Kundenspezifische Automatisierungsgeräte:Wie Robotik die Fertigung verändert

Kundenspezifische Automatisierungsgeräte:Wie Robotik die Fertigung verändert

Automatisierung und Robotik sind relativ neu in der Geschichte der Menschheit, sind jedoch zu festen Bestandteilen unseres täglichen Betriebs geworden. Von automatischen Türen bis hin zu chirurgischer Robotik überschwemmen diese Technologien nahezu jede Branche. Automatisierungsgeräte sind besonders spannend für die Fertigungsindustrie, da neuere Systeme umfassendere Automatisierungslösungen bieten. Um die Aufregung um die Zukunft der Robotik in der Fertigung zu verstehen, müssen Sie verstehen, was industrielle Automatisierung bedeutet, wie sie sich entwickelt hat und was sie der modernen Fertigung bietet.

Was ist industrielle Automatisierung?

D.S. Harder, ein Engineering Manager bei der Ford Motor Company, prägte 1946 das Wort „Automatisierung“, um Maschinen zu beschreiben, die Aufgaben erledigten, die einst von Menschen in der Automobilproduktion ausgeführt wurden. Der Begriff hat sich im Laufe der Zeit leicht weiterentwickelt und bezieht sich auf eine Technologie, die spezifische, vordefinierte Prozesse als Reaktion auf Feedback ohne menschliches Eingreifen durchführt. Automatisierung wird oft mit Mechanisierung verwechselt, was sich auf den Ersatz menschlicher Arbeit durch Maschinen bezieht, obwohl Automatisierung normalerweise mit Mechanisierung einhergeht.

In der Fertigungsindustrie bezieht sich industrielle Automatisierung auf die Verwendung von computer- oder roboterbasierten Steuerungssystemen, die Prozesse in einer Fertigungsumgebung abschließen. Automatisierte Fertigungssysteme arbeiten in Fabriken und führen Vorgänge durch, die Materialhandhabung, Verarbeitung, Montage und Inspektion umfassen. Diese Pflichten werden im Folgenden kurz erläutert:

• Materialhandhabung: Diese Aufgaben sind relativ einfach und beinhalten einen Roboter, der Material von einem Ort zum anderen bewegt. Dies könnte das Be- und Entladen von Maschinen, den Transport über Förderbänder, die Materialanordnung und mehr umfassen.
• Verarbeitung: Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei dieser Aufgabe um einen Roboter, der einen vordefinierten Prozess durchführt, um ein Teil zu ändern, normalerweise unter Verwendung eines Werkzeugs. Dazu können Arbeiten wie Schweißen, Lackieren, Schleifen oder Polieren gehören.
• Montage: Montage ist die Anordnung und Befestigung von Teilen, um ein ganzes Produkt zu vervollständigen. Roboter werden zunehmend im Montageprozess eingesetzt, um menschliche Arbeit zu reduzieren und die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
• Inspektion:  Inspektion ist die visuelle Beurteilung eines vollständigen Produkts, um festzustellen, ob es den Spezifikationen entspricht. In dieser Funktion werden zunehmend Roboter eingesetzt, die das Teil mithilfe von Sensoren schneller und gründlicher als ein Mensch mit Spezifikationen vergleichen.

Der Vorteil der Roboterautomatisierung in der Fertigung besteht darin, dass sie ein breites Spektrum an Aufgaben mit weniger menschlichem Eingreifen abdeckt. Je fortschrittlicher das Industrierobotersystem ist, desto weniger menschliche Beteiligung ist an diesem System beteiligt.

Eine kurze Geschichte der Automatisierung

Die Idee automatischer Geräte gibt es schon seit Jahrhunderten. Die erste bekannte Beschreibung eines automatischen Mechanismus stammt von dem griechischen Ingenieur Heron von Alexandria im ersten Jahrhundert v. Chr., der eine Idee zum automatischen Öffnen von Türen mit einem dampfbetriebenen System entwickelte. Obwohl dieses Design nie an Bedeutung gewann, nahm Khalif von Bagdad diese Idee und andere in seine Zusammenstellung aus dem 9. Jahrhundert mit dem Titel „The Science of Ingenious Mechanisms“ auf. Dieser Text wurde von der arabischen Welt verwendet, um die Möglichkeiten der Automatisierung in den folgenden Jahrhunderten zu erkunden, obwohl im Mittelalter viel Fortschritt verloren ging.

Die Renaissance sah ein erneutes Interesse an der Automatisierung, und Khalifs Text diente als Grundlage für die Erforschung dieses Themas. Das Buch inspirierte viele Wissenschaftler und Vordenker der Renaissance, darunter Leonardo da Vinci, sich mit diesen Ideen auseinanderzusetzen, was in der Schaffung von Automaten durch Schweizer Handwerker im 18. Jahrhundert gipfelte. Obwohl diese Automaten nur bewegliche Puppen waren, die hauptsächlich der Unterhaltung und dem ästhetischen Reiz dienten, waren sie das erste Sprungbrett in Richtung moderner Automatisierung.

Die Ideen von da Vinci und anderen Wissenschaftlern der Renaissance inspirierten die Erfinder der industriellen Revolution weiter. Diese Erfinder reagierten auf die steigende Nachfrage nach Produktion, indem sie sich Maschinen zuwandten und die Möglichkeiten der Automatisierung erforschten. Der bemerkenswerteste dieser Erfinder war Nikola Tesla, der viele Robotermodelle erfand, darunter ein Roboterboot. Diese Ideen wurden jedoch erst im 20. Jahrhundert in einem industriellen Umfeld vollständig verwirklicht.

Die moderne Geschichte automatisierter Roboter in der Fertigung

Die erste Erforschung von Robotern im 20. Jahrhundert fand in der Kunst statt. Ein Theaterstück mit dem Titel „Rossum’s Universal Robots“ wurde 1921 in Prag uraufgeführt und zeigte Roboter, die menschliche Arbeit verrichteten, dann revoltierten und die Erde zerstörten. Das Stück erzeugte eine Angst vor Robotern, die bis heute anhält. Dies hinderte andere jedoch nicht daran, die Idee aufzugreifen und weiter zu erforschen. Am bekanntesten ist, dass Isaac Asimov ausführlich über die möglichen Auswirkungen des weit verbreiteten Einsatzes der Robotik schrieb und die grundlegenden Gesetze für die Robotik entwickelte, die noch heute verwendet werden. Tatsächlich inspirierte Asimovs Arbeit die Erfinder, die die ersten automatisierten Industrieroboter entwickelten.

George Charles Devol erfand 1954 den ersten Industrieroboter und gründete dann gemeinsam mit dem Asimov-Fan und Unternehmer Joseph F. Engelberger das Robotikunternehmen Unimation. Der von ihnen geschaffene Roboter, der Unimate, war ein einfacher einarmiger Roboter. Es wurde erstmals 1961 in der Fabrik von General Motors in Trenton installiert, um als Druckgussmaschine zu dienen. Von da an gewann der Roboterarm in mehreren Branchen an Bedeutung und erledigte grundlegende Materialhandhabung und -verarbeitung.

Industrielle Roboterarme entwickelten sich in den 60er und 70er Jahren weiter und machten Fortschritte mit neuen Technologien wie dem Computer und der integrierten Schaltung. Diese Roboter waren in der Lage, Menschen bei schweren, gefährlichen oder monotonen Aufgaben zu ersetzen, und Ende der 1970er Jahre schossen die Erforschung und Investition in die Robotik in die Höhe. In den 1980er Jahren verlangsamte sich die Einführung der Robotik erheblich, hauptsächlich aufgrund unangemessener Raten, Herstellungsfehler und anderer Probleme, die mehrere Fabriken beschädigten. Schließlich nahm der Einsatz der Robotik wieder zu, und die Erfindung und Integration von Sensoren hat dazu beigetragen, dass die Robotik im 21. Jahrhundert weit verbreitet ist.

Vor- und Nachteile der industriellen Automatisierung

Die Automatisierung wurde in vielen industriellen Umgebungen eingeführt, und es ist nicht schwer zu verstehen, warum. Automatisierungslösungen bieten produzierenden Unternehmen eine Vielzahl von Vorteilen. Einige dieser Vorteile werden im Folgenden näher erläutert.

1. Höhere Produktivität

Selbst die produktivsten Mitarbeiter haben ihre Grenzen, und Mitarbeiter brauchen Zeit zum Schlafen, Feiern von Feiertagen und Zeit für ihre Familien. Dasselbe gilt nicht für einen Roboter. Während Fabriken drei Schichten benötigen, um rund um die Uhr mit menschlichen Mitarbeitern zu arbeiten, können Roboter dasselbe ohne Pausen oder Schichtwechsel leisten. Darüber hinaus können Roboter ein hohes Maß an Geschwindigkeit und Genauigkeit aufrechterhalten, da sie den ganzen Tag über nicht müde werden oder die Aufmerksamkeit verlieren. Diese Faktoren bedeuten, dass ein Unternehmen durch die Implementierung industrieller Automatisierungslösungen in seinen Fertigungsprozessen erhebliche Produktivitätssteigerungen erzielen kann.

2. Kürzere Lieferzeiten

Die Automatisierung trägt dazu bei, die Zeit zwischen der Bestellung eines Kunden und der Lieferung des Produkts zu verkürzen. Anstatt darauf zu warten, dass menschliche Arbeiter den Prozess von Anfang bis Ende abschließen, können automatisierte Maschinen dieselben Aufgaben in kürzerer Zeit erledigen. Dies ermöglicht es Unternehmen, Konkurrenten zu verdrängen.

3. Höhere Qualität

Menschliches Versagen ist immer ein Problem bei der Beschäftigung menschlicher Arbeitskräfte. Menschen sind in ihrer Genauigkeit eingeschränkt und können im Laufe des Tages ermüden und die Aufmerksamkeit verlieren, wodurch ihre Fähigkeit, ein hohes Maß an Präzision aufrechtzuerhalten, verringert wird. Roboter haben nicht das gleiche Problem. Durch die Automatisierung von Prozessen können Unternehmen ein höheres Maß an Genauigkeit und Einheitlichkeit in ihrer Produktion erreichen, was zu einer besseren Gesamtproduktqualität führt.

4. Weniger Abfall

Höhere Genauigkeit führt zu weniger Fehlern und weniger Fehler bedeuten weniger Ausschuss. Wenn ein menschlicher Arbeiter einen Fehler macht, kann dies dazu führen, dass ein Teil verschrottet oder Material verschwendet wird. Automatisierte Roboterausrüstung macht diese Art von Fehlern nicht, was zu weniger Abfall führt. Dies trägt auch dazu bei, die Materialkosten für Unternehmen zu senken, die automatisierte Geräte verwenden.

5. Höhere Flexibilität

Wenn ein Prozess am Fließband geändert wird, müssen Menschen möglicherweise erheblich geschult werden, um die Änderung vorzunehmen. Selbst wenn die Mitarbeiter den neuen Prozess schnell erlernen, kann die Schulung Stunden am Tag in Anspruch nehmen, was zu Produktivitätsverlusten führt. Roboter hingegen benötigen nur eine Änderung der Programmierung, um ihre Prozesse zu ändern. Im Ergebnis macht die Automatisierung den Fertigungsprozess deutlich flexibler und anpassungsfähiger an Veränderungen.

6. Höhere Informationsgenauigkeit

Moderne Robotik und Steuerungsausrüstung haben begonnen, eine automatisierte Datenerfassung in ihren wesentlichen Prozessen zu implementieren. Diese Art von Daten ermöglicht es Herstellern, wichtige Produktionsinformationen zu sammeln, die zur Aufrechterhaltung und Verbesserung von Prozessen beitragen können. Eine Datenüberwachung dieser Art kann dabei helfen, zu erkennen, wann eine Maschine auf Schwierigkeiten stößt und möglicherweise gewartet werden muss. Es kann auch helfen, Engpässe im Herstellungsprozess zu identifizieren. Kurz gesagt, die Datenerfassung liefert Entscheidungsträgern Fakten, die es ihnen ermöglichen, fundierte Entscheidungen über ihre Prozesse zu treffen.

7. Verbesserte Sicherheit

In der Regel wird die industrielle Automatisierung verwendet, um Aufgaben auszuführen, die sich wiederholen, gefährlich sind oder gefährliche oder umständliche Werkzeuge beinhalten. All diese Faktoren erhöhen die Gefahr für Arbeiter. Sich wiederholende Aufgaben können den Arbeiter langweilen und dazu führen, dass er die Aufmerksamkeit verliert und einen entscheidenden Sicherheitsschritt übersieht, während schwere, unhandliche Werkzeuge eher fallen gelassen oder falsch gehandhabt werden und Verletzungen verursachen. Die Industrieautomation übernimmt solche Aufgaben und macht die Produktionslinie für die Mitarbeiter sicherer. Dies ist besonders wichtig aufgrund des Arbeitssicherheits- und Gesundheitsgesetzes der Vereinigten Staaten von 1970 (OSHA), das die Arbeitssicherheit zu einem der Hauptanliegen jedes Unternehmens macht. Tatsächlich ist OSHA einer der Haupttreiber für die Einführung der Automatisierung in industriellen Umgebungen.

8. Reduzierte Arbeitskosten

Menschliche Arbeit ist kostspielig – zwischen Mitarbeiterschulung, Gesundheitsversorgung, Arbeitnehmerentschädigung, Prämien, Rentenversicherung, bezahltem Urlaub und Urlaub können Mitarbeiter Unternehmen erhebliche Geldbeträge kosten. Während es immer notwendig sein wird, in qualifiziertes Personal zu investieren, können Unternehmen durch Automatisierung in die Lage versetzt werden, Arbeitskosten zu senken oder umzuverteilen. Die Automatisierung erledigt alle zeitintensiven, sich wiederholenden Aufgaben effektiv und effizient und reduziert die Notwendigkeit, dass Menschen diese Aufgaben übernehmen. Infolgedessen benötigt das Unternehmen möglicherweise weniger Mitarbeiter oder ist in der Lage, Mitarbeiter auf andere Standorte oder Spezialgebiete innerhalb des Unternehmens umzuverteilen.

9. Abmilderung des Arbeitskräftemangels

Urlaub, Krankheit oder wirtschaftlich bedingter Arbeitskräftemangel sind ein ernstes Problem für viele Unternehmen, die in ihren Fabriken auf menschliche Arbeitskraft angewiesen sind. Roboter können jedoch niemals krank werden und werden sich niemals dafür entscheiden, Ihr Unternehmen zu verlassen. Dies bedeutet, dass die Verfügbarkeit von Arbeitskräften für Unternehmen, die automatisierte Maschinen verwenden, konsistenter ist.

10. Niedrigere Betriebskosten

Die oben genannten Vorteile führen zusammen zu verbesserten Gewinnen und niedrigeren Betriebskosten für Unternehmen, die Automatisierung einsetzen. Reduzierte Arbeits- und Materialkosten reduzieren die mit der Produktion verbundenen Gemeinkosten, während verbesserte Produktqualität und Produktionszahlen bedeuten, dass mehr Qualitätsprodukte hergestellt und verkauft werden. Selbst wenn man die regelmäßige Wartung berücksichtigt, die für kundenspezifische automatisierte Maschinen erforderlich ist, verblasst sie im Vergleich zu den Kosteneinsparungen und Gewinnverbesserungen, die automatisierte Maschinen bieten.

Diese Vorteile machen Automatisierungslösungen in der Fertigung zu einer höchst wünschenswerten Option. Obwohl diese Vorteile beeindruckend sind, können andere Faktoren als Nachteile betrachtet werden:

1. Die erste ist die Anfangsinvestition, die mit der Implementierung der Automatisierung verbunden ist – robotergesteuerte Automatisierungsausrüstung ist an sich extrem kostspielig, aber die Kosten steigen, wenn Sie Anpassungs- und Installationsausgaben hinzurechnen.
2. Zweitens müssen Unternehmen Zeit und Geld dafür aufwenden, ihre Mitarbeiter darin zu schulen, wie sie diese neuen Geräte richtig verwenden.
3. Schließlich ist die Verdrängung von Arbeitnehmern ein Faktor, der von vielen diskutiert wird, wenn es um Automatisierung geht – während Arbeitnehmer oft umgeschult und in sicherere Arbeitsumgebungen versetzt werden, kann der Verlust des Arbeitsplatzes an eine Maschine emotionalen Stress verursachen, insbesondere wenn dies zu einem Standortwechsel führen kann .

Die Zukunft der Robotik in der Fertigung

Auch wenn Industrieroboter in der modernen Fertigung eine wesentliche Rolle spielen, entwickelt sich die Technologie weiter. Beispielsweise wird erwartet, dass künstliche Intelligenz die nächste revolutionäre Technologie sein wird, um die Fähigkeiten von Industrierobotern zu verbessern, indem sie es den Robotern ermöglicht, zu lernen, zu argumentieren, Probleme zu lösen und sogar Sprache zu verstehen. Künstliche Intelligenz dieser Art könnte es Fertigungsrobotern ermöglichen, zu kommunizieren und hochrangige Anweisungen zu akzeptieren und sogar verbale Befehle entgegenzunehmen.

Die Roboterlösungen der RG Group

Automatisierung ist der Weg der modernen Welt, insbesondere in der Fertigungsindustrie. Die zahlreichen Vorteile, die automatisierte Maschinen bieten, machen dies zu einem logischen Schritt für viele Fertigungsunternehmen, und viele Unternehmen mit vorhandener Automatisierung entscheiden sich dafür, erweiterte Optionen zu erkunden, um mit der Konkurrenz Schritt zu halten. Der Schlüssel zu einer erfolgreichen Automatisierungsintegration für Unternehmen ist jedoch eine individuelle Lösung. Wenn Ihr Unternehmen an kundenspezifischer Automatisierungsausrüstung für die Fertigung interessiert ist, kann die RG Group Ihnen helfen.

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