Ob maschinelles Lernen, Bildverarbeitungssysteme oder fortschrittliche logische Steuerungssysteme - die industrielle Automatisierung in der Fertigung hat dazu beigetragen, die Effizienz, Produktivität und Rentabilität von Unternehmen zu steigern. Da die vierte industrielle Revolution - oder "Industrie 4.0" - jedoch in vollem Gange ist, stellen sich Unternehmen die Frage, wie diese digitale Transformation in der Fertigung für sie funktionieren kann.
Während herkömmliche Formen der Automatisierung und Robotik in der Fertigung nur begrenzt in der Lage waren, sich an neue Produktionspläne oder Produkte anzupassen, ermöglichen neue Technologien eine stärkere Zusammenarbeit mit Menschen und Flexibilität bei der Verlagerung der Produktherstellung, was Unternehmen dabei hilft, sich auf die Marktnachfrage einzustellen.
Dieser Leitfaden befasst sich mit den Vorteilen der industriellen Automatisierung in der Fertigung - von verbesserter Sicherheit bis hin zur Verringerung der Auswirkungen von Lieferkettenunterbrechungen. Wir gehen auch kurz auf die Geschichte dieser Fertigungstechnologien ein, bevor wir darauf eingehen, wie die Zukunft der Fertigung aussehen könnte.
Eine kurze Geschichte der digitalen Transformation in der Fertigung
Die Theorie, die der heutigen industriellen Verfahrenstechnik in der Fertigung zugrunde liegt, gibt es zwar schon seit Anfang des 20. Jahrhunderts - mit der Erfindung des beweglichen Fließbands von Henry Ford -, doch die in diesem Leitfaden behandelten Automatisierungstechnologien kamen erst in der Mitte des Jahrhunderts richtig zur Geltung.
Die 1960er Jahre: Frühe Automatisierung in der Fertigung
Ab den späten 1960er Jahren begannen Fabrikbesitzer, sich auf speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) zu verlassen, um Fertigungsmaschinen und Montagelinien zu steuern. Diese Technologien sind auch heute noch im Einsatz, wenn auch in fortgeschrittener Form, da sie sich hervorragend für die Automatisierung sich wiederholender, regelbasierter Prozesse eignen, die keine Schwankungen mit sich bringen.
Die 1970er Jahre: Die computergesteuerte Technik kommt auf
In den 1970er Jahren begannen Fertigungsexperten, die Fortschritte der Computertechnik - die im Vergleich zu heute freilich noch in den Kinderschuhen steckte - zu nutzen, um ihre Produktivität und Flexibilität zu steigern. Das Aufkommen von Maschinen mit numerischer Computersteuerung (CNC) und computergestützter Fertigung (CAM) ermöglichte eine präzise Steuerung des Produktionsprozesses.
Die 1980er Jahre: Computer revolutionieren die Fertigung
Die Entwicklung und Verbreitung von Computern bedeutete, dass die sperrigen Großrechner der 1970er Jahre, die oft einen ganzen Raum einnahmen, durch kleinere Geräte ersetzt werden konnten, so dass immer mehr Hersteller die Vorteile von Software zur Automatisierung der Lagerverwaltung und Produktionsplanung nutzen konnten.
Die 1990er Jahre: Wachsende Konnektivität
Nach der Entwicklung des World Wide Web im Jahr 1994 durch Tim Berners-Lee während seiner Tätigkeit am CERN begannen Fertigungsunternehmen, die Möglichkeit des Informations- und Datenaustauschs zwischen verschiedenen Standorten stärker zu nutzen, um die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen den verschiedenen Teams in der Fertigungsumgebung zu verbessern.
Die 2010er Jahre: Fortschritte im industriellen Internet der Dinge (IIoT)
Die Vernetzung von Geräten, Maschinen und Sensoren zur Erfassung und zum Austausch von Daten über den Fertigungsprozess führte in den 2010er Jahren zu umfangreichen Verbesserungen der Produktivität und Produktqualität. Darüber hinaus trugen Echtzeitdaten dazu bei, Ausfallzeiten zu reduzieren und genauere Trendprognosen zu ermöglichen.
Die 2020er Jahre: Das Wachstum von künstlicher Intelligenz und der Cloud
Mit dem Wachstum der fortschrittlichen künstlichen Intelligenz in der Fertigungsumgebung in diesem Jahrzehnt sind die Verantwortlichen in der Fertigung in der Lage, die Vorteile des unüberwachten Lernens und großer Datensätze zu nutzen, um die Genauigkeit und Leistung zu verbessern. Gleichzeitig ermöglichen Cloud-Technologien die schnelle Skalierung von Steuerungssoftware über alle Fertigungsstationen hinweg.
Die 10 wichtigsten Vorteile der Automatisierung in der Fertigung
Von der Automobilindustrie bis hin zur Elektronikindustrie hilft die Automatisierung den Fachleuten in der Fertigung, effizienter zu arbeiten und ihre Risiken in der Produktion zu verringern. Angesichts des Wachstums des Sektors, der bis 2028 einen weltweiten Marktwert von 355 Mrd. US-Dollar erreichen soll, setzen fast alle Branchen in irgendeiner Form Automatisierungstechnologien ein.
Doch was sind die Vorteile dieser exponentiell wachsenden Entwicklungen in der Automatisierung der Fertigung?
1. Verbesserte Qualität
Die industrielle Prozessautomatisierung trägt dazu bei, die Qualität der hergestellten Produkte zu revolutionieren. Durch die Verringerung des Risikos menschlicher Fehler - aufgrund von Ermüdung oder Ablenkung -, das in vielen Fertigungsprozessen ein großes Problem darstellen kann, tragen Automatisierungstechnologien dazu bei, die Kundenzufriedenheit zu verbessern und sich wiederholende Aufgaben schneller zu erledigen, als es Menschen jemals könnten.
2. Geringeres Risiko für menschliche Fehler
Da der Mensch nicht mehr direkt am Produktionsprozess beteiligt sein muss, ermöglicht die industrielle Automatisierung den Fertigungsunternehmen, die mit Fehlern verbundenen Ausfallzeiten zu reduzieren, die durch manuelle Arbeit entstehen können. Von vorbereitenden Aufgaben wie Schneiden und Bohren bis hin zur Endmontage können automatisierte Systeme Aufgaben stets rechtzeitig erledigen und gleichzeitig die Sicherheit der Produkte für die Verbraucher verbessern.
3. Gesteigerte Produktion und Rentabilität
In allen Branchen tragen Automatisierungstechnologien dazu bei, den Ausstoß von Produkten zu erhöhen - und damit auch die Rentabilität des Unternehmens -, indem sie einen 24-Stunden-Produktionsplan ermöglichen, der keine Pausen an Wochenenden oder Feiertagen erfordert. So können sich die Unternehmen auf saisonale Nachfrageschübe vorbereiten und ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern. Gleichzeitig hat die Automatisierung die Arbeitskosten gesenkt, was zu höheren Gewinnspannen und kundenfreundlichen Preisstrategien führt.
4. Ermöglicht eine stärkere Nutzung der vorbeugenden Wartung
Die vorbeugende Wartung - der Prozess der Überwachung von Anlagen zur frühzeitigen Erkennung von Schäden oder Ausfällen - wird durch die Verwendung von Echtzeitdaten von Sensoren zunehmend automatisiert. Angesichts der Auswirkungen, die eine ungeplante Wartung auf die Produktivität haben kann, können Unternehmen mit Hilfe der vorausschauenden Wartung sicherstellen, dass sie ihren vertraglichen Verpflichtungen und der Nachfrage der Verbraucher nachkommen können.
5. Erhöhte Sicherheit am Arbeitsplatz
Da Menschen nicht mehr direkt mit gefährlichen Geräten und Materialien arbeiten müssen, verringert die Automatisierung das Risiko von Arbeitsunfällen. Durch den Einsatz von Robotern in der Fertigung können Unternehmen sicherstellen, dass ihre Mitarbeiter während des Lackiervorgangs keinen gefährlichen Partikeln ausgesetzt sind, und viele Maschinen sind inzwischen so programmiert, dass sie die Produktion sofort unterbrechen, wenn ein Fremdkörper - wie eine Hand, ein Kleidungsstück oder langes Haar - in die Fertigungsstraße gelangt.
6. Skalierbare Lösungen
Ein wesentlicher Vorteil der Automatisierung in der Fertigung ist die Skalierbarkeit, die mit der neuesten Generation von Technologien zunehmend möglich ist. Neue Systeme sind so konzipiert, dass sie flexibel eine Reihe von Produkten herstellen und eine Vielzahl von Materialien verarbeiten können, so dass die Unternehmen schnell auf Marktveränderungen reagieren können. Gleichzeitig bedeutet die rasche Einführung automatisierter Systeme, dass die Unternehmen ihre Produktion nicht mehr einstellen müssen, wenn ihre Fließbänder und Verfahren modernisiert werden.
7. Effizientere und nachhaltigere Nutzung von Ressourcen
Die digitale Transformation in der Fertigung hat dazu geführt, dass Unternehmen ihre Ressourcen viel effizienter nutzen. Von Verbesserungen bei der Präzision und Genauigkeit von Fließbändern, die zu weniger Abfall führen, bis hin zu Energieeinsparungen und Recycling-Automatisierung, die die Auswirkungen der Fertigung auf die Umwelt minimieren, hilft die Automatisierung den Herstellern, einen nachhaltigeren Ansatz für ihren Betrieb zu wählen.
8. Schnellere Markteinführung
Die Automatisierung in der Fertigung spielt eine entscheidende Rolle bei der Verkürzung der Zeit, die für die Entwicklung, Herstellung und Markteinführung eines neuen Produkts benötigt wird, und hilft Unternehmen, wettbewerbsfähig zu bleiben und einen größeren Anteil der Verbraucher zu erobern. Auch Änderungen an bestehenden Produkten können durch den Einsatz von CAD- und CAM-Software schneller durchgeführt werden, so dass Industriedesigner Prototypen schnell überarbeiten und eine hohe Qualität sicherstellen können.
9. Bessere Sichtbarkeit der Lieferkette
Durch die zunehmende Vernetzung, die Automatisierung und digitale Technologien bieten, sind Fertigungsunternehmen in der Lage, die Bewegung wichtiger Materialien durch die Lieferkette zu verfolgen. Durch die Nutzung von Daten können Unternehmen einen Echtzeitüberblick über ihre Lagerbestände und Lieferpläne gewinnen, was ihnen hilft, fundiertere Entscheidungen zu treffen und Engpässe in der Produktionsplanung und Logistik zu beseitigen.
10. Gesteigerte Innovation
Durch die Freisetzung von Ressourcen ermöglicht die Automatisierung den Unternehmen, sich auf Experimente, Forschung und Entwicklung zu konzentrieren. Unternehmen können die Zeit, die ihr Personal für sich wiederholende Aufgaben aufwenden muss, reduzieren und so Ressourcen für die Entwicklung, Prüfung und Verfeinerung von Produktionsideen bereitstellen. Darüber hinaus ermöglicht die Automatisierung eine schnelle und genaue Datenerfassung und -analyse, die es den Herstellern ermöglicht, Markttrends, Kundenfeedback und Produktleistung zu verstehen.
Was ist die Zukunft der Fertigung?
Industrielle Automatisierungslösungen verbessern die Effizienz und Rentabilität im Fertigungssektor weiterhin erheblich. Die Zukunft der Fertigung liegt in der Integration geplanter Technologien, der Nutzung großer Datenmengen zur Verbesserung der Planung und der fortgesetzten Nutzung digitaler Technologien zur Verbesserung der Konnektivität und der Transparenz der Lieferkette.
Mehrere neue Technologien sind in Sicht oder werden bereits in der Fertigungsumgebung eingesetzt, wie z. B.:
- Autonome mobile Roboter: So wie die Robotik in der Fertigung die Effizienz und Produktivität am Fließband erhöht hat, versprechen autonome mobile Roboter eine bessere Automatisierung in der Logistik, von Maschinen, die Aufträge kommissionieren und verpacken, bis hin zu selbst-fahrenden Fahrzeugen, die den Langstreckentransport von Waren und Materialien übernehmen.
- Virtualisierung von Prozessen: Die zunehmende Nutzung virtueller Maschinen (VMs) in der Fertigungsumgebung trägt dazu bei, die Hardware- und Energiekosten für rechenintensive Vorgänge zu senken, während das Cloud Computing eine Infrastruktur bereitstellt, deren Ressourcen je nach Umfang und Wachstum des Unternehmens erweitert werden können.
- 5G und das IIoT fördern die Konnektivität: Neue mobile Netzwerktechnologien und die Verbindung von Industrieanlagen mit dem Internet helfen Herstellern, ganze Standorte zu überwachen und Echtzeitdaten zu Qualität und Effizienz zu sammeln. Darüber hinaus können Maschinen zunehmend miteinander kommunizieren, so dass automatisierte Montagelinien Prozesse ohne menschliches Eingreifen überwachen können, was die Wahrscheinlichkeit von Produktionsproblemen verringert.
Da das Weltwirtschaftsforum prognostiziert, dass durch Automatisierung und künstliche Intelligenz 58 Millionen neue Arbeitsplätze entstehen werden, sollten die Hersteller sicherstellen, dass sie den Bewerbern einen attraktiven Arbeitsplatz bieten, indem sie Lern- und Entwicklungsprogramme anbieten, die auf die Fähigkeiten zugeschnitten sind, die in der Fabrik der Zukunft benötigt werden. Darüber hinaus müssen Unternehmen, die ihre derzeitigen Talente halten wollen, dafür sorgen, dass ihre Mitarbeiter die Möglichkeit haben, ihre Fähigkeiten zu verbessern, wobei die berufliche Mobilität für viele Bewerber eine wichtige Motivation darstellt.
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