Sie befassen sich mit der Automatisierung Ihrer Produktion? Damit sind Sie nicht allein. Immer mehr Unternehmen nutzen moderne Lösungen, um ihre Fertigung auf das nächste Level zu heben. Wir geben Ihnen einen Überblick über die automatisierte Fertigung.

Wie gesagt: Automatisierung ist in aller Munde. Auch mittelständische Akteure beschäftigen sich zunehmend mit dem Thema. Automatisierung und Industrie 4.0 sind demnach längst kein Privileg der Global Player mehr. Das dürfen sie auch nicht sein. Zumal der Einsatz automatisierter Prozesse in den Produktionshallen nicht mehr nur „nice to have“ ist. Vielmehr wird er zum entscheidenden Wettbewerbsvorteil auf dem globalen Markt.

Warum Automatisierung? Herausforderungen und Ziele

Wir müssen besser, schneller und gleichzeitig günstiger werden. Wie uns das gelingt, ist für den Kunden häufig zweitrangig. Ihnen kommt diese Herkulesaufgabe bekannt vor? Die Frage, woher diese Anforderungen kommen, ist schnell beantwortet: Wir agieren heute auf einem globalen Markt. Die Zahl der Marktteilnehmer steigt, und mit ihr die Zahl Ihrer Wettbewerber. Das wissen auch Ihre Kunden. 

Deutlich spannender ist die Frage nach der Lösung. Denn das Beruhigende: auch der Wettbewerb arbeitet nicht mit Zauberei. Der Megatrend Industrie 4.0 inklusive seiner Lösungen im Bereich der Automatisierung gibt Ihnen das nötige Werkzeug an die Hand, um Ihre betrieblichen Herausforderungen zu meistern. Als da wären:

  • Stetig sinkende Preise bei gleichbleibend hohem Anspruch an die Qualität
  • Immer kürzere Entwicklungs- und Innovationszeiten
  • Individualisierung von Produkten bis hin zur Losgröße 1

Die größten Ziele und Treiber für deutsche Unternehmen sind einer Studie der STAUFEN AG zufolge: Die Steigerung der internen Effizienz (80%), das Schaffen von Transparenz in den (Produktions-)abläufen (71%), und natürlich Kostensenkungen (54%).

Wo wird automatisiert? Branchenübergreifende Anwendung

Der Trend zur Automatisierung der Produktion ist dabei branchenübergreifend sichtbar. Es wird Sie sicherlich nicht verwundern, dass die Automobilindustrie und die angeknüpfte Zuliefererbranche Vorreiter sind in Themen wie Effizienzsteigerung und Prozessoptimierung.

Was Henry Ford damals mit seiner Fließbandfertigung ins Rollen brachte, wird fortgeführt durch industrielle Entwicklungen wie dem Toyota-Produktionssystem oder dem Modularen Querbaukasten von Volkswagen. Potenziale stecken allerdings in diversen Branchen:

  • Automobilindustrie
  • Kunststoffverarbeitende Industrie
  • Lebensmittelindustrie
  • Verpackungsindustrie
  • Medizintechnik
  • u.v.m.

Exkurs: Grundprinzip der Automatisierung

Übung macht den Meister. Ferri Abolhassan, IT-Experte und Geschäftsführungsmitglied bei Telekom Deutschland, zieht hier seinen Vergleich zum Sport. Ein Sportler, der durch kontinuierliches Training, also durch die kontinuierliche Wiederholung von Prozessen seine Bewegungsabläufe verfeinert, kann sich zum Spitzenathleten entwickeln. Dieses simple Grundprinzip lässt sich auf die unterschiedlichsten Anwendungsfelder übertragen. So finden wir Automatisierung heutzutage in diversen Bereichen unseres Alltags.

  • Bei der Rückgabe von Pfandflaschen im Supermarkt
  • Beim Morgenritual am Kaffeevollautomaten
  • Automatische Antworten im E-Mail-Verkehr

Im industriellen Umfeld interessiert uns vorrangig die Produktionsautomatisierung, sprich: die Optimierung von Produktionsprozessen unter Zuhilfenahme von technischen Komponenten und Anlagen.

Die 4 industriellen Revolutionen

Die schlichte Automatisierung von Prozessen in Produktionshallen ist sicherlich kein Wunderwerk der Industrie 4.0. Schon seit den 1970er Jahren – mit der dritten industriellen Revolution – sind Unternehmen bestrebt, immer mehr Maschinen und Technologien in ihre Fertigungsabläufe zu integrieren. Was aber hat sich verändert, seit die Bundesregierung der breiten Öffentlichkeit im Jahr 2011 erstmals den Begriff „Industrie 4.0“ präsentierte? Im Kern handelt es sich um eine stetige Weiterentwicklung und Kombination der bekannten Konzepte industrieller Automatisierung. Für die entscheidende Erweiterung sorgen technologische Elemente wie z.B.:

  • Internet
  • Software
  • Sensorik
  • Künstliche Intelligenz (KI)
Die vier industriellen Revolutionen; Bild: LMZ

Was entsteht, sind sogenannte Cyber Physical Production Systems, in denen automatisierte Anlagen intelligent vernetzt sind und miteinander kommunizieren. Ihr konkreter Vorteil dabei?

Kommen wir zurück auf die Analogie des Sportlers. Ein Großteil der Unternehmen ist eher unter Zehnkämpfer einzuordnen als unter Dauerläufer. Diverse Disziplinen, Produkte, Varianten und Losgrößen sind zu meistern. Ihr Vorteil: Produktübergreifende Robotik und weitere Technologiefortschritte – z.B. in der Sensorik – halten Ihre Prozesse auch bei hohem Automatisierungsgrad flexibel. 

Welche Prozesse werden automatisiert?

Die wenigsten Produkte fallen direkt nach ihrer Entstehung aus der Maschine, in den Karton und sind bereit zur Auslieferung an den Kunden. In der Regel sind Fertigungshallen geprägt von:

Diese Prozesse als Einzelnes können Sie nun automatisiert ablaufen lassen. Noch effizienter wird es für Sie allerdings, wenn Sie mehrere Prozesse in Kombination automatisieren. So ist es nicht ungewöhnlich, dass ein Bauteil zunächst montiert wird. Anschließend findet dann eine Qualitätsprüfung des Bauteils statt. Auch die Kombination von Montage und Verpackung ist weit verbreitet. Das Schöne für Sie: Von Einsteigermodell bis zur High-End-Lösung ist so ziemlich alles möglich.

Vollautomatisierung oder Teilautomatisierung?

Wer an industrielle Automatisierung denkt, hat schnell die Produktionshalle vor Augen, die bis in die Haarspitzen ausgestattet ist mit teuren Bildschirmen und Roboterarmen. Zwischen rein manueller Fertigung und „Smart Factory“ gibt es allerdings diverse Abstufungen. Eine Grundsatzentscheidung bei der Planung Ihrer Prozessoptimierung ist die Frage nach dem Automatisierungsgrad. Soll ein Prozess manuell, teilautomatisiert oder vollautomatisiert ablaufen? Pauschal lässt sich dies nur schwer beantworten. Zu viele individuelle Faktoren spielen hier eine Rolle. Orientieren können Sie sich dennoch an den klassischen Anwendungsfeldern:

Die grundsätzlichen Ausprägungen von Produktionsprozessen im Kontext von Automatisierung; Bild: LMZ

Achtung: Sie erinnern sich an den Zehnkämpfer? Dann dürfen Sie hier zurecht etwas skeptisch sein. Denn die Anwendungsbereiche der Teilautomatisierung und Vollautomatisierung vergrößern sich stetig.

Welche Methoden kommen zum Einsatz?

Haben Sie noch immer die Produktionshalle voller Roboter vor Augen? Nun, die Robotik verkörpert selbstverständlich eine sehr effektive Methode im Bereich der Automatisierung. Dennoch ist sie in bester Gesellschaft und entfaltet ihr wahres Potenzial erst in Kombination mit weiteren Methoden:

  • Robotik / Industrieroboter
  • Sensorik
  • Kamera- und Bildverarbeitungssysteme
  • Aktorik
  • Greifersysteme
  • u.v.m.

Fazit: Wie gelingt die Umsetzung?

Wir haben viel beschrieben, viel angerissen, und viel genannt. Das große Thema Automatisierung der Produktion kann bei tieferem Eintauchen erschlagend wirken. Hier lautet unsere Devise: lassen Sie sich nicht abschrecken von unzähligen Möglichkeiten und unbekannten Variablen. Gehen Sie Schritt für Schritt vor. Gerade Mittelständler müssen nicht von heute auf morgen Ihr gesamtes Produktionssystem umkrempeln. Oft sind es kleine Optimierungen, die den Startschuss geben für eine schrittweise Entwicklung. Die Lösung liegt im Anfangen.

Dennis Lenkering (B.Sc.)
Maschinenbauingenieur und Geschäftsführer von LMZ Lenkering mit einer tiefen Leidenschaft für digitalisierte, intelligente und automatisierte Produktionsketten.
Torben Fangmann
Marketing- und Kommunikationsmanager mit Inhaltsfokus auf industrielle Themen und branchenspezifische Entwicklungen aus Automatisierung und Industrie 4.0.