Automatisierungsmotive

Auf dieser Seite wollen wir uns mit den Gründen und Motiven für die Automatisierung beschäftigen. Dabei wollen wir politische, soziale oder ethische Aspekte außen vor lassen, diese werden derzeit in zahlreichen Artikeln und Betrachtungen rund um die voranschreitende Digitalisierung und Industrie 4.0 aus unterschiedlichsten Richtungen betrachtet.

Im Wesentlichen kann man die Beweggründe für eine Automatisierung in die vier folgenden Aspekte zusammenfassen:

  • Humanisierung
  • Sicherstellung bzw. Verbesserung der Produkt-Qualität
  • Rationalisierung bzw. Einsparung: Einsparung von Personalkosten, bessere Auslastung von Fertigungseinrichtungen
  • Ersatz von alten Fertigungseinrichtungen zur Sicherstellung der Lieferfähigkeit

 

Widmen wir uns zunächst dem erstgenannten Automatisierungsmotiv, der Humanisierung. Dabei werden Arbeiten und Prozesse automatisiert, die zuvor von Menschen ausgeführt worden sind, die jedoch zu körperlichen und oder gesundheitlichen Belastungen für die Arbeiter führen. Zunächst fallen einem dabei Tätigkeiten ein, die unter rauhen Bedingungen ausgeführt werden, z.B. Arbeiten in großer Hitze oder Kälte. Beispielhaft dafür kann man hier Aufgaben in der Gießereiindustrie oder Kommissionier- oder Palettierarbeiten in Kühlräumen anführen.

Ein anderes Beispiel sind Arbeiten, bei denen der Werker teilweise oder regelmäßig mit gesundheitsbeeinträchtigenden Medien in Kontakt kommt. Ein Beispiel hierfür ist z.B. das Lackieren und die dabei freigesetzten Lösungsmittel, mit denen der Lackierer in Kontakt kommt bzw. gegen die er sich durch Schutzausrüstung schützen muss, was wiederum eine Belastung darstellt.

Aber auch in der Materialhandhabung addieren sich die Gewichte der Werkstücke über die Dauer. Ein Werker, der z.B. Werkstücke mit 2kg Gewicht in eine Maschine einlegt und nach der Bearbeitung entnimmt und palettiert oder verpackt, hat bei einer Taktzeit von 20 Sekunden am Ende seiner Achtstundenschicht fast sechs Tonnen Material bewegt.

Für alle diese beispielhaft genannten Tätigkeiten gibt es -teils spezielle- Roboter, mit denen die Aufgaben automatisiert werden können. Die Werker werden dadurch von den gesundheitsbelastenden Aufgaben befreit. Für den Einsatz in Gießereien gibt es spezielle Ausführungen, ebenso für das Lackieren sowie für die Arbeit in Kühlräumen. Für die Materialhandhabung werden in der Regel Standardroboter verwendet.

 

Wenn die Sicherstellung bzw. die Verbesserung der Produktqualität das Motiv für eine Automatisierung darstellt geht es in der Regel darum, entweder einen Prozess zu automatisieren oder die nachfolgende Kontrolle oder beides.

Wenn der Prozess selbst automatisiert wird, um die Qualität zu verbessern oder zu erhalten, geht es um reproduzierbare Ergebnisse gleichbleibender, möglichst hoher Qualität. Klassische Beispiele dafür sind Schweißaufgaben oder Klebe- bzw. Dichtmittelauftrag, bei denen eine Maschine bzw. ein Roboter in der Lage ist, sowohl optisch als auch qualitativ, besser Verbindungsnähte herzustellen. Der Vorteil der Maschine liegt dabei in der gleichbleibenden und genauen Bewegungsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger situationsabhängiger Regelung der Prozessparameter wie z.B. Drahtvorschub, Schweißstrom, Durchflussmenge o.ä..

Ebenso ist eine Maschine zuverlässiger wenn es z.B. darum geht bei einer monotonen Abfolge von Montageschritten keinen zu vergessen, so dass z.B. bei der Montage eines sicherheitsrelevanten Bauteils keine Befestigungen oder Sicherungen vergessen werden.

Wenn die nachfolgende Kontrolle eines Fertigungsergebnisses automatisiert wird, spielen meist die gleichen Beweggründe eine Rolle. Die immer wiederkehrende, monotone visuelle, haptische o.ä. Kontrolle von Werkstücken ermüdet den Menschen und es kann nicht zu 100% sichergestellt werden, dass nicht versehentlich ein Ausschussteil die Kontrolle passiert. Dies wiederum kann je nach Anforderungen an das Erzeugnis im günstigsten Fall zu Reklamationen, im ungünstigsten Fall zu Bandstillstand beim Kunden oder noch schlimmer zu Rückrufaktionen oder gar Schaden an Leib und Leben führen, wenn es sicherheitsrelevant ist. In solchen Fällen wird das Kontroll- und Prüfergebnis in der Regel auch protokolliert und gespeichert, so dass im Falle eines Ausfalles oder Problemes auf diese Daten zurückgegriffen werden kann.

 

Einer der häufigsten Beweggründe für eine Automatisierung ist die Rationalisierung bzw. Einsparung von Personal und Kosten sowie die bessere Auslastung von bestehenden Fertigungseinrichtungen.

Wenden wir uns zunächst dem Thema Rationalisierung/Einsparung zu. Wie eingangs erwähnt wollen wir dabei die politischen, sozialen und ethischen Aspekte außen vor lassen, diese werden aktuell in zahlreichen Berichten und Abhandlungen zur Digitalisierung von unterschiedlichen Standpunkten aus ausführlich beleuchtet. Fakt ist, dass es in einem Hochlohnland wie Deutschland schon immer Bedarf dafür gab und auch geben wird.

Dabei geht es zumeist um die Einsparung eines wesentlichen Kostenfaktors in der Produktion, der Lohnkosten. Diese sind im Vergleich zu den Kosten einer einmaligen Anschaffung einer Automation, zusammen mit deren laufenden Kosten (im Wesentlichen Energie und Wartung) umso höher, in je mehr Schichten gearbeitet wird.

In der Regel kann auch die Automation nicht gänzlich ohne Bediener auskommen, z.B. zum Einbringen von Rohmaterial bzw. Entnehmen von Fertigmaterial, zyklischen menschlichen Qualitätskontrollen zur Sicherstellung der Qualität des Ergebnisses, Reaktion auf Fehlerereignisse oder ähnlichem.

Natürlich müssen bei einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auch weitere Faktoren wie Finanzierung, Abschreibung, Ersatzkosten am Ende der erwarteten Lebensdauer usw. berücksichtigt werden. Ebenso spielt unter Umständen zusätzlicher Bedarf an Produktionsfläche o.ä. Faktoren eine Rolle.

Unsere Kunden verwenden dazu die unterschiedlichsten Berechnungsgrundlagen. Allen gemein ist, dass am Ende die Summe der Kosten für eine Automation, den laufenden Lohnkosten (Gehalt inkl. Sozialleistungen, die der Arbeitgeber zu tragen hat) gegenübergestellt wird und daraus eine Amortisationsdauer ermittelt wird: Die Kosten für die Anschaffung und Inbetriebnahme der Automation geteilt durch die jährlichen Gesamtlohnkosten.

Das Ergebnis muss dann vom Kunden nach seinen Bedürfnissen individuell interpretiert werden. Meist gelten Werte von weniger als 2 Jahren Amortisationsdauer als gut, das ist jedoch von Kunde zu Kunde verschieden und hängt z.B. von der Auftragslage und Planungssicherheit des Kunden ab.

 

Ein anderer Ansatzpunkt, bei dem es aber ebenfalls um Kostenersparnis bzw. Effizienzoptimierung geht, ist die Automation zur besseren Auslastung von bestehenden Fertigungseinrichtungen. Das klassische Beispiel für diesen Fall ist die Implementierung einer zusätzlichen mannlosen Schicht nach Feierabend der Belegschaft an einer ohnehin vorhandenen Fertigungsanlage bzw. Maschine. Zum Arbeitsende wird die Automation vorbereitet und gestartet und produziert dann ohne Betreuung durch Mitarbeiter in einer sogenannten Geisterschicht. Die Rechnung ist klar und einfach: die Fertigungsmaschine ist bezahlt und wird so besser ausgelastet. Es kommen für die zusätzliche Produktion, neben dem Invest für die Automation, nur die zusätzlichen Verbrauchskosten zum tragen.

 

Ein seltenerer Ansatzpunkt für die Automatisierung ist der Ersatz von Fertigungseinrichtungen zur Sicherstellung der Lieferfähigkeit durch eine Automation.

In diesen Fällen produzieren Hersteller mit Maschinen und Einrichtungen, die am Ende ihres Lebenszyklusses angekommen sind, für die es meist inzwischen keine Ersatzteile mehr gibt, jedoch auch keinen adäquaten Ersatz durch neue Fertigungseinrichtungen. Oft weil es sich um eine spezielle Maschine handelt, die nicht mehr hergestellt wird, oder eine Sondermaschine, die über die Lebensdauer zahlreiche Evolutionsstufen durchlaufen hat und für die es am Markt keinen Ersatz gibt.

Wenn aber gleichzeitig noch eine langfristige Lieferverpflichtung besteht, unter Umständen noch bei einem Schlüsselkunden, den man nicht enttäuschen will, braucht es Lösungen.

In solchen Fällen kann sehr oft ein roboterbasiertes System eine Lösung sein. Der Roboter bietet inzwischen eine sehr hohe Performance hinsichtlich Geschwindigkeit, Genauigkeit und Steifigkeit. Verbunden mit seiner Flexibilität und den inzwischen vorhandenen Möglichkeiten verschiedenster Softwarefunktionen lässt sich in solchen Fällen oft mit wirtschaftlichem Aufwand ein System entwickeln welches die alte Anlage gleichwertig oder sogar besser ersetzt.

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