Industrielle Automatisierung: Arten, Vorteile & Weg zur Smart Factory

Der Begriff „Automation“ ist allgegenwärtig – fast jeder Prozess wird heute automatisiert. Automatisierung ist zum „New Normal“ für Industrien weltweit geworden. Unternehmen setzen auf Automatisierung und Smart Manufacturing, um zu Smart Factories der Zukunft zu werden. Es gibt verschiedene Automatisierungsarten – hier beleuchten wir die industrielle Automatisierung und ihre Typen.

Was ist Industrielle Automatisierung?

Unter Industrieller Automatisierung versteht man einen Prozess, bei dem Fertigungsaufgaben automatisch ausgeführt werden. Der Bediener übernimmt nur noch Überwachungsfunktionen und kann so mehrere Anlagen gleichzeitig steuern. In der heutigen Wettbewerbslandschaft ist Automatisierung für das Überleben eines Unternehmens essenziell.

Notwendigkeit & Vorteile der Automatisierung

1. Erhöhte Arbeitsproduktivität
2. Reduzierte Personalkosten
3. Abmilderung von Fachkräftemangel
4. Eliminierung routinemäßiger manueller und kaufmännischer Tätigkeiten
5. Verbesserter Arbeitsschutz
6. Verbesserte Produktqualität (Wiederholgenauigkeit)
7. Verkürzte Fertigungsdurchlaufzeiten
8. Senkung der Stückkosten

Die drei Hauptkategorien der Industriellen Automatisierung

1. Feste Automatisierung (Fixed / Hard Automation)
2. Programmierbare Automatisierung (Programmable Automation)
3. Flexible Automatisierung (Flexible / Soft Automation)

1. Feste Automatisierung (Hard Automation)

Spezialmaschinen für einen einzigen (maximal zwei) Fertigungsaufgaben. Die Anlagen sind kundenspezifisch (custom-built) für einen definierten Prozess konstruiert. Produktdesign- oder Prozessänderungen erfordern mechanische Umbauten – schwierig und kostenintensiv.

Einsatzgebiet: Massenfertigung (hohe Stückzahlen, unverändertes Produkt über lange Zeit).

Beispiele: Montagelinien in der Automobilindustrie, Förderbänder, Transferstraßen, chemische Produktionsanlagen.

Vorteile:

• Sehr hohe Produktionsraten
• Niedrige Stückkosten bei Großserie
• Gleichbleibende, hohe Qualität

Nachteile:

• Hohe Anfangsinvestition
• Schwer anpassbar an Änderungen

2. Programmierbare Automatisierung

Produktionsmittel, deren Operationsreihenfolge durch ein Programm steuerbar ist. Neue Programme ermöglichen neue Produktvarianten. Der Programmwechsel erfordert eine unproduktive Rüstzeit.

Einsatzgebiet: Losfertigung / Batch Production (mittlere Stückzahlen, periodische Produktwechsel).

Beispiele: NC/CNC-Werkzeugmaschinen, Industrieroboter, Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS/PLC).

Vorteile:

• Ideal für Losfertigung
• Flexibilität bei Produktänderungen

Nachteile:

• Hohe Investitionskosten
• Geringere Ausbringung als feste Automatisierung
• Umprogrammierung zeitaufwendig

3. Flexible Automatisierung (Soft Automation)

Weiterentwicklung der programmierbaren Automatisierung. Das System kann vielfältige Produkte nahezu ohne Zeitverlust nacheinander fertigen. Kein Produktionsausfall durch Umrüsten (Werkzeuge, Spannmittel, Maschineneinstellungen). Mischfertigung verschiedener Produkte in beliebiger Reihenfolge möglich – keine separaten Lose nötig.

Beispiele: Mehrfunktions-Roboterarme (Bohren, Schweißen, Lackieren, Handling – per Programmwechsel).

Vorteile:

• Keine Rüstzeiten bei Produktwechsel
• Hohe Anpassungsfähigkeit
• Schneller als programmierbare Automatisierung

Nachteile:

• Höchste Anlagenkosten
• Höhere Stückkosten (aufgrund Investition)

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Low Cost Automation (LCA) – Automatisierung für KMU

Für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sind obige Systeme oft zu teuer. Low Cost Automation bietet eine Lösung:

1. LCA = Automatisierungslösung zum minimalen Kosten. Definition: „System, in dem Mensch und Maschine zusammenarbeiten, um ein Ziel mit geringem Invest zu erreichen.“
2. Merkmale: Einfach umsetzbar, hohe Flexibilität & Zuverlässigkeit, platzsparend, wartungsarm/warungsfrei, minimale Investitions- und Betriebskosten.
3. Zielgruppe: KMU, die klassische Automatisierung scheuen.
4. Methodik: Einsatz von Standardkomponenten, Mechanismen, Baugruppen aus stillgelegten/ungenutzten Maschinen (kostenlos/günstig), um manuelle Abläufe zu automatisieren.