Daniel Kalteis  

Berufsbild des Mechatronikers

1. Rückblick

• In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde sowohl im Handwerk als auch in der Industrie „handwerklich"gearbeitet, d.h. man arbeitete auf Bestellung, die Apparate wurden von Anfang bis Ende von Hand gefertigt.

• Das Beherrschen der manuellen Metallverarbeitung war die Grundlage der Produktion. Ende des 19. Jahrhunderts wurden mit zunehmender Mechanisierung in den Produktionsstätten der Industrie neue Fertigungsmethoden eingeführt: Die Arbeit wurde in kleine Arbeitsschritte zerlegt.

• Gleichzeitig wurden 

  • Produktionsprogramme spezialisiert,

  • detaillierte Kostenrechnungen durch das Kalkulationsbüro,

  • Leistungsvorgaben, 

  • Leistungskontrollen, 

  • Normierung austauschbarer Teile 

  eingeführt.

• Damit entwickelte sich eine betriebliche Aufbauorganisation in Fachabteilungen, deren Struktur eine Spiegelung der sequentiellen Form der Auftragserledigung des Betriebes ist. Es gab somit von der Aufgabenzuweisung her eindeutig abgrenzbare Befugnisse nach Beruf und Funktionsgruppen.

• Erst in den achtziger Jahren wurden neue Trends bei der Arbeitsgestaltung deutlich. Durch die Öffnung und Verschmelzung der Wirtschaftsräume gerieten die Fertigungsprozesse unter Kostendruck. Es gab den ständigen Hinweis auf das japanische Beispiel:

• Just in Time.

• Outsourcing, make or buy.

• Lean Production.

• Flache Hierarchien.

• Profit Center.

• Gruppenarbeit.

• TQM: Total Quality Management.

• PPS: Projektplanungssysteme.

• Kaizen, KVP: Kontinuierliche Verbesserungsprozesse.

• Unter diesen Marktbedingungen wurden die Unternehmen  in multifunktionale Produktionseinheiten dezentralisiert. Waren früher in den Betrieben eigenständige Abteilungen für Arbeitsvorbereitung, Kalkulation, Programmierung, Instandhaltung der Betriebsmittel zuständig, so sind diese Tätigkeiten in vielen Unternehmen jeweils Produktionszentren zugeordnet. Diese neuen Einheiten tragen die Verantwortung für Kosten und Qualität.

• Im Zuge dieser Entwicklung wurden Teams gebildet, in denen Facharbeiter unterschiedlicher Berufe zusammenarbeiten.

• In diesen neuen Produktionskonzepten werden Facharbeiter neuen Typs gebraucht, die als Person die unterschiedlichsten Funktionen ausüben können:

  • Arbeitsvorbereitung,

  • Materialdisposition,

  • Logistik,

  • Programmierung,

  • Überwachung,

  • Instandhaltung,

  • Qualitätsmanagement

müssen in die Facharbeit integriert werden.

• Der Grundstein für das Berufsbild des Mechatronikers wurde gelegt.

2. Historische Entwicklung der Mechatronik

• Der Begriff „Mechatronik" (engl. Mechatronics) ist vor etwa 30 Jahren bei der Weiterentwicklung der Robotertechnik in Japan entstanden. Zur Realisierung mechatronischer Systeme werden

• mechanische Komponenten

• Antriebe

• Sensorik

• Aktorik

• Elektronik

• Datenverarbeitung

 integriert. 

• Mechatronische Systeme bestehen aus einem mechanischen Grundsystem, die elektronisch und mittels Software gesteuert und geregelt werden. Dabei werden immer komplexere und immer mehr Funktionen von der Mechanik in die Elektronik und Informationsverarbeitung verlagert. Die Mechatronik wird in vielen Sparten des Maschinen- und Anlagenbaus angewendet. Beispiele sind:

  • Flexible Werkzeug- und Sondermaschinen,

  • verkettete Systeme mit Transport- und Handhabungseinrichtungen.

• In Europa wurde die Mechatronik zuerst in der Schweiz, in Großbritannien und Finnland aufgegriffen, wo die Definition um den Bereich der Informatik erweitert wurde. In Deutschland etablierte sich die Mechtronik zuerst in Nordrhein-Westfalen, wo mit Hilfe der Landesregierung mehrere Mechatronik Zentren im Bereich von Forschung und Lehre entstanden. Bei der aktuellen Definition der Mechatronik orientiert man sich heute an einer von der ETH-Zürich vorgegebenen Definition, wonach ein mechatronisches System ein mechanisch-elektronisches System mit einem gewissen Grad an "Intelligenz" und eigenständiger Handlungsfähigkeit beschreibt. Diese Definition impliziert aber bereits die Verwendung von Informatik, Sensorik und Aktorik. 

• Untersucht man real existierende mechatronische Systeme wie z.B.

  • modernes Motormanagement, 

  • Antiblockiersystem (ABS), 

  • Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), 

  • Klimamanagement, u.a., 

so wird deutlich, daß die Mechatronik heute nicht mehr auf die ursprünglichen drei Fachdisziplinen beschränkt werden kann. Neben einem breiten Grundlagenwissen in den Naturwissenschaften sind zusätzliche Kenntnisse aus Bereichen wie z.B. 

• Sensorik, 

• Aktorik, 

• Mikrosytemtechnik 

• Innovationsmanagement, 

• Betriebswirtschaft 

• Marketing 

erforderlich. 

• Bereits bei der Neuordnung der Metall- und Elektroberufe 1987 wurde aus Teilen der Wirtschaft der Wunsch nach einem "Hybridberuf" geäußert, der sowohl Qualifikationen aus Metall- und Elektrotechnik, mit einem Schwerpunkt in der Steuerungstechnik, enthalten sollte.

• Die wesentlichen Arbeitsgebiete des Mechatronikers sind in der Montage und Instandhaltung von komplexen Maschinen, Anlagen und Systemen im anlagen- und Maschinenbau bzw. bei den Abnehmern und Betreibern dieser mechatronischen Systeme.

• Schwerpunkte des Berufes sind Qualifikationen in 

  • Steuerungstechnik, 

  • Elektropneumatik,

  • Elektrohydraulik, 

  • Elektromechanik, 

  • Elektronik,

  • Computergestützte Steuerungen (SPS),

  • Manuelle und maschinelle Werkstoffbearbeitung,

  • Zusammenbau mechanischer, elektromechanischer, elektrischer und elektronischer Komponenten, 

  • Montieren von Anlagen,

  • Instandhaltung der Anlagen bzw. Anlagenteile.

• Mechatroniker sind im Sinne der Unfallverhütungsvorschriften VBG 4 Elektrofachkräfte, da sie auf Grund ihrer Ausbildung die ihnen übertragenen Arbeiten beurteilen und mögliche Gefahren erkennen können.

Abb.: Zusammensetzung der Berufsbezeichnung (Klicken zum Vergrößern)

3. Ausblick

• Die Zukunftsperspektiven der Mechatroniker werden maßgeblich von verschiedenen Trends bestimmt:

• Entwicklung der Mikroelektronik.

• Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnik.

• Automatisierung in der Fertigungsindustrie.

• Rückverlegung von Produktionsstätten aus dem Ausland.

• Wartungsbedarf durch hohe Investitionen in die Anlagensicherheit.

• Ersetzt der Beruf Mechatroniker/ Mechatronikerin andere Berufe? Es wird erwartet, daß es zukünftig Verschiebungen vom Industriemechaniker und Industrieelektroniker zum Mechatroniker geben wird. Zur Zeit lassen sich aber diese Verschiebungen nicht abschätzen. Das hängt damit zusammen, daß die Fachabteilungen erst mit dem neuen Beruf vertraut gemacht werden müssen und danach ihre Entscheidungen über die Berufe treffen werden.

4. Arbeitsgebiete des Mechatronikers

• Montage und Instandhaltung von komplexen Maschinen, Anlagen und Systemen im Anlagen- und Maschinenbau, bzw. bei  Abnehmern und Betreibern dieser mechatronischen Systeme.

• Selbständiges Arbeiten an unterschiedlichen Einsatzorten, vornehmlich in der Instandhaltung, auf Montagebaustellen, in Werkstätten oder im Servicebereich, unter Beachtung der einschlägigen Vorschriften und Sicherheitsbestimmungen.

• Messen und Prüfen der Systeme und Komponenten.

• Programmieren von Produktionsanlagen.

• Abstimmung der Arbeit mit vor- und nachgelagerten Bereichen.

• Spezialisierungen:

  • Mechatroniker in Versuch und Entwicklung.

  • Mechatroniker in der Vor-/Baugruppenmontage.

  • Mechatroniker in der Endmontage.

  • Mechatroniker im Prüffeld.

  • Mechatroniker im Kundendienst.

  • Mechatroniker in der betrieblichen Instandhaltung.

5. Branchen / Betriebe

• Der Einsatz erfolgt branchenübergreifend in Montage- und Fertigungsbereichen bei Herstellern, sowie bei Abnehmern und
  Betreibern mechatronischer Systeme: 

  • Herstellung von industriellen Prozeßsteuerungsanlagen.

  • Herstellung von Industrierobotern.

  • Herstellung von Meß-, Kontroll-, Navigations- und ähnlichen Instrumenten und Vorrichtungen.

  • Maschinen- und Anlagenbau.

  • Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen.

  • Sonstiger Fahrzeugbau.

  • Chemische Industrie.

  • Herstellung von Geräten der Elektrizitätserzeugung und -verteilung.

  • Elektrizitätsversorgung.

  • Herstellung von Büromaschinen, Datenverarbeitungsgeräten und -einrichtungen.

  • Herstellung von nachrichtentechnischen Geräten und Einrichtungen.

  • Herstellung von elektrischen Haushaltsgeräten.

  • Herstellung von Warenverkaufsautomaten.

  • Herstellung von Metallerzeugnissen.

  • Metallerzeugung und -bearbeitung.

  • Mineralölverarbeitung.

  • Ernährungsgewerbe.

  • Tabakverarbeitung.

6. Berufliche Qualifikationen  

Der Mechatroniker:

• Plant und steuert Arbeitsabläufe, kontrolliert und beurteilt Arbeitsergebnisse: 

• Lesen von Plänen und anderen Dokumentationen, z.B.

• Betriebshinweise zur Handhabung von Maschinen oder Steuergeräten.

• Technische Unterlagen, wie z.B. 

• Konstruktionszeichnungen, 

• Fertigungs-, Montage-, Schalt-, Installations-, Funktions- und Instandhaltungs-, Arbeitsfolgepläne, 

• Justiervorschriften, 

• Betriebs- und Bedienungsanleitungen lesen und anwenden.

• Stimmt die Arbeit mit vorgelagerten Bereichen, z.B. den Herstellern von Komponenten und nachgelagerten Bereichen, z.B.mit dem eigentlichen Produktionsbetrieb, ab.

• Montiert elektrische, elektronische, pneumatische, hydraulische und mechanische Komponenten, installiert elektrische Betriebsmittel,  Hard- und Softwarekomponenten zu vollständigen mechatronischen Systemen:  

• Einzelne oder verkettete Maschinen, automatisierte Produktionsanlagen oder  Fertigungsstraßen.

• Bearbeitet mechanische Teile und baut Baugruppen und Komponenten zu mechatronischen Systemen zusammen:

• Manuelles und maschinelles Spanen,

• Trennen, 

• Umformen, 

• Schrauben, 

• Nieten, 

• Kleben, 

• Löten, 

• einfaches Schweißen (ohne besondere Schweißprüfungen).

• Schalt- und Bedieneinrichtungen, Verkleidungen und Schutzeinrichtungen montieren.

• Installiert elektrische Baugruppen und Komponenten:  

• Elektrotechnische/elektronische Bauteile verdrahten und verbinden, Kabel zurichten und verlegen.

• Antriebssysteme, Sensoren, Aktoren und Wandler einbauen.

• Mißt und prüft elektrische Größen:  

• Sollwerte einstellen. 

• Elektrische Kenndaten, z.B. Spannung, Strom, Widerstand, analoge und digitale Signale messen. 

• Installiert und testet Hard- und Softwarekomponenten.

• Baut elektrische, pneumatische und hydraulische Steuerungen auf und prüft sie:

• Netzwerke und Bussysteme aufbauen und Schnittstellensignale prüfen.

• Mechatronische Mess-, Steuerungs-, Regelungs- und Überwachungseinrichtungen. 

• Programmiert (SPS - Speicherprogrammierbare Steuerungen) mechatronische Systeme.

• Montiert und demontiert Maschinen, Systeme und Anlagen, transportiert und sichert sie.

• Prüft die Funktionen von Steuerungen in automatisierten Einrichtungen und komplexen mechatronischen Systemen, sucht Störungen und Fehler und beseitigt sie. 

• Nimmt mechatronische Systeme (beim Auftraggeber) in Betrieb und bedient sie:  

• Sorgt für die Stromzufuhr.

• Installiert und testet Hard- und Softwarekomponenten.

• Programmiert mechatronische Systeme.

• Maschinenfunktionen einstellen und Betriebswerte erfassen.

• Systemparameter mit vorgegebenen Werten (Sollwerten) vergleichen.

• Einstellungen/Programme optimieren.

• Auch bei der Installation elektrischer Komponenten beachtet er die
  Sicherheitsvorschriften.

• Übergibt mechatronische Systeme und weist Kunden und Bedienungspersonal ein.

• Führt die Instandhaltung (Reparatur und Wartungsarbeiten), sowie vorbeugende Instandhaltung in mechatronischen Systemen durch:  

• Mess-, Prüf- und Diagnoseverfahren anwenden und Fehlfunktionen feststellen.

• Störungsursachen suchen.

• Fehler in mechanischen, hydraulischen, pneumatischen und elektrischen/elektronischen Baugruppen eingrenzen und beheben.

• Ersatzteile einbauen und Verschleißteile austauschen.

• Maschinen und Anlagensysteme umrüsten und erweitern, technisch überholte Baugruppen austauschen.

• Arbeitet mit englischsprachigen Unterlagen und kommuniziert gegebenenfalls auch in englischer Sprache.

• Wendet Qualitätsmanagementsysteme an.  

Abb.: Mechatronisches System (Klicken zum Vergrößern)

7. Arbeitsmittel

• Mechatroniker gehen hauptsächlich mit Geräten der Steuerungstechnik um:

• Elektropneumatik.

• Elektrohydeaulik.

• Elektromechanik.

• Elektronik.

• Computergestützte Steuerungen.

• Zur Bearbeitung von Werkstoffen dienen Werkzeuge und Maschinen:

• Bohr-, Dreh- und Fräsmaschinen.

• Bei der Fehlersuche und -behebung kommen elektrische Meß- und Prüfgeräte zum Einsatz.

• Grundlage ihrer Arbeit sind - häufig englischsprachige - Unterlagen und Dokumentationen.

8. Physiologische Aspekte

• Körperliche Beanspruchung:

• Leichte bis mittelschwere körperliche Arbeit.

• Heben, Tragen schwerer Lasten möglich.

• Im Sitzen, im Gehen und Stehen.

• Gelegentliches Gehen und Stehen auf unebenem, teils rutschigem Boden.

• Klettern auf Leitern und Gerüsten.

• Zwangshaltungen möglich.

• Unfall- und Verletzungsgefahren durch Arbeiten:

• Auf Leitern.

• Auf Gerüsten.

• An laufenden Maschinen.

• Mit scharfen Werkzeugen.

• An elektrischen Leitungen.

• Persönlicher Arbeitsschutz:

• Arbeitskleidung.

• Kopfbedeckung (Schutzhelm).

• Schutzbrille.

• Gehörschutz.

• Schutzhandschuhe.

• Sicherheitsschuhe.

• Für Behinderte mit Funktionseinschränkungen der Hände oder Arme, sowie Funktionsstörungen an Beinen, Füßen oder Wirbelsäule, sowie mit eingeschränkter Seh- oder Hörfähigkeit und Erkrankungen des Zentralnervensystems, ist der Zugang zur Berufsausübung aufgrund der physischen Belastungen in der Regel nicht möglich.

• Arbeitsstätten:

• Werkstatt, Montagehalle, Prüfstand Laboratorien.

• Fertigungs- und Produktionshallen.

• Bei Montage- und Kundendiensttätigkeiten an wechselnden Arbeitsorten.

• In geschlossenen, temperierten Räumen.

• Gelegentlich im Freien unter Witterungseinfluß.

• Belastung durch Staub, Rauch, Gase, Dämpfe möglich.

• Hautbelastung durch toxische oder allergisierende Arbeitsstoffe.

• Lärm.

• Zeitweise künstliches Dauerlicht.

• Zeitweise schlechte Lichtverhältnisse.

• Arbeitszeit:

• Am Tage.

• Teilweise unregelmäßige Arbeitszeiten.

• Manchmal Wechselschicht und Nachtarbeit.

• Arbeitstyp

• Selbständige Arbeit.

• Arbeit in der Gruppe:

• Kollegen und Kolleginnen sowohl der gleichen Ebene als auch aus vor- und nachgelagerten Bereichen.

• Montageeinsätze.

• Kundenkontakt:

• Bei einer Tätigkeit im Servicebereich besteht Kontakt zu
  den entsprechenden Kunden.

• Arbeit unter Zeitdruck.

• Aufsichtsfunktion.

• Arbeitsart:

• Hand-, Maschinenarbeit.

• Teilweise Fein- und Präzisionsarbeiten.

• Schreibtischarbeit.

• Bildschirmarbeit.

9. Verdienstmöglichkeiten

• Das folgend genannte Beispiel kann nur eine Orientierung bieten und einen Eindruck von der Bandbreite der Einkommen vermitteln.
  
  Beispiel Hessen im Tarifbereich der Metall- und Elektroindustrie:
  
  

  • Für gewerblich Beschäftigte mit Berufsausbildung bei einem Monatslohn von DM 3.677 (€ 1.880) und endet bei DM 4.889 (€2.499). Durchschnittliche Leistungszulagen sind berücksichtigt.

• Für technisch Beschäftigte mit Berufsausbildung im Angestelltenverhältnis bei einem Monatsgehalt von DM 2.782 (€1.422) und endet bei DM 7.109 (€ 3.634). Durchschnittliche Leistungszulagen sind berücksichtigt.
  

• Bei der Eingruppierung in die verschiedenen Vergütungsgruppen werden vor allem Tätigkeitsmerkmale berücksichtigt, aber auch die Jahre der Berufstätigkeit, Führungsaufgaben, Verantwortlichkeiten, die Schwierigkeit und Wichtigkeit der Arbeit, der Grad der selbstständigen Aufgabenerledigung, Lebensalter und andere Merkmale finden Eingang bei Eingruppierungen in Vergütungsgruppen.

• Die genannten Beträge sind Mindestvergütungen. Nicht berücksichtigt dabei sind tarifliche und außertarifliche Leistungszulagen, Erschwerniszulagen, Zulagen für bestimmte Tätigkeiten oder zu bestimmten Zeiten, Montagezulagen, Sozialzulagen, Akkordregelungen und andere Vereinbarungen.
  

• Die Mindestvergütungen können natürlich durch günstigere Regelungen überschritten werden. Häufig kommen zum regelmäßigem Verdienst tarifliche oder betriebliche Sonderzahlungen wie 13. Monatsgehalt, Urlaubsgeld und Vermögenswirksame Leistungen.

10. Weiterbildungsmöglichkeiten des Mechatronikers

• Mechanik, Elektronik, Informatik und ihre Zusammenfassung in der Mechatronik entwickeln sich ständig weiter. Viele Kenntnisse und Fertigkeiten, die zu spezialisierten Tätigkeiten oder in führenden Positionen benötigt werden, lassen sich nur im Rahmen von Weiterbildungen erwerben. Vor dem Hintergrund gewonnener Berufserfahrung sichert eine passende Weiterbildung die berufliche Position oder bildet die Grundlage für berufliche Veränderungen.

• Fachliche, aber auch methodische und organisatorische Qualifikationen können durch den Besuch von Lehrgängen erworben werden.Durch Zusatzausbildungen kann sich der Mechatroniker weiter spezialisieren und dadurch sein Tätigkeitsfeld vergrößern. Dafür geeignete Lehrgänge gibt es beispielsweise in folgenden Bereichen:

• Elektronik

• Elektronik-Paß.

• Sensorik

• Sensorik und Aktorik.

• Sensoren in der Automatisierungstechnik.

• Wartungselektronik

• Elektronik - methodische Fehlersuche.

• Informationstechnik, Computertechnik, Mikrocomputer-,  Mikroprozessortechnik (Hardware)

• Schnittstellentechnik in der Automatisierungstechnik.

• Digital- und Mikroprozessor-/Mikrocontrollertechnik.

• Mikrocomputer - Schnittstellentechnik (Interface-Technik).

• Mikrocontroller in der Steuerungstechnik.

• Mikrocomputer - Servicetechnik.

• Daten-Bussysteme in der Automatisierungstechnik.

• Netzwerke und serielle Bussysteme in der Automatisierungstechnik.

• Feldbussysteme in der SPS-Technik.

• Aktuator-Sensor-Interface (ASI).

• Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik

• Hydraulik, Pneumatik, Hybride Steuerungstechnik.

• NC-/CNC-/DNC-Technik (einschließlich AC-Technik).

• SPS-Technik (Speicherprogrammierbare Steuerungstechnik).

• Roboter- und Handhabungstechnik

• Automatisierungstechnik

• Steuerungs-, Automatisierungs- und Handhabungstechnik.

• Automatisierungs-/SPS-Technik.

• Automatisierungstechnik, Service- und Reparaturtechnik.

• Elektrische Maschinen- und Antriebstechnik, Umrichtertechnik

• Elektrische Antriebe in der Automatisierungstechnik

11. Beruflicher Aufstieg

• Für Mechatroniker gibt es eine Reihe von fachspezifischen Weiterbildungen, die gleichzeitig als Grundlage für einen beruflichen Aufstieg anzusehen sind: 

• Industriemeister über die Industrie- und Handelskammer (IHK).

• Staatlich geprüfter Techniker (nach zweijähriger Berufserfahrung).

• Studium an einer Fachhochschule (FH) oder Technischen Hochschule (TH) ermöglicht die Qualifikation zum Dipl. Ingenieur.