Dokumentation, Bedienung innovativer Maschinen auf der Baustelle, Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz) ein Assistenzsystem - die SMARTWERK Assistance Suite (SWAS). Dabei wird ein partizipativer Prozess der Technikentwicklung verfolgt, der technische und inhaltliche Anforderungen sowie subjektive Akzeptanzaspekte fortlaufend evaluiert. Die so gewonnenen Ergebnisse werden in die Entwicklung der SWAS integriert und mo¨gliche Kommunikationsstrategien zur Akzeptanzsteigerung abgeleitet. Die Digitalisierung vera¨ndert in einem disruptiven Prozess Industrien und Dienstleistungen. In den Branchen Bau und Energie werden jedoch digitale Technologien bisher als wenig bedeutsam fu¨ r das eigene Gescha¨ftsmodell angesehen [Di16], obwohl die Anforderungen an die digitale Dokumentation und Planung zunehmen. Vor dem Hintergrund der komplexeren Vernetzung von Maschinen (Internet of Things) sowie Digitalisierungsprozessen wie z.B. BIM (Building Information Modeling im Bauwesen), sind Vera¨nderungen im Bauhandwerk notwendig. Digitale Technologien, die Bescha¨ftigte bei der Ausfu¨ hrung ihrer Arbeit unterstu¨ tzen, sogenannte Assistenzsysteme, werden bisher sta¨rker in anderen Fachgebieten, wie z.B. der Gesundheitsu¨ berwachung [Ly03, Pi16] oder in der Industrie [We16, MP14] eingesetzt. Im Gegensatz zu diesen Bereichen sind Prozessschritte im Handwerk sta¨ndigen Vera¨nderungen unterworfen und weniger fixiert und pra¨zise vorhersagbar. Im Bauhandwerk handelt es sich in der Regel um sehr kleine Unternehmen mit handwerklicher Struktur. So waren im Jahr 2013 bei den rund 545.000 Mitgliedsunternehmen der BG BAU rund 2,7 Millionen Bescha¨ftigte ta¨tig. 95% dieser Betriebe haben weniger als 20
Assistenz zur Unterstu¨tzung von Arbeitsprozessen auf der Baustelle 217 Bescha¨ftigte [Be13]. Fu¨r diese Unternehmen ist es oft schwierig, digitale Mo¨glichkeiten und Anforderungen zu erkennen und umzusetzen. Herko¨mmliche Lernsysteme, wie z.B. MOOC-Plattformen oder Lern-Apps, zum Aufbau notwendiger Kompetenzen sind aufgrund geringer Akzeptanz und zeitlicher Ressourcen fu¨r einen Großteil der Bauhandwerksbetriebe ungeeignet. So zeigt sich aktuell, dass trotz digitaler Angebote (z.B. in Ausbildungsgruppen des Elektronik-Ausbaugewerbes [EE12]) kaum eine Nutzung stattfindet. Das interdisziplina¨re Verbundprojekt SMARTWERK4 entwickelt ein Assistenzsystem fu¨r das Bauhandwerk, welches die genannten Herausforderungen bei der Digitalisierung methodisch und technisch gezielt beru¨cksichtigt. In einem partizipativen Technikentwicklungsprozess werden – ausgehend von konkreten Problemen – Lo¨sungen im engen Dialog zwischen den Stakeholdern konzipiert, prototypisch implementiert und bei Anwendungspartnern fortlaufend evaluiert. Wa¨hrend bei etablierten Vorgehensmodellen der Softwareentwicklung die Anforderungen oftmals durch einzelne Auftraggeber spezifiziert werden, die die Systeme eher selten benutzen, werden in SMARTWERK unmittelbare Nutzer des angestrebten Produkts soweit mo¨glich in die Prozesse miteinbezogen. Um eine Akzeptanzsteigerung bei der Einfu¨hrungvon Assistenzsystemen zu erreichen, ist es notwendig zu pru¨fen, welche Faktoren einen Einfluss auf die Technikakzeptanz der Mitarbeiter haben. Daraus ko¨nnen dann Gestaltungsempfehlungen und Kommunikationsstrategien abgeleitet werden.
Daher wurde aus Theorien der Akzeptanzforschung, dem TAM 3 [VB08] und der TPB [Aj91], ein Akzeptanz-Rahmenmodell abgeleitet und um differenzierte Einstellungs- und Perso¨nlichkeitsdeterminanten (z.B. Involvement, regulatorischer Fokus) [PC86, Hi97] erweitert. Die Erhebung der Akzeptanzfaktoren erfolgt in sechs Erhebungs-Wellen (sog. Akzeptanzpanel), um deren Vera¨nderungen wa¨hrend der Projektlaufzeit miteinzubeziehen. Fu¨r die technische Realisierung der SMARTWERK Assistance Suite (SWAS) werden aus identifizierten Problemen im Bauhandwerk Anforderungen fu¨r drei exemplarische Szenarien extrahiert. Die SWAS bietet digitale, kontextbezogene und ortsunabha¨ngige Informationen, um (a) Mitarbeiter im Baugewerbe bei prozessorientierten Arbeiten zu unterstu¨tzen, (b) ihnen die Bedienung moderner Baugera¨te zu erleichtern und (c) sie im Thema Sicherheit auf der Baustelle zu schulen.
In diesem Beitrag erla¨utern wir unsere Vorgehensweise am Beispiel eines Erstbegehungsszenarios (Bereich prozessorientierte Unterstu¨tzung auf der Baustelle). Im na¨chsten Abschnitt werden Konzeption und Realisierung des SWAS Systems vorgestellt, wa¨hrend Abschnitt 3 die verwendeten Evaluationsmethoden pra¨sentiert und u¨ber erste Ergebnisse berichtet. Schließlich fasst Abschnitt 4 die Resultate zusammen und gibt einen Ausblick. 2
Dieser Abschnitt verdeutlicht mit dem Nutzungsszenario der Erstbegehung die Anforderungen an das Assistenzsystem und beschreibt die technische Umsetzung der SWAS . 4 Das Projekt SMARTWERK wird durch das Bundesministerium fu¨r Bildung und Forschung unter FKZ 16SV6272 gefo¨rdert., http://ikpb-de.jimdo.com/forschung/esmartwerk/
Beim Ablauf einer prototypischen Erstbegehung ohne den Einsatz neuer Technologien erscheint der Baustellenleiter bei Kunden eines neuen Projekts. Im Kundengespra¨ch notiert er sich mit einem Stift notwendige Informationen (z.B. Maße) auf einem Notizblock, fu¨llt evtl. einen Fragebogen aus und macht mit seiner Kamera Fotos von relevanten Details der zuku¨nftigen Baustelle. Spa¨ter mu¨ssen die Daten im Bu¨ro nachbearbeitet werden: Aufzeichnungen werden erga¨nzt, die Notizen und Fotos digitalisiert und idealerweise unter dem passenden Projekt im richtigen Kontext abgelegt. Die Prozessschritte, die sich durch die Mehrfachanlage der Daten ergeben, sind aufwendig und kosten die beteiligten Mitarbeiter Zeit.
Mit Hilfe der SWAS wird dieser Prozess wie folgt optimiert: Der Bauleiter erscheint mit einem Tablet bei seinem Kunden zu einer Erstbegehung und bekommt von der SWAS alle relevanten Arbeitsschritte angezeigt (siehe Abb. 1). Durch Auswahl der aktuellen Aufgabe stehen ihm die passenden Dokumente und unterstu¨tzenden Lerninhalte zur Verfu¨gung. Erstere ko¨nnen z.B. Fragebo¨gen sein, die fu¨r manche Prozessschritte vonno¨ten sind, letztere Anleitungen, wie man bestimmte Arbeitsschritte durchfu¨hren kann. Die Lerninhalte eignen sich zur Vor- und Nachbereitung angehender Bauleiter, aber auch als Unterstu¨tzung beim Kunden bei vera¨ndertem Vorgehen innerhalb eines Arbeitsschritts.
Abb. 1: Arbeitsschritte und Hilfsinhalt fu¨r den Prozess Erstbegehung Wa¨hrend des Kundengespra¨chs kann der Baustellenleiter zu jedem Arbeitsschritt alle relevanten Informationen via (a) Tastatureingabe, (b) Handschrifteingabe mit Eingabestift oder (c) diktierte Sprachnachricht hinzufu¨gen. Weiterhin stehen zu bestimmten Schritten Fragebo¨gen mit unterschiedlichen Frage-Antwortformaten zur Verfu¨gung, die er vor Ort ausfu¨llen kann. Durch die strukturierte Anzeige und eine Suchfunktion findet er sich schnell in den Dokumenten zurecht. Auch ko¨nnen zu jedem Arbeitsschritt Bilder gemacht oder Videos gedreht werden, die direkt im passenden Kontext abgespeichert werden. Diese Funktion soll spa¨ter noch erweitert werden, so dass die Medien auch per Sprachsteuerung mit einer Smartglass aufgenommen und abgespeichert werden ko¨nnen. Im Bu¨ro ko¨nnen alle Daten der Erstbegehung u¨ber den Desktop PC abgerufen, finalisiert und weiterverwendet werden, indem sie zur Angebotserstellung fu¨r den Kunden oder fu¨r die Projektdokumentationen genutzt werden. Der Aufwand durch die direkte digitale Datenerfassung, die kontextsensitive Speicherung und das Abrufen der Daten mit unterschiedlichen Zielgera¨ten (Bu¨ro PC oder Tablet auf der Baustelle) reduziert sich erheblich. SWAS wurde als Client-Server Architektur realisiert und stellt Schnittstellen bereit, um die Anforderungen des gegebenen Szenarios abzudecken. Zur Integration existierender Ar
Assistenz zur Unterstu¨tzung von Arbeitsprozessen auf der Baustelle 219 beitsabla¨ufe (Workflows) soll eine Schnittstelle zu der im Bauhandwerk stark verbreiteten ERP-Lo¨sung WinWorker5 geliefert werden. Die Kernfunktion der SWAS ist die Assistenz vor Ort, die durch den Einsatz von Mobilgera¨ten ermo¨glicht wird. Arbeitsabla¨ufe werden als BPMN6 Prozesse dargestellt. Der Vorteil einer formalen Prozessdefinition ist, dass alle no¨tigen Arbeitsschritte erfasst und festgelegt werden und durch technisches System bearbeitet werden ko¨nnen. Dadurch kann die Assistenz direkt auf den echten Arbeitsablauf abgebildet und im richtigen Prozessschritt zugeliefert werden. Letztendlich sind damit nicht nur lineare Workflows, sondern auch komplexere Abla¨ufe (z.B. Bedingungen oder Ereignisse) modellierbar.
Abb. 2: Datenfluss in der SmartWerk Assistance Suite Wenn der Baustellenleiter den Besuch der Baustelle beginnt, wird der Prozess durch die SWAS instanziert und der Kontext (z.B. aktueller Prozesszustand, Ausfu¨hrungshistorie und aktiver Nutzer) fu¨r die Prozessausfu¨hrung erstellt. Auf das Mobilgera¨t des Baustellenleiters werden die notwendigen Prozessschritte mit den dazugeho¨rigen Dokumenten geliefert. Die Assistenz, die dem Nutzer zur Verfu¨gung gestellt wird, ist zu den jeweiligen Aufgaben der Prozessdefinition annotiert. Die Gera¨te werden durch einen Dienst koordiniert, der auch die Informationsstro¨me in zwei Richtungen (siehe Abb. 2) leitet: Assistenzinformationen und Anfragen vom Server zu den Ausgabegera¨ten und Nutzerantworten, Notizen und Bilder von der Baustelle zuru¨ck zum System. Die erfassten Daten werden mit dem Kontext der Prozessausfu¨hrung verlinkt, um bei einem spa¨teren Zugriff darauf die Nachverfolgbarkeit zu garantieren.
Die Nutzung sogenannter Device-Klassen dient, unabha¨ngig von konkreten Gera¨temodellen, der Entscheidung, welche Informationen auf welchem Endgera¨t angezeigt werden. So unterscheiden wir in unserem Szenario drei unterschiedliche Darstellungen: Das Tablet zeigt alle wichtigen Informationen u¨ber den Prozessstatus und dazu passende Assistenz, die Smartglass nur Prozessvera¨nderungen und offene Fragen an. Am Bu¨ro PC greift man auf die Daten u¨ber eine Dokumentenverwaltung zu; diese Darstellung wa¨re auf der Baustelle mit den Mobilgera¨ten weder u¨bersichtlich noch sinnvoll. 5 http://www.winworker.de/, letzter Zugriff am 10.06.2015 6 http://www.bpmn.org/,letzter Zugriff am 10.06.2015 3
Die Evaluation im Projekt SMARTWERK la¨sst sich in zwei Evaluationspakete unterteilen: (a) Die fortlaufende Evaluation von Akzeptanz- und Kommunikationsaspekten (EvaluationAkzeptanzpanel) durch Fragebo¨gen mit u¨berwiegend festem Antwortformat und (b) Softwaretests, die praktisches Testen der SWAS auf Mobilgera¨ten sowie gleichzeitige Befragungen und Think-Aloud-Protokolle beinhaltet. Im Folgenden werden das methodische Vorgehen und erste Ergebnisse beider Evaluationspakete beschrieben.
Um bedeutsame Faktoren der Akzeptanz von Assistenzsystemen und Dynamiken im Akzeptanzprozess zu identifizieren und daraus verallgemeinerbare Kommunikationsstrategien fu¨r Fu¨hrungskra¨fte im Bauhandwerk abzuleiten, wird ein 6-Wellen Akzeptanzpanel umgesetzt. Neben den beiden bereits mit digitalen Technologien vertrauten Demonstrationsunternehmen (DU) nehmen zusa¨tzlich Kontrollunternehmen (KU) teil, die sich abwechselnd bei jeder zweiten Welle beteiligen. Außerdem gibt es in jeder Welle noch alternierende Kontrollunternehmen (ALT-KU), die nur einmalig befragt werden. Es werden Fragebo¨gen genutzt, deren Fragen u¨berwiegend mit einer 7-stufigen Ratingskala (stimme u¨berhaupt nicht zu bis stimme voll und ganz zu) beantwortet werden. Die verwendeten Fragen werden aus einem Basissatz und einem flexiblen Erweiterungssatz mit Bezug zu digitalen Assistenzsystemen ausgewa¨hlt. Zusa¨tzlich werden relativ zeitstabile Drittvariablen (z.B. Soziodemografie, Perso¨nlichkeit) und organisationsbezogene Kontextvariablen (z.B. Fu¨hrungskultur, Normen) aufgenommen. Diese werden in unterschiedlichen Erhebungswellen implementiert, um eine zeito¨konomische und motivierende Befragung zu ermo¨glichen.
Die Befragungen dauerten zwischen 12 bis 35 Minuten. Alle bisher erhobenen Faktoren (bisher 23) wurden aus dem Akzeptanz-Rahmenmodell abgeleitet und jeweils durch mehrere Indikatoren (bisher 203 Fragen) operationalisiert. Die psychometrische Gu¨te der Faktoren kann als akzeptabel bis sehr gut bezeichnet werden (Cronbachs Alpha > :70 bis .94). In den ersten beiden Wellen erfolgten die Befragungen von insgesamt N = 144 Mitarbeitern in sechs Unternehmen. Bei der Auswertung erfolgte zuerst eine Analyse der Zusammenha¨nge zwischen den Faktoren (z.B. individuelle Nu¨tzlichkeit, Technikselbstwirksamkeit und Nutzungsabsicht) und anschließend eine stratifizierte Auswertung der Gruppenunterschiede zwischen Demonstrations- und Kontrollunternehmen. Die folgenden Ergebnisse beziehen sich nur auf einen Teilausschnitt der erhobenen Faktoren. Es konnten u¨berwiegend signifikante, bivariate Korrelationen zwischen den Akzeptanz beeinflussenden Faktoren, wie z.B. Leichtigkeit der Bedienung, allgemeine Nu¨tzlichkeit, individuelle Nu¨tzlichkeit, Technikselbstwirksamkeit, externale Kontrolle und der Nutzungsabsicht statistisch abgesichert werden. Keine statistisch bedeutsamen Zusammenha¨nge traten dagegen mit den Faktoren Misstrauen in die Datenspeicherung, Image und Einfluss von Meinungsfu¨hrern auf.
Vertiefende statistische Modellierungen (regressionsanalytische Mediationsmodelle) zeigten, dass eine Betrachtung von direkten Effekten auf die Nutzungsabsicht vermutlich zu Fehlschlu¨ssen und unno¨tigen Maßnahmen fu¨hren wu¨rde. Eine Steigerung der Nutzungsabsicht fu¨r Assistenzsysteme wu¨rde sich beispielsweise nicht u¨ber die Verbesserung und/
Assistenz zur Unterstu¨tzung von Arbeitsprozessen auf der Baustelle 221 oder Kommunikation der Leichtigkeit der Bedienung erzielen lassen (b = 0:04; p > :05 nicht signifikant), obwohl isoliert betrachtet, statistisch signifikante Zusammenha¨nge vorliegen (r = :65; p < :001). Eine wirksame Erho¨hung der Nutzungsabsicht la¨sst sich vermutlich im Bauhandwerk u¨ber die Steigerung der allgemeinen Nu¨tzlichkeit (von Technologien) vermittelt u¨ber eine spezifische, mit der eigenen konkreten Ta¨tigkeit verbundene Nu¨tzlichkeit (individuelle Nu¨tzlichkeit) erreichen (95% BcaCi: .05, .50, signifikante Mediation). Einschra¨nkend muss aber erwa¨hnt werden, dass es sich nur um ein Teilergebnis handelt, das im Projektverlauf noch mit gro¨ßeren Stichproben validiert werden sollte. Stratifizierte Auswertungen auf Gruppenunterschiede (t-Tests) zeigten signifikante Unterschiede zwischen den Demonstrationsunternehmen (DU) und den Kontrollunternehmen (KU). Dem Einsatz von Assistenzsystemen wird in den DU (M = 4:89; Fu¨nf = stimme eher zu) im Vergleich zu den KU (M = 4:23; Vier = teils/teils) signifikant sta¨rker zugestimmt (p < :05), wa¨hrend sich bei allgemeinen Innovationen das Befundmuster genau entgegengesetzt verha¨lt.
Die Funktionalita¨t der SWAS wird in beiden Demonstrationsunternehmen durch Softwaretests evaluiert, indem zuerst die Funktionalita¨t der Software erkla¨rt wird und die Probanden danach die Prototypen auf dem Mobilgera¨t testen ko¨nnen. Anschließend wird ein Fragebogen zur Usability ausgefu¨llt und Ru¨ckmeldungen (Think-Aloud-Protokolle und offene Interviews) dokumentiert. Die erste Evaluation fu¨r das Erstbegehungsszenario fand noch wa¨hrend der Implementierungsphase statt und war hinsichtlich der Funktionen (Spracherkennung, Kontextsensitivita¨t und Prozessfu¨hrung) sehr positiv. Demgegenu¨ber zeigten sich Schwachstellen bei der Client-Server Verbindung. Nach einer Verbesserung des ersten Prototyps wurde die zweite Evaluation durchgefu¨hrt, die ebenfalls positiv ausfiel. Vor allem die flu¨ssige Spracheingabe und die Mo¨glichkeit zur nachtra¨glichen Bildbearbeitung wurden als besonders nu¨tzlich beurteilt. Als Potential fu¨r die Weiterentwicklung wurden der Ausbau von Schnittstellen zu diversen Systemen (bspw. WinWorker, Smartglass) und Maßnahmen zur Datenspeicherung bei schlechter Internetverbindung genannt. 4
In diesem Paper wurden Teilergebnisse des interdisziplina¨ren Projekts SMARTWERK vorgestellt. Anhand des konkreten Szenarios der Baustellenerstbegehung wurde die SWAS eingefu¨hrt, die kontextsensitive, prozessorientierte digitale Unterstu¨tzung von Arbeitsprozessen auf der Baustelle bietet und den Arbeitsablauf deutlich optimieren konnte. Existierenden Akzeptanzproblemen von innovativen digitalen Systemen im Bauhandwerk wird aktiv durch eine partizipative Technikentwicklung und eine umfassende Evaluation begegnet. Die funktionale Erprobung bei den Anwendungspartnern zeigte, dass der Prototyp der SWAS den Mitarbeitern sinnvolle Prozessunterstu¨tzung bietet und ein weiterer Ausbau der Schnittstellen gewu¨nscht wird, um eine Insello¨sung zu vermeiden. Einige Ru¨ckmeldungen der Mitarbeiter nach dem ersten Test konnten bereits dazu beitragen, Lo¨sungen (z.B. um die schwache Client-Server Verbindung zu umgehen) in eine neue Version des Prototypen zu integrieren und damit die Software zu verbessern.
Mareike Schmidt et al.
Unseres Wissens nach werden erstmals etablierte Akzeptanztheorien auf das Bauhandwerk u¨bertragen, durch das Akzeptanzpanel validiert, und daraus m o¨glichst wirkungsvolle und umsetzbare Kommunikations- und Gestaltungsempfehlungen abgeleitet. Erste Evaluationsergebnisse geben Hinweise darauf, dass auf Aspekte der kontextbezogenen, individuellen N u¨tzlichkeit der SWAS fokussiert werden sollte, um die Implementierungsund Nutzungschancen von Assistenzsystemen im Bauhandwerk zu erho¨ hen. Im Laufe des Projekts werden wir unsere Konzepte und die SWAS erweitern und erga¨nzen sowie Erkenntnisse der Evaluationen beru¨ cksichtigen, um die Anforderungen der beiden anderen Szenarios (Kontextsensitive Unterstu¨ tzung fu¨ r komplexe, moderne Baugera¨te und Unterstu¨ tzung zum Thema Baustellensicherheit “) optimal realisieren zu ko¨ nnen.
” Literaturverzeichnis