Ist die Zukunft der Automatisierung im Fertigungssektor schon da?

Die Produktionsanlagen der Zukunft werden eine extrem einfach zu bedienende, sichere, flexible und erschwingliche Automatisierung einsetzen, die von KI und standardisierten Software- und Hardwareschnittstellen unterstützt wird. In mehreren Schlüsselbereichen sind die transformativen Technologien, die erforderlich sind, um all dies zu verwirklichen, bereits vorhanden, angetrieben von der Nachfrage aus dem Fertigungssektor selbst. Diese Technologien bieten einen verlockenden Einblick in die Zukunft der Fertigungsautomatisierung.

Die Fertigungsperspektive

Das verarbeitende Gewerbe sieht sich mit einer Krise der qualifizierten und ungelernten Arbeitskräfte konfrontiert, die noch lange in der Zukunft andauern wird. Laut einer aktuellen Studie von Deloitte und dem Manufacturing Institute könnten allein in den Vereinigten Staaten bis 2030 bis zu 2,1 Millionen Arbeitsplätze unbesetzt bleiben, was zu Kosten von 1 Billion US-Dollar für die nationale Wirtschaft führen könnte.

Es ist ein Muster, das sich weltweit wiederholt und das Wachstum bei der Einführung von Automatisierung vorantreibt. Ein separater Deloitte Global Resilience Report 2021 ergab, dass 57 % der Befragten in der Fertigung bereits fortschrittliche Technologien zur Neugestaltung von Arbeitsaufgaben eingesetzt haben, einschließlich der Automatisierung zuvor manueller Aufgaben.

Gleichzeitig sehen sich Hersteller einer wachsenden Nachfrage nach ihren Produkten gegenüber, angetrieben durch einen boomenden E-Commerce-Sektor. Hinzu kommt, dass sich die Ansprüche der Kunden ändern. Es gibt einen bemerkenswerten Trend zu einer immer stärkeren Anpassung des Endprodukts, was die Nachfrage nach flexibler Automatisierung antreibt, die schnell und einfach umprogrammiert und neu eingesetzt werden kann. Der damit verbundene Trend zur High-Mix/Low-Volume-Produktion ist bereits da und wird sich auch in Zukunft verstärken.

Hersteller werden in Zukunft mehr Automatisierung brauchen. Das ist eine gegebene. Aber wie wir sehen werden, werden sie zunehmend eine Automatisierung mit spezifischen Eigenschaften benötigen; nämlich eine Automatisierung, die sich durch Benutzerfreundlichkeit auszeichnet, sicher, flexibel, standardisiert und erschwinglich ist.

Zurück in die Zukunft

Vor zwanzig Jahren war die traditionelle industrielle Automatisierung das einzige Spiel in der Stadt, und aufgrund der damit verbundenen Kosten und Komplexität wurden nur große Unternehmen zum Spielen eingeladen. Herkömmliche industrielle Automatisierung eignet sich am besten für die Low-Mix-/High-Volume-Produktion, erfordert teure Programmierer und erfordert einen großen Fußabdruck. Es erfordert auch umfangreiche Sicherheitsabschirmungen und -zäune, um menschliche Arbeiter zu schützen.

Die traditionelle Industrieautomation bleibt das größte Segment des globalen Marktes für Industrierobotik. Aber das am schnellsten wachsende Segment des Industrierobotermarktes sind kollaborative Roboter (oder Cobots), und hier erhalten wir wichtige Hinweise darauf, in welche Richtung die Fertigungsautomatisierung geht.

Das Aufkommen von Cobots und leichten Industrierobotern in den letzten 15 Jahren, die sich durch Benutzerfreundlichkeit, geringe Kapitalinvestitionen, geringen Platzbedarf, Flexibilität und sichere Bedienbarkeit in der Nähe von Menschen auszeichnen, ermöglicht es kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), von der Automatisierung zu profitieren das erste Mal. Es hat auch Automatisierungsunternehmen aller Art gezeigt, wie wichtig es ist, ihren Kunden Lösungen anzubieten, die sich durch Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität auszeichnen.

Bevor wir uns mit den Hauptmerkmalen der zukünftigen Fertigungsautomatisierung befassen, stellen wir die Frage:„Wie nah an der Zukunft ist die aktuelle Technologie?“ nebenbei – beachten Sie, dass Cobots nicht die Lösung für jedes Problem der Fertigungsautomatisierung sind, insbesondere wenn extrem hohe Geschwindigkeiten und schwere Nutzlasten erforderlich sind. Und obwohl Cobots schnell an Popularität gewinnen, bleiben sie ein Nischensegment auf dem Markt für industrielle Automatisierung.

Dennoch ist die transformative Wirkung von Cobots in Bezug auf den Abbau von Barrieren in Bezug auf Erschwinglichkeit, Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und Flexibilität bei allen Arten von Robotern zu spüren und prägt die zukünftige Automatisierungslandschaft.

Sicherheit

Aktuelle Technologien wie Lichtvorhänge und Näherungssensoren ermöglichen es Herstellern, fast jede Art von automatisierter Zelle für den Einsatz in der Nähe von Menschen sicher zu machen (vorbehaltlich einer Risikobewertung). Das bedeutet, dass die Sicherheit nicht mehr nur kollaborativen Robotern vorbehalten ist, da sie auch den sicheren Einsatz traditioneller Industrieroboterzellen umfasst. Wenn es um sicheren Betrieb geht, ist die Zukunft schon da.

Benutzerfreundlichkeit

Marktanalysten und Experten prognostizieren einen Boom bei Roboteranwendungen, aber dazu müssen wir die Bereitstellungszeit für jede Anwendung minimieren, indem wir die Bereitstellung der Automatisierung vereinfachen.

Auf der Softwareseite bedeutet dies Software mit intuitiven Schnittstellen, die von Bedienern mit minimalem Schulungsaufwand bereitgestellt werden können, was Zeit und Geld für Programmierung und Engineering spart. Auf der Hardwareseite bedeutet dies Plug-and-Play-Funktionen und eine einfache Interoperabilität zwischen verschiedenen Robotertypen und Roboterkomponenten. Es bedeutet auch Click-on/Click-off-Endeffektoren und den Niedergang von Werkzeugen, die mit 60 kleinen Schrauben befestigt sind.

Alle Hersteller von Automatisierungsprodukten denken über diese Dinge nach, aber es gibt viele Unterschiede zwischen den verfügbaren Angeboten. So lassen sich beispielsweise bereits einfach zu handhabende, fertige Automatisierungskomponenten „out-of-the-box“ finden, die auf unterschiedlichsten Industrierobotertypen eingesetzt werden können. Aber diese Art von „One-Stop-Shop“-Angeboten ist eher die Ausnahme als die Regel.

Diese Features werden zukünftig die Regel für alle Automatisierungsangebote sein. Und einer der wichtigsten Katalysatoren für diesen Wandel wird die zunehmende Standardisierung sowohl auf der Hardware- als auch auf der Softwareseite sein.

Standardisierung

Warum sollten Integratoren Zeit damit verbringen, das Rad mit kundenspezifischen Lösungen neu zu erfinden, wenn sie standardisierte Produkte kaufen können? Standardisierte Automatisierung bietet weitreichende Interoperabilität zwischen Komponenten, ist billiger als das Entwerfen von Systemen von Grund auf neu und gibt Integratoren die Möglichkeit, sich auf die Bereitstellung von Robotern und den Betrieb von Anwendungen zu konzentrieren.

Heute schließen immer mehr Integratoren Paketangebote mit standardisierten Produkten ab. Dies bedeutet für Fertigungskunden Kosteneinsparungen bei Installation und Wartung. Wenn sich die Standardisierung ausbreitet, bedeutet dies auch, dass ein Integrator, der heute fünf Projekte installieren könnte, bald in der Lage sein wird, 50 zu installieren. Der Integrator wird pro Installation weniger berechnen, die Kosten senken und die Automatisierung für KMU mit knappen Kassen zugänglich machen und gleichzeitig ermöglichen Integratoren, mehr Geld zu verdienen, als es vorher möglich war.

Standardisierte Produkte sind heute verfügbar, und es werden Anstrengungen unternommen, Software- und Hardwarestandards für die Robotik zu entwickeln, aber die Industrie hat noch einen weiten Weg vor sich, um so etwas wie eine universelle Standardisierung zu erreichen.

Flexibilität:Die sich wandelnde Rolle des Integrators

Flexibilität ist vieles, aber im Wesentlichen handelt es sich um eine Reihe von Tools, mit denen Sie sicherstellen können, dass Ihre Produktion schlank und agil ist und sich schnell umstellen und ändern lässt.

Die Zukunft der Fertigungsautomatisierung bedeutet flexible Automatisierung, die darauf ausgelegt ist, die Anpassungsanforderungen der Kunden der Fertigungsunternehmen zu erfüllen. Es bedeutet auch flexible, leicht anpassbare Produktionseinrichtungen und Automatisierung, die einfach zu programmieren und (wieder) einzusetzen ist, wodurch Ausfallzeiten minimiert und Kosten bei Umstellungen von Produktionsprozessen gesenkt werden.

Herstellern die Möglichkeit zu geben, Bereitstellungen selbst zu steuern, einschließlich des Großteils der Wartung und Programmierung, gibt dem Endbenutzer mehr Möglichkeiten. Und die Automatisierung bewegt sich schnell in diese Richtung. Da die Endbenutzer durch die zunehmende Benutzerfreundlichkeit stärker werden, wird sich auch die Rolle der Integratoren ändern. Integratoren können sich mehr und mehr auf die Bereitstellung von Automatisierung konzentrieren, anstatt Anwendungen zu entwerfen und zu programmieren.

Schwierig zu programmierende, meist für einen Zweck ausgelegte traditionelle Industrieroboter bleiben das größte Segment des heutigen Marktes für Industrierobotik. Trotz einiger Ausnahmen, die insbesondere in den schnell wachsenden Segmenten von Cobots und leichten Industrierobotern zu finden sind, hat die Industrie also noch einiges zu tun, wenn es darum geht, die von Herstellern geforderte Flexibilität zu bieten.

Da in Zukunft jedoch immer mehr Unternehmen Flexibilität bei ihren Roboter- und Roboterkomponentendesigns annehmen, werden Hersteller in der Lage sein, die Automatisierung ganz selbstverständlich schnell und einfach (wieder) einzusetzen.

Wachsende Intelligenz

Erwarten Sie, dass mehr Funktionen der künstlichen Intelligenz (KI) in die gesamte Produktionslinie integriert werden, einschließlich in jeden Roboter und Endeffektor. KI ist ein entscheidender Faktor für die Datenerfassungs- und Analyseprozesse, die Industrie 4.0 unterstützen.

KI kann bereits verwendet werden, um Fernüberwachungsfunktionen bereitzustellen, indem sie Transparenz über Probleme schafft, die auftreten, wenn Ihr Roboter aus irgendeinem Grund nicht oder nicht mit der für Ihre Anwendung erforderlichen Effizienz arbeitet. Diese Transparenz wird in Zukunft ein Standardbestandteil jeder Installation sein. Erwarten Sie beispielsweise, dass KI-gestützte Fernüberwachungsanwendungen in den nächsten Jahren zum Standard werden, zusammen mit einem massiven Wachstum bei KI-gestützten Fernwartungs- und Vision-basierten Inspektionsanwendungen.

Letztendlich wird die Programmierung von KI-Plattformen durchgeführt, die auf einer universellen Softwareschnittstelle aufbauen, die in allen Robotern verwendet wird.

Automation-as-a-Service

Mit der Entwicklung des „As-a-Service“-Geschäftsmodells, das auf den heutigen Angeboten von Robots-as-a-Service und Fixtures-as-a-Service aufbaut, können wir uns darauf freuen, einfache, Uber-ähnliche Anwendungen nutzen zu können Smartphone-Anwendungen, um die Technologien zu bestellen, die zur Automatisierung bestimmter Teile des Produktionsprozesses erforderlich sind. Die Möglichkeit, die Automatisierung zum Beispiel pro produziertem Teil zu bezahlen, eliminiert Vorabinvestitionen, ermöglicht ein effektiveres Kostenmanagement und beseitigt ein weiteres Hindernis für die Einführung der Automatisierung. Erwarten Sie in den kommenden Jahren einen massiven Anstieg der As-a-Service-Angebote – ein Trend, der KMU noch stärker in die Lage versetzen wird, Automatisierungslösungen zu nutzen.

Ist die Zukunft der Automatisierung in der Fertigungsbranche schon da? Ja und nein. Wir erhaschen einen flüchtigen Eindruck davon in der Entstehung von Cobots, leichten Industrieroboterarmen und in einigen Endeffektor- und End-of-Arm-Tooling-Angeboten. Ansonsten bedarf es erheblicher Anstrengungen seitens der Automatisierungsbranche, um das Versprechen der Automatisierung der Zukunft zu verwirklichen, insbesondere im Hinblick auf Standardisierungsbemühungen. Eines ist sicher:Die Synergie zwischen dem Fertigungs- und dem Automatisierungssektor wird sich intensivieren und technologische Fortschritte aus dem letzteren sowie eine verbesserte Produktivität und höhere Gewinne für den ersteren vorantreiben.

Dieser Artikel wurde von Kristian Hulgard, General Manager, Americas Division bei OnRobot, Irving, TX, verfasst. Weitere Informationen finden Sie unter hier .