Automatisierung in der Fertigung: Die Zukunft ist bereits da

Die Fertigungsanlagen der Zukunft werden extrem benutzerfreundliche, sichere, flexible und erschwingliche Automatisierung einsetzen, unterstützt durch KI und standardisierte Software- und Hardware-Schnittstellen. In mehreren entscheidenden Punkten sind die transformativen Technologien, um all dies zu ermöglichen, bereits heute verfügbar, getrieben durch die Nachfrage aus dem Fertigungssektor selbst. Diese Technologien geben einen verlockenden Einblick in die Zukunft der Fertigungsautomatisierung.

Die Perspektive der Fertigung

Der Fertigungssektor steht vor einer Krise bei qualifizierten und unqualifizierten Arbeitskräften, die weit in die Zukunft hinein andauern wird. Der Fachkräftemangel in den USA allein könnte bis 2030 dazu führen, dass bis zu 2,1 Millionen Stellen unbesetzt bleiben, mit Kosten von 1 Billion USD für die Volkswirtschaft, laut einer aktuellen Studie von Deloitte und dem Manufacturing Institute.

Dieses Muster wiederholt sich weltweit und treibt das Wachstum der Automatisierungsakzeptanz voran. Ein separater Deloitte Global Resilience Report 2021 ergab, dass 57 % der befragten Fertigungsunternehmen bereits fortschrittliche Technologien genutzt haben, um Arbeitsaufgaben neu zu gestalten, einschließlich der Automatisierung zuvor manueller Aufgaben.

Gleichzeitig sehen sich Hersteller wachsender Nachfrage nach ihren Produkten gegenüber, getrieben durch einen boomenden E-Commerce-Sektor. Darüber hinaus ändern sich die Kundenanforderungen. Ein deutlicher Trend geht hin zu immer stärkerer Individualisierung des Endprodukts, was die Nachfrage nach flexibler Automatisierung antreibt, die schnell und einfach umprogrammierbar und neu einsetzbar ist. Der damit verbundene Trend zur High-Mix/Low-Volume-Produktion ist bereits da und wird auch in Zukunft wachsen.

Hersteller werden in Zukunft mehr Automatisierung benötigen. Das ist gewiss. Aber wie wir sehen werden, werden sie zunehmend Automatisierung mit spezifischen Eigenschaften benötigen: nämlich Automatisierung, die in Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit, Flexibilität, Standardisierung und Erschwinglichkeit hoch bewertet ist.

Zurück in die Zukunft

Vor zwanzig Jahren war traditionelle Industrieautomatisierung das einzige Spiel in der Stadt und nur große Unternehmen waren aufgrund von Kosten und Komplexität eingeladen mitzuspielen. Traditionelle Industrieautomatisierung eignet sich am besten für Low-Mix/High-Volume-Produktion, erfordert teure Experten zur Programmierung und hat einen großen Footprint. Sie erfordert auch umfangreiche Sicherheitsvorrichtungen und Zäune zum Schutz menschlicher Arbeiter.

Traditionelle Industrieautomatisierung bleibt das größte Segment des globalen Marktes für Industrierobotik. Aber das am schnellsten wachsende Segment des Industrierobotermarktes sind kollaborative Roboter (Cobots) – und hier erhalten wir wichtige Hinweise auf die Richtung, in die sich die Fertigungsautomatisierung bewegt.

Charakterisiert durch Benutzerfreundlichkeit, geringe Investitionskosten, kleinen Footprint, Flexibilität und sichere Bedienbarkeit in menschlicher Umgebung, ermöglicht das Aufkommen von Cobots und leichten Industrierobotern in den letzten 15 Jahren kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) erstmals von Automatisierung zu profitieren. Es hat auch Automatisierungsunternehmen aller Art die Bedeutung gezeigt, ihren Kunden Lösungen anzubieten, die in Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität hoch bewertet sind.

Bevor wir in die Schlüsselfunktionen zukünftiger Fertigungsautomatisierung eintauchen – und dabei die Frage stellen: „Wie nah ist die aktuelle Technologie an der Zukunft?“ – sei angemerkt, dass Cobots nicht die Lösung für jedes Fertigungsautomatisierungsproblem sind, besonders wenn extrem hohe Geschwindigkeiten und schwere Lasten erforderlich sind. Und obwohl sie schnell an Beliebtheit gewinnen, bleiben Cobots ein Nischensegment des Marktes für Industrieautomatisierung.

Dennoch ist der transformative Effekt von Cobots in Bezug auf das Abbauen von Barrieren bei Erschwinglichkeit, Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und Flexibilität über alle Roboterarten hinweg spürbar und prägt die zukünftige Automatisierungslandschaft.

Sicherheit

Aktuelle Technologien wie Lichtvorhänge und Näherungssensoren ermöglichen es Herstellern, fast jede Art von automatisierter Zelle sicher für den Einsatz um Menschen herum zu machen (vorbehaltlich Risikobewertungen). Das bedeutet, dass Sicherheit nicht mehr das alleinige Vorrecht kollaborativer Roboter ist, da sie auch sichere Einsätze traditioneller Industrieroboterzellen umfasst. Was den sicheren Betrieb angeht, ist die Zukunft bereits da.

Benutzerfreundlichkeit

Marktanalysten und Experten sagen einen Boom bei Roboteranwendungen voraus, aber dafür müssen wir die Bereitstellungszeit pro Anwendung minimieren, indem wir Automatisierung einfacher zu deployen machen.

Auf der Softwareseite bedeutet dies Software mit intuitiven Schnittstellen, die von Bedienern mit minimaler Schulung eingesetzt werden können, was Zeit und Geld bei Programmierung und Engineering spart. Auf der Hardwareseite bedeutet dies Plug-and-Play-Funktionen und einfache Interoperabilität zwischen verschiedenen Roboterarten und Roboterkomponenten. Es bedeutet auch Klick-an/Klick-aus-Endeffektoren und das Ende von Werkzeugen, die mit 60 kleinen Schrauben fest montiert sind.

Alle Hersteller von Automatisierungsprodukten denken über diese Dinge nach, aber es gibt große Unterschiede bei den verfügbaren Angeboten. So ist es bereits möglich, einfach zu bedienende, out-of-the-box Automatisierungskomponenten zu finden, die auf einer breiten Palette verschiedener Industrieroboter eingesetzt werden können. Aber dieser „One-Stop-Shop“-Ansatz ist die Ausnahme und nicht die Regel.

In der Zukunft werden diese Funktionen für alle Automatisierungsangebote die Regel sein. Und einer der Schlüsselkatalysatoren für diesen Wandel wird die wachsende Standardisierung sowohl auf der Hard- als auch auf der Softwareseite sein.

Standardisierung

Warum sollten Integratoren Zeit darauf verwenden, das Rad mit maßgeschneiderten Lösungen neu zu erfinden, wenn sie standardisierte Produkte kaufen können? Standardisierte Automatisierung bietet weitreichende Interoperabilität zwischen Komponenten, ist günstiger als die Entwicklung von Systemen von Grund auf und befreit Integratoren, sich auf das Deployen von Robotern und das Inbetriebnehmen von Anwendungen zu konzentrieren.

Heute machen immer mehr Integratoren Paketdeals mit standardisierten Produkten. Das bedeutet Kosteneinsparungen für Fertigungskunden bei Installation und Wartung. Wenn sich Standardisierung ausbreitet, bedeutet das auch, dass ein Integrator, der heute fünf Projekte installieren kann, bald 50 installieren kann. Der Integrator wird weniger pro Installation verlangen, was die Kosten senkt und Automatisierung für klamme KMUs zugänglich macht, während Integratoren gleichzeitig mehr Geld verdienen als zuvor möglich.

Standardisierte Produkte sind heute verfügbar und es gibt Bemühungen zur Entwicklung von Robotik-Software- und Hardwarestandards, aber die Branche hat noch einen Weg zu gehen, um etwas wie universelle Standardisierung zu erreichen.

Flexibilität: Die sich ändernde Rolle des Integrators

Flexibilität ist vieles, aber im Kern ist es ein Werkzeugkasten, um sicherzustellen, dass Ihre Produktion schlank, agil und in der Lage ist, schnell umzuschwenken und sich zu ändern.

Die Zukunft der Fertigungsautomatisierung bedeutet flexible Automatisierung, die darauf ausgelegt ist, den Individualisierungsanforderungen der Fertigungskunden zu entsprechen. Es bedeutet auch flexible, leicht anpassbare Produktionssetups und Automatisierung, die einfach zu programmieren und einfach (neu) zu deployen ist, was Ausfallzeiten minimiert und Kosten während Produktionsumstellungen reduziert.

Herstellern die Fähigkeit zu geben, Deployments selbst zu steuern, einschließlich der meisten Wartung und Programmierung, ist für den Endnutzer ermächtigend. Und die Automatisierung bewegt sich schnell in diese Richtung. Wenn Endnutzer durch zunehmende Benutzerfreundlichkeit ermächtigt werden, wird sich auch die Rolle der Integratoren ändern. Integratoren werden sich zunehmend auf das Deployen von Automatisierung konzentrieren können, statt auf das Entwerfen und Programmieren von Anwendungen.

Schwer zu programmierende, meist einzweckmäßige, traditionelle Industrieroboter bleiben das größte Segment des heutigen Marktes für Industrierobotik. Trotz einiger Ausnahmen – insbesondere im schnell wachsenden Cobot- und leichten Industrieroboter-Segment – hat die Branche noch einen Weg vor sich, wenn es darum geht, die Flexibilität zu bieten, die Hersteller benötigen.

In der Zukunft jedoch, wenn mehr Unternehmen Flexibilität in ihren Roboter- und Roboterkomponenten-Designs annehmen, werden Hersteller in der Lage sein, Automatisierung schnell und einfach als Selbstverständlichkeit (re)zu deployen.

Wachsende Intelligenz

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

KI kann bereits genutzt werden, um Remote-Monitoring-Fähigkeiten bereitzustellen, indem sie Transparenz in Probleme schafft, die auftreten, wenn ein Roboter aus irgendeinem Grund nicht funktioniert oder nicht mit dem für die Anwendung erforderlichen Effizienzniveau arbeitet. In der Zukunft wird diese Transparenz ein Standardbestandteil jeder Installation sein. Erwarten Sie KI-gestützte Remote-Monitoring-Anwendungen, die in den nächsten Jahren Standard werden, zusammen mit massivem Wachstum bei KI-fähiger Remote-Wartung und bildbasierten Inspektionsanwendungen.

Schließlich wird Programmierung von KI-Plattformen durchgeführt, die auf einer universellen Software-Schnittstelle aufbauen, die in allen Robotern verwendet wird.

Automation-as-a-Service

Mit der Entwicklung des „As-a-Service“-Geschäftsmodells, aufbauend auf den heutigen Robots-as-a-Service- und Fixtures-as-a-Service-Angeboten, können wir uns darauf freuen, einfache, Uber-ähnliche Smartphone-Anwendungen zu nutzen, um die Technologien zu bestellen, die erforderlich sind, um bestimmte Teile des Produktionsprozesses zu automatisieren. Die Möglichkeit, Automatisierung zu einem pro produzierten Teil-Preis zu bezahlen, eliminiert Vorabinvestitionen, ermöglicht effektiveres Kostenmanagement und beseitigt eine weitere Barriere für die Automatisierungsakzeptanz. Erwarten Sie in den kommenden Jahren einen massiven Anstieg von As-a-Service-Angeboten – ein Trend, der KMUs weiter befähigen wird, Automatisierungslösungen zu nutzen.

Ist die Zukunft der Automatisierung im Fertigungssektor bereits da? Ja und nein. Wir erhaschen einen Blick darauf im Aufkommen von Cobots, leichten Industrieroboterarmen und in einigen Endeffektor- und End-of-Arm-Tooling-Angeboten. In anderen Aspekten wird erheblicher Aufwand seitens des Automatisierungssektors erforderlich sein, um das Versprechen zukünftiger Automatisierung in Realität umzusetzen, insbesondere im Zusammenhang mit Standardisierungsbemühungen. Eines ist sicher: Die Synergie zwischen Fertigungs- und Automatisierungssektor wird sich intensivieren, Technologiefortschritte beim letzteren und verbesserte Produktivität und gesteigerte Gewinne beim ersteren vorantreiben.

Dieser Artikel wurde von Kristian Hulgard, General Manager, Americas Division bei OnRobot, Irving, TX, verfasst. Für weitere Informationen besuchen Sie hier .