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Loading...Automatisierung ist ein unausweichliches, aber auch ein polarisierendes Thema. Denn einerseits kann die deutsche Wirtschaft ohne weitreichende Automatisierung und damit ohne Kostenoptimierung nicht wettbewerbsfähig am Weltmarkt agieren, andererseits wird immer wieder das Thema Verlust von Arbeitsplätzen diskutiert. Erfahren Sie hier mehr darüber, welche Tätigkeiten in erster Linie durch Automatisierung ersetzt werden, welche Kosteneinsparungen möglich sind, welche Rolle die Autonomation spielt und wie ein Produktionsunternehmen das Thema Optimierung in der Produktion angehen sollte.
Automatisierung beschreibt die Verwendung von Technologien und Prozessen, um die Ausführung von Aufgaben oder Arbeitsprozessen ohne oder mit minimaler menschlicher Interaktion zu ermöglichen. Dies kann durch Maschinen, Softwarelösungen, Computer, Roboter oder andere automatisierte Systeme erreicht werden. Der Mensch übernimmt dann lediglich noch die Überwachung oder Kontrolle der Ausführung.
Die Automatisierung kann je nach dem Grad der menschlichen Interaktion in Teil- und Vollautomatisierung unterteilt werden:
Bei Teilautomatisierung werden einige Prozessschritte automatisch durchgeführt, während andere manuell vom Menschen ausgeführt werden. Zum Beispiel können bei der Herstellung von Produkten aus Werkstoffen grobe oder schwere Arbeiten automatisiert werden, während feinere Arbeiten manuell ausgeführt werden.
Bei Vollautomatisierung wird der gesamte Arbeitsprozess vollständig von einer Maschine oder Software ausgeführt, ohne menschliche Interaktion.
Ein gutes Beispiel für Vollautomatisierung wären selbstfahrende Automobile.
Ziel der Automatisierung ist die komplette Übernahme von manuellen Arbeitsprozessen durch Maschinen und Software. Eine Qualitätskontrolle ist dabei weitgehend in den Automatisierungsprozess integriert und wird mithilfe von Sensoren, Kameras usw. durchgeführt. Der Mensch übernimmt lediglich noch überwachende und überprüfende Tätigkeiten hinsichtlich Zustand und Funktion der Maschine. Er schaltet sich nur noch bei auftretenden Fehlern in den Prozess ein.
Übergeordnetes Ziel der Automatisierung ist es, Prozesse zu rationalisieren, Effizienz zu steigern, Kosten zu senken und menschliche Fehler zu reduzieren.
Automatisierung kann in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise in der Fertigung, im Transportwesen, im Gesundheitswesen oder in der Finanzbranche. Folgende Bereiche sind besonders geeignet für automatisierte Prozesse:
Relativ einfache oder immer wiederkehrende Tätigkeiten, für die kein ausgewiesenes Fachpersonal benötigt wird, eignen sich hervorragend zur Automatisierung. Damit kann in erster Linie wenig oder nicht ausgebildetes Personal eingespart werden. Es entstehen auf diese Art und Weise tendenziell mehr Arbeitsplätze für besser und gut ausgebildete Menschen, die zur Überwachung der Produktionsabläufe eingesetzt werden.
Zusätzlich zu den klassischen Bereichen der einfachen, wiederkehrenden Arbeiten mit meist größeren Mengen und Stückzahlen bieten sich inzwischen weitere Arbeitsbereiche für eine Automatisierung an, die bisher zumeist noch von mehr oder weniger gut ausgebildetem Fachpersonal übernommen wurden. Ein gutes Beispiel ist hier die Wareneingangsprüfung, die ein gewisses Maß an Fachkenntnissen erfordert. So gibt es inzwischen Geräte, die automatisiert Maße, Mengen und Toleranzen prüfen. Darüber hinaus können Wartungsintervalle automatisch verwaltet und fehlerhafte Zuführungen von Komponenten erkannt werden. Auch können im Produktionsprozess automatisch Fehler identifiziert werden. Einige dieser Optimierungen werden auch unter dem Begriff der Autonomation zusammengefasst.
Häufig wird im Zusammenhang mit der Automatisierung von Produktionsprozessen auch der Begriff der Mechanisierung genannt. Mechanisierung und Automatisierung beziehen sich beide auf die Verwendung von Maschinen und Technologie in der Produktion, aber es gibt einen wesentlichen Unterschied zwischen den beiden Konzepten.
Mechanisierung bezieht sich auf den Einsatz von Maschinen, um manuelle Arbeit zu erleichtern oder zu automatisieren, während der Mensch weiterhin in den Produktionsprozess eingebunden ist. Ein Beispiel für Mechanisierung wäre beispielsweise die Verwendung von Förderbändern in einer Fabrik, um Waren von einer Station zur nächsten zu transportieren, wobei ein Mensch die Waren auf das Förderband legt und eine andere Person sie von dort nimmt.
Automatisierung hingegen geht einen Schritt weiter und bezieht sich auf die Verwendung von Maschinen und Technologie, um einen Produktionsprozess vollständig zu automatisieren und menschliches Eingreifen zu minimieren oder zu eliminieren. Ein Beispiel für Automatisierung wäre die Verwendung von Robotern, um eine bestimmte Aufgabe in einer Produktionslinie auszuführen, ohne menschliche Eingriffe.
Insgesamt ist der Hauptunterschied zwischen Mechanisierung und Automatisierung der Grad der menschlichen Beteiligung an der Produktion.
Autonomation
Autonomation bezeichnet ein Produktionssystem, bei dem Fehler schon während des Produktionsprozess eigenständig von Maschinen erkannt werden, sodass die Herstellung fehlerhafter Produkte vermieden und die Qualität gesichert wird.
Der Begriff Autonomation setzt sich zusammen aus “autonom” (von selbständig) und „automation“ (von automatisch). Er beschreibt ein Konzept der industriellen Automatisierung, bei dem intelligente Maschinen in der Lage sind, die Produktion autonom zu überwachen und zu steuern. Autonomation geht damit über die reine Automatisierung hinaus, da die Maschinen eigenständig Fehler erkennen und sofort stoppen können, bevor sie größere Probleme verursachen. Hierdurch werden auch der Verschleiß der Maschine sowie Zeit und Kosten reduziert, da Nacharbeit durch frühzeitiges Erkennen von Fehlern vermieden wird. Autonomation kann zudem als Grundlage für kontinuierliche Verbesserungen genutzt werden. Zudem beinhaltet das Konzept “autonom”, dass jeder Mitarbeiter jederzeit die Produktion stoppen kann, sobald Fehler oder Unregelmäßigkeiten erkannt werden.
Das Ziel von Autonomation ist somit die Qualitätssicherung. Eine höhere Produktivität und Effizienz in der Produktion sollen erreicht werden, indem die Maschinen autonom Entscheidungen treffen und Prozesse steuern, während menschliche Fachkräfte sich auf die Lösung von Problemen konzentrieren, welche die Maschinen nicht selbst lösen können. Im Sinne von Muda wird so Verschwendung in Form von Ausschuss, Fehlern und Nachbearbeitung entgegengewirkt.
Autonomation wurde bekannt als wesentliches Element von Jidōka. Die Begriffe werden auch häufig synonym verwendet. Das Jidōka-Prinzip wurde bereits in den 1920er Jahren vom japanischen Automobilhersteller Toyota entwickelt und ist nun fester Bestandteil des Toyota Produktionssystems (TPS). Toyotas Gründer Sakichi Toyoda beschrieb das Jidōka-Konzept als „intelligente Automatisierung“: Das Jidōka-Konzept zielt darauf ab, Produktionsfehler direkt an der Quelle zu erkennen und die Ursachen zu beheben, anstatt dass sie sich durch den gesamten Produktionsprozess fortsetzen. Bei Toyota stoppt beispielsweise eine Maschine automatisch den Produktionsprozess, sobald ein Fehler oder eine Störung (Anomalie) erkannt wird. Danach sind die Mitarbeiter gefordert, den Fehler zu überprüfen, die Ursachen zu ermitteln und eine Lösung zu erarbeiten, wodurch durch jede Fehlerbehebung gleichzeitig ein Lernprozess der Mitarbeiter stattfindet.
Durch diese pro-aktive Fehlererkennung, -vermeidung und -behebung erfolgt letztlich eine autonome Qualitätssicherung sowie eine gesteigerte Prozesseffizienz. Zeit und Kosten werden gespart, es entsteht weniger Notwendigkeit für nachträgliche Korrekturen und der Verschleiß der Anlagen verringert sich. Die Jidōka-Philosophie hat dabei im Wesentlichen zum Ziel, dass der Mensch bei der Entwicklung und Implementierung von Maschinen immer die Möglichkeit hat, sich selbst einzubringen, womit eine effektive Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine ermöglicht wird.
Automatisierung und Autonomation bieten weitaus mehr Möglichkeiten zur Optimierung der Produktion als reine Mechanisierung. Wir stellen hier die wichtigsten Aspekte vor.
Wettbewerbsfähigkeit auf den Weltmärkten ist für deutsche Unternehmen nur durch professionelles Kostenmanagement möglich. Automatisierung ist dazu ein wichtiges Element. Längere Maschinenlaufzeiten, höhere Stückzahlen und eine integrierte Produktionskontrolle sparen Personal und schaffen Mehrwert. Die Produktion in Deutschland kann durch Automatisierung wettbewerbsfähig werden.
Mittel- und langfristig können durch den Einsatz von KI (Künstliche Intelligenz) weitere und auch komplexere Aufgaben automatisiert werden. Hiermit lässt sich die Produktion weiter optimieren.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der modernen Produktion stellt die kontinuierliche, vorbeugende Zustandsüberwachung von Maschinen dar, auch Preventive Maintenance genannt. Diese präventive, regelmäßige Wartung bzw. Instandhaltung der Maschinen zielt darauf ab, potenzielle Ausfälle zu vermeiden. In einigen Fällen können Sensoren, darunter auch Mikrofone, eingesetzt werden, womit die Maschine ununterbrochen ihre eigene Leistung überwacht und analysiert sowie frühzeitig Warnungen herausgibt, wenn ein Fehler oder ein bevorstehender Ausfall erkannt wird. Durch die Verwendung von präventiven Maintenance-Technologien können Wartungsarbeiten effektiver geplant und durchgeführt werden, wodurch Produktionsausfälle und -unterbrechungen minimiert werden.
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Die Personalkosten in Deutschland sind im internationalen Vergleich sehr hoch. Damit zumindest einfache und immer wiederkehrende Tätigkeiten kostengünstig durchgeführt werden können, sind Personaleinsparungen unabdingbar. Ungelernte oder nur angelernte Mitarbeiter können durch Automatisierung am schnellsten und einfachsten eingespart werden. Genau diese Mitarbeiter sind nämlich im internationalen Vergleich zu Arbeitern aus Billiglohnländern in Deutschland zu teuer und gefährden die Wettbewerbsfähigkeit.
Ein gutes Beispiel für erfolgreiche Automatisierung, die zugleich körperliche Arbeiten einspart und Personalkosten reduziert, ist ein Arm an einer Maschine, der die Produkte automatisch in Kisten schiebt. Dadurch wird manuelle Arbeit durch eine Maschine übernommen, was die Produktion effizienter und langfristig kostengünstiger gestaltet.
Da manuelle Tätigkeiten bei der Automatisierung von Maschinen übernommen werden, entfallen schwere körperliche Arbeiten und die Gesundheit der Mitarbeiter wird geschont. Gleichzeitig wird es leichter, die Ergonomie am Arbeitsplatz zu sichern, da weitgehend nur noch Überwachungs- und Wartungsarbeiten anfallen.
Bei Automatisierung werden weiterhin Fachkräfte benötigt zur Wartung und Fehlerbehebung. Der Bedarf an solchen Mitarbeitern könnte sogar zunächst anwachsen. Andererseits können langfristig durch Automatisierung in Bereichen, für die bisher noch ausgebildetes Personal benötigt wird, Kapazitäten frei werden. Da es in vielen Bereichen bereits jetzt einen Mangel an Fachkräften gibt, könnte sich dies insgesamt positiv auswirken.
Der Weg zu intelligenten Sondermaschinen zur Automatisierung läuft in der Regel wie folgt ab:
Am Beginn jeder Automatisierung steht eine eingehende Analyse aller Prozesse im Unternehmen und die anschließende Identifizierung derjenigen Abläufe, die sich tendenziell für eine Automatisierung eignen. Es ist anzuraten, spätestens nach der Identifizierung ein Konstruktionsbüro oder einen Sondermaschinenbauer zu involvieren, damit deren Erfahrung in den Prozess einfließen kann.
Auf der Grundlage der identifizierten Prozesse werden nun die Anforderungen an die Sondermaschine und an eventuell ergänzende Module definiert. Anschließend werden die Anforderungen in Teilfunktionen gegliedert.
Für alle Teilfunktionen erarbeiten das Konstruktionsbüro oder der Maschinenbauer anschließend verschiedene Lösungen, die dann besprochen und überprüft werden sollten.
Danach wird abgestimmt und entschieden, welche Lösungen weiter ausgearbeitet werden sollen und wie die zukünftige Umsetzung erfolgen kann.
Ein guter Maschinenbauer wird bei Bedarf bestimmte Funktionalitäten vorab prüfen und für wichtige Teilbereiche Vorversuche durchführen.
Anhand der ausgewählten Lösungen wird dann ein Gesamtkonzept in Zusammenarbeit mit Konstrukteuren und Programmierern nach den modernsten Methoden erarbeitet und anschließend werden die Fertigungsunterlagen für die Maschinen erstellt.
Anschließend erfolgt der Bau der entwickelten Maschine(n), möglichst bei einem erfahrenen und renommierten Sondermaschinenbauer auf Grundlage der Konstruktionsunterlagen.
Die Sondermaschine sollte vor Ort von Experten in Betrieb genommen und begleitet werden. Damit nicht nur der Start, sondern auch der gesamte reguläre Gebrauch der Maschine problemlos verläuft, müssen die Mitarbeiter zudem kompetent eingewiesen werden. Daher sind Schulungen und Anleitungen vor Ort durch vom Maschinenbauer ausgewählte Fachleute notwendig. Dies stellt auch eine zwingende Voraussetzung für Gewährleistungsansprüche der Maschine dar.
Optimalerweise wird mit dem Sondermaschinenbauer ebenfalls ein Wartungsvertrag abgeschlossen. Durch eine regelmäßige professionelle Wartung wird das reibungslose Funktionieren der Maschine gesichert und ein kostspieliger Maschinenstillstand verhindert. Hierdurch wird ein umfassendes sowie möglichst störungsfreies Produktionssystem (TPM – Total Productive Maintenance) ermöglicht.
Automatisierung eignet sich vor allem für wiederkehrende und einfache manuelle Tätigkeiten, die von intelligenten Sondermaschinen übernommen werden können. Dadurch sind enorme Kosteneinsparungen vor allem im Bereich Personal möglich. So kann die Produktion in Deutschland wettbewerbsfähig gestaltet werden. Möchten auch Sie Ihre Produktionsprozesse mithilfe von Sondermaschinen optimieren? Sprechen Sie uns an! Wir haben schon viele Unternehmen mit unserer Erfahrung in Sondermaschinenbau und Konstruktion unterstützen können.
Einfache und immer wiederkehrende manuelle Tätigkeiten, die vor allem von ungelernten Mitarbeitern ausgeführt werden, eignen sich besonders gut für Automatisierung.
Durch Automatisierung können vor allem Personalkosten eingespart werden, da weniger ungelernte Mitarbeiter benötigt werden. Darüber hinaus werden Produktionsprozesse effizienter gestaltet und Produktionsmengen können gesteigert werden. Durch integrierte Qualitätskontrollen werden darüber hinaus Produktionsfehler und fehlerhafte Produkte reduziert.
Autonomation bezeichnet den Einsatz von intelligenten Maschinen, die selbständig den Produktionsprozess überwachen und steuern und außerdem automatisch eine Warnung abgeben oder die Maschine stoppen, sobald Fehler auftauchen. Danach ermitteln dann Fachkräfte die Fehlerquelle, lösen das Problem und erarbeiten Strategien, damit der gleiche Fehler nicht wieder auftritt.
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