Industrielle Automatisierung macht die Produktion effizienter

Autor: Thomas W. Frick (LinkedIn-Profil / Xing-Profil)

Die industrielle Automatisierung steht jedes Jahr, Ende November, im Rampenlicht der SPS-Messe in Nürnberg. Die Automatisierung in der Fertigung ist ein Wettbewerbsfaktor in der produzierenden Industrie. Der Fachkräftemangel in der Industrie, der steigende Kostendruck, die neuen Technologien und der internationale Wettbewerb, erfordert es, sich stetig Gedanken zur Effizienzsteigerung und Qualitätsverbesserung zu machen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über Konzepte, Vorteile der Automatisierung und den neuen Technologien inklusive des Einsatzes von künstlicher Intelligenz in der Produktion.

Welche Grundlagen sind zur industriellen Automatisierung notwendig?

Die Idee und Grundlage für die industrielle Automatisierung ist der Einsatz von Technologien zur Steuerung und Überwachung von Produktionsprozessen. Die Automatisierung hat das Ziel, menschliche Eingriffe und Fehlerpotenziale, beispielsweise bei Routinearbeiten, zu reduzieren. Doch die industrielle Automatisierung ist keine neue Idee. Die Entwicklung reicht von der ersten industriellen Revolution mit mechanischen Produktionsanlagen über die Einführung von Fließbandproduktion und Elektronik bis hin zur heutigen Industrie 4.0 mit cyber-physischen Systemen.

Was sind die Kernziele der Automatisierung?

• Steigerung der Produktivität
• Effizienzsteigerung
• Verbesserung der Produktqualität
• Kostenreduzierung
• Prozessoptimierung

Was sind die verschiedenen Level der Automatisierung?

1. Einsatz von Maschinen zur Unterstützung manueller Arbeit – Mechanisierung Level
2. Das Automatisieren einzelner Prozessschritte – Teilautomatisierung Level
3. Durchgängige Automatisierung kompletter Produktionsabläufe – Vollautomatisierung Level
4. Selbstständige Anpassung an wechselnde Anforderungen – Autonomes Level

Digitaler Wandel: Die fortschreitende Digitalisierung und Vernetzung von Produktionssystemen (Mensch, Maschine und Computer) im Rahmen von Industrie 4.0 beschleunigt die Automatisierung und deren Möglichkeiten.

Welche Technologien und Komponenten haben moderne Automatisierungssysteme?

Moderne Automatisierungssysteme nutzen mehrerer Technologien, die zusammengeführt werden:

1. Industrieroboter übernehmen viele und komplette Produktionsschritte.
2. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), steuern und regeln Maschinen bzw. Anlagen.
3. Sensoren erfassen physikalische Größen und Zustände und entwickeln sich zur smarter Sensorik.
4. Aktoren: Setzen Steuersignale in mechanische Bewegungen um

Eine wichtige Rolle spielt das Industrial Internet of Things (IIoT). IIoT ermöglicht die Vernetzung von Computer, Maschinen und Anlagen in der Industrie, wie die IoT im Verbrauchermarkt, Geräte über das Internet verbindet. Dadurch können Daten in Echtzeit erfasst, analysiert und für Optimierungen genutzt werden.

Kollaborative Roboter (Cobots) arbeiten direkt mit Menschen zusammen, ermöglichen so neue Formen der Mensch-Maschine-Interaktion und gehören somit zu den innovativen Automatisierungslösungen.

Welche Vorteile und Herausforderungen hat die industrielle Automatisierung?

Die industrielle Automatisierung bietet Produktionsunternehmen u.a. folgende Vorteile:

• Automatisierte Systeme arbeiten schneller, präziser und können rund um die Uhr eingesetzt werden. Dies führt zu deutlichen Produktivitätssteigerungen und zur höheren Effizienz.
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• Durch konstante Präzision und integrierte Qualitätskontrollen lässt sich eine gleichbleibend hohe Produktqualität sicherstellen. Menschliche Fehler werden minimiert, wodurch die Qualität verbessern wird und Kosten gespart werden.
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• Gefährliche oder monotone Tätigkeiten können von Maschinen übernommen werden. Dies verbessert die Arbeitsbedingungen für Mitarbeiter und trägt zur Arbeitssicherheit bei.
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• Moderne Automatisierungslösungen lassen sich schnell an neue Produkte oder Losgrößen anpassen, wodurch die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit steigt.

Welche Herausforderungen stehen den Vorteilen gegenüber?

• Hohe Anschaffungskosten durch Initialkosten und die Implementierung.
• Der schon erwähnte Fachkräftemangel, durch Komplexität der Systeme und das notwendige Wissen.
• Qualifizierten Fachkräfte nicht nur zur Implementierung, sondern auch zur Instandhaltung.
• Ethische und soziale Fragen im Umgang mit Arbeitsplatzverluste.

Empfehlung: Um die Herausforderungen zu meistern, ist eine umfangreiche Planung und eine schrittweise Einführung ratsam.

Welche Auswirkungen hat die Automatisierung auf den Arbeitsmarkt?

Die industrielle Automatisierung Anforderungsprofile der Arbeitsplätze in der Industrie. Routinetätigkeiten werden verstärkt von Computern und Maschinen übernommen, während kreative und komplexe Aufgaben weiterhin beim Menschen bleiben.

Welche neuen Kompetenzen sind für die Zukunft in der Produktion gefragt?

• Kenntnisse hinsichtlich digitaler Technologien.
• Erfahrung in der Datenanalyse (Data Science).
• Modernes Prozessverständnis.
• Technologische Problemlösungsfähigkeit.
• Flexibilität und Bereitschaft zur persönlichen und stetigen Weiterentwicklung.

Die Hoffnung aus sozialer Sicht: Die Automatisierung schafft neue Berufsfelder, etwa in den Bereichen Robotik, künstliche Intelligenz oder Industrial IoT. Lebenslanges Lernen und kontinuierliche Weiterbildung werden für Arbeitnehmer immer wichtiger, um mit den technologischen Entwicklungen Schritt zu halten.

Wie ergänzt die künstliche Intelligenz und Machine Learning die industrielle Automatisierung?

Künstliche Intelligenz und das maschinelles Lernen heben die industrielle Automatisierung auf ein neues Level. Dieser Technologiesprung ermöglicht selbstlernende und adaptive Systeme, die sich eigenständig optimieren können.

Welche Anwendungsbeispiele gibt es für KI in der Automatisierung?

1. Vorhersage von Maschinenwartungen mittels Predictive Maintenance.
2. Automatische Erkennung von Produktfehlern in der Qualitätskontrolle.
3. Selbstständige Anpassung von Produktionsparametern zur Prozessoptimierung.

KI-Schwerpunkt aktuell: Aus großen Datenmengen Muster zu erkennen und daraus Handlungsempfehlungen abzuleiten, ist schon heute gängige Praxis. Die Berechnungen und Kalkulationen bei der Produktionsplanung werden folgen.

Herausforderungen: Bei der Integration von KI in bestehende Automatisierungssysteme sind vor allem die Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger Daten sowie Fragen der IT-Sicherheit und des Datenschutzes.

Welche Best Practices und Strategien gibt es zur Implementierung von industriellen Automatisierungssystemen?

Eine strukturierte Vorgehensweise empfiehlt sich wie folgt:

1. Analyse des Ist-Zustands und Definition von Zielen
2. Entwicklung einer durchgängigen und bereichsübergreifenden Digitalstrategie.
3. Schrittweise Implementierung
4. Arbeiten mit Pilotprojekten
5. Stetige Schulung und Einbindung der Mitarbeiter
6. Erfolgsmessung und Verbesserung anhand der ermittelten Daten

Welche Tipps gibt es für die Auswahl von industriellen Automatisierungssystemen?

• Analyse der größten Optimierungspotenziale
• Fokus auf Kernprozesse mit hohem Optimierungspotenzial
• Skalierbarkeit und Flexibilität im Auge behalten
• Nutzung Cloud-basierten Lösungen für mehr Agilität

Hinweis: Auch kleinere Unternehmen können von Automatisierung profitieren, indem sie zunächst in einzelnen Bereichen beginnen und schrittweise ausbauen.

FAQ zur industriellen Automatisierung

Was ist industrielle Automatisierung?

Industrielle Automatisierung meint, Technik steuert und überwacht Produktionsabläufe selbstständig. Sie nutzt diese Verfahren, um weniger menschliche Arbeit zu brauchen und die Leistung zu erhöhen.

Welche Vorteile bietet die Automatisierung für Unternehmen?

Die wichtigsten Vorteile umfassen einen Anstieg der Produktivität, bessere Qualität, niedrigere Kosten und größere Anpassungsfähigkeit. Automatisierte Systeme arbeiten genauer, schneller sowie Einsatz ist Tag und Nacht möglich.

Wie wirkt sich die Automatisierung auf Arbeitsplätze aus?

Automatisierung verändert Industriebeschäftigungen. Maschinen übernehmen Routineaufgaben immer mehr, während Menschen kreative und komplexe Arbeiten behalten. Neue Berufsfelder entstehen, zum Beispiel in Robotik oder KI-Entwicklung.

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