Eine Einführung in die Fertigungsautomatisierung

Zu sagen, dass die Auswirkungen der COVID-19-Pandemie weitreichend waren, ist eine Untertreibung. Nur wenige Branchen sind von der COVID-19-Pandemie unberührt geblieben, einschließlich des verarbeitenden Gewerbes. Während viele Sektoren bereits vor der Pandemie die Vorteile von Industrie 4.0 erkannten, war im vergangenen Jahr der dramatische Anstieg der Automatisierung in der Fertigung zu beobachten.

Angesichts der Pandemie und des weltweiten Arbeitskräftemangels sahen sich viele Hersteller aufgrund von Abriegelungen und Vorschriften zur sozialen Distanzierung mit leeren Werken oder schwankenden Arbeitsschichten konfrontiert. Dies veranlasste sie dazu, intelligente Technologien, Fernüberwachung, Datenerfassung in Echtzeit und Automatisierung in ihre Produktionsprozesse zu integrieren, um Herausforderungen bei der Einstellung auszugleichen und gleichzeitig die Produktivität und Effizienz ihrer Teams zu steigern.

Die Vorteile der Automatisierung im Fertigungssektor werden wahrscheinlich auch nach dem Abklingen der Pandemie anhalten – versierte Fertigungspartner wissen, dass die Nutzung der Automatisierung, wann immer möglich, der Schlüssel ist, um der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein und ihre Geschäftsprozesse zu optimieren. In diesem Artikel wird untersucht, wie Automatisierung in der Fertigungsindustrie aussehen kann, und die wichtigsten Vorteile einer Partnerschaft mit einem Fertigungsunternehmen hervorgehoben, das die Leistungsfähigkeit der Automatisierung kennt.

Die primären Formen der Fertigungsautomatisierung

Die drei Haupttypen der Automatisierung in der Fertigung sind fest, flexibel und programmierbar.

Feste Automatisierung

Feste Automatisierung oder „harte Automatisierung“ wird typischerweise in Produktionsumgebungen mit hohen Anforderungen und spezialisierten Geräten für festgelegte Aufgaben implementiert. Im Allgemeinen werden die meisten festen Automatisierungslösungen auf einzelnen Maschinen bereitgestellt, und die Abfolge der von den Maschinen ausgeführten Operationen ist sowohl voreingestellt als auch endlich.

Die stationäre Automatisierung ist ideal für die Herstellung großer Mengen des gleichen Teils, da die hohen Produktionsvolumina eine Umstellung der Ausrüstung und des Prozesses nicht wirtschaftlich zulassen. Änderungen an einem fest installierten Automatisierungssystem erfordern häufig das Abschalten der Maschinen und das manuelle Auswechseln der Werkzeuge durch die Ingenieure. Diese Ausfallzeit erhöht die Produktionskosten und -zeit dramatisch. Daher eignen sich Kleinserien, Teile mit sich ändernden Abmessungen oder Merkmalen und solche mit kürzeren Lebenszyklen eher für programmierbare Automatisierungssysteme als für feste Automatisierung.

Beispiele für feste Automatisierungslösungen sind automatisierte Montagemaschinen, Maschinentransferstraßen (häufig in der Automobilherstellung verwendet), Fördersysteme für die Materialhandhabung, Lackier- oder Beschichtungsprozesse und mehr.

Programmierbare Automatisierung

Programmierbare Automatisierungssysteme ermöglichen die Anpassung von Maschinenkonfigurationen und -vorgängen mithilfe elektronischer Steuerungen. Auf diese Weise können Teams Teile in Chargen erstellen, indem sie die Maschinen und Arbeitsabläufe neu programmieren. CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) sind ein gängiges Beispiel für programmierbare Automatisierung.

Ein Vorteil der programmierbaren Automatisierung besteht darin, dass die Ausrüstung speziell für die Herstellung einer breiten Palette von Teilen mit minimalem Werkzeugwechsel ausgelegt ist, wodurch Chargenmengen von nur Dutzenden von Stücken bis zu Tausenden von Teilen pro Charge variieren können.

Flexible Automatisierung

Flexible Automatisierungssysteme sind Erweiterungen der programmierbaren Automatisierung. Diese äußerst anpassungsfähigen Systeme bestehen aus vier Komponenten – Teilebearbeitungsmaschinen (typischerweise CNC-Bearbeitungswerkzeuge), ein Materialhandhabungssystem, ein zentrales Computersteuerungssystem und menschliche Eingaben. Diese Systeme verbinden mehrere Maschinen über ein Materialtransportsystem miteinander, und menschliche Bediener geben Befehle über Computercode oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) ein, wodurch sie die Produktion und den Betrieb von einer zentralen Steuertafel aus verwalten können. Ein wesentlicher Unterschied zwischen festen und flexiblen Systemen besteht darin, dass letzteres besser geeignet ist, mehrere Teile gleichzeitig zu handhaben.

Da sich die Eingaben für flexible Automatisierungssysteme Job für Job ändern, sind diese Systeme oft vernetzt, was eine Fernüberwachung und -steuerung ermöglicht und die Notwendigkeit einer physischen Nähe zwischen Steuerung und Maschine eliminiert. Während flexible Automatisierungssysteme Werkzeugwechsel automatisch ohne manuelles Eingreifen durchführen können, müssen Sie die Teileproduktion auf solche beschränken, die mit einem ähnlichen Werkzeugsatz hergestellt werden können. Die flexible Automatisierung eignet sich gut für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen, Aufträge mit hoher Produktvielfalt und Situationen, in denen eine Änderung der Nachfrage erwartet wird.

Flexible Automatisierungssysteme werden häufig in der chemischen Verarbeitung und der Produktion von gewöhnlichen Metallen wie Eisen, Stahl, Aluminium und anderen eingesetzt.

Vorteile der Automatisierung in der Fertigung

Die Automatisierung bietet Herstellern eine Vielzahl von Vorteilen, die auch ihren Kunden und Partnern zugutekommen.

Robotik und Automatisierung können eine weitaus höhere Effizienz und Konsistenz zwischen Teilen und Jobs bieten. Automatisierte Lösungen tragen auch dazu bei, die Arbeitskosten zu senken, indem sie den Bedarf an manuellen Vorgängen minimieren und gleichzeitig die Produktivität der Mitarbeiter steigern – eine Kombination, die zum Vorteil des Kunden wirkt, indem sie die Teilekosten senkt und die Produktionszeitpläne verkürzt.

Nicht nur das, effizientere Prozesse und kürzere Zeitpläne geben den Produktteams mehr Zeit, sich mit dem Produktdesign und der Produktion zu beschäftigen, was zu qualitativ hochwertigeren Teilen führt. Die Automatisierung kann auch dazu beitragen, Materialverschwendung zu minimieren und menschliche Fehler aus dem Herstellungsprozess zu entfernen, wodurch letztendlich die Sicherheit von Produktionsprozessen verbessert wird.

Schließlich sind einige Herstellungsprozesse tatsächlich unmöglich manuell durchzuführen. Rapid Prototyping und die Herstellung integrierter Schaltkreise sind Beispiele für viele Prozesse, die auf Geometrie- und Toleranzanforderungen angewiesen sind, die von Hand nicht erreicht werden können, was die Automatisierung in diesen Fällen unerlässlich macht.

Beginnen Sie noch heute mit der Fertigungsautomatisierung

Angesichts der erheblichen Vorteile der Integration von Automatisierungssystemen in die Produktion sollten Produktteams mit einem Hersteller zusammenarbeiten, der über die richtigen Werkzeuge und Lösungen verfügt, um das Teiledesign, die Maschinenbetriebsabläufe und andere Prozesse zu optimieren.

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