Ohne Frage: Die Industrie befindet sich im Wandel. Was vor einigen Jahren noch wie Science-Fiction erschien, ist heute dank moderner Technologien bereits Realität geworden. Die treibende Kraft hinter dieser Entwicklung ist die Automatisierung von Prozessen. Sie ermöglicht es, dass die Herstellung von Produkten heute schneller, flexibler und kostengünstiger wird. Dies ist ein wichtiger Schritt für Unternehmen im internationalen Wettbewerb, um den raschen Veränderungen des Marktes erfolgreich zu begegnen.
Letztlich könnten das enorme Warenangebot und die extreme Beschleunigung unserer modernen Welt ohne automatisierte Prozesse und Verfahren nicht erreicht werden. Daher setzen heute immer mehr Unternehmen in ihren Produktionsstraßen auf Fertigungsmaschinen und Roboter aller Art, die eigenständig arbeiten. Dafür kommen eine Vielzahl von Automatisierungstechnologien zum Einsatz, die ein intelligentes, effizientes und anpassungsfähiges Produzieren ermöglichen.
Dabei liegt der Hauptzweck der Automatisierungstechnik darin, Abläufe zu optimieren, Produktivität und Geschwindigkeit zu steigern, Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern und menschliche Fehler zu reduzieren. Aber nicht nur in der Industrie treffen wir auf automatisierte Prozesse. Auch in anderen Bereichen wie Gebäude, Logistik, Verkehr, Handel, Landwirtschaft und Verwaltung hat die Automatisierung bereits Einzug gehalten.
Diese Entwicklung eröffnet interessante Möglichkeiten und neue Chancen, bringt aber auch entscheidende Veränderungen mit sich. Schließlich werden durch digitale Automatisierungstechnologien bewährte Verfahren und Prozesse neugestaltet. Dennoch verspricht die Industrie 4.0 eine interessante Zukunft, von der sowohl die produzierenden Unternehmen als auch Beschäftigte profitieren.
© DC Studio - #741105666 Adobe Stock Automatisierung: Was steckt hinter der treibenden Kraft für Effizienz und Innovation?
Mit modernen Automatisierungstechnologien lassen sich Arbeitsprozesse optimieren. Dafür werden Funktionen von Menschen und Abläufe innerhalb der Fertigung auf Maschinen und Anlagen sowie technische Systeme übertragen, sodass Mitarbeiter von monotonen oder sogar gefährlichen Arbeiten befreit werden. Mehr noch: Die Automatisierung ermöglicht zahlreiche Prozesse, die bei einer manuellen Ausführung durch den Menschen gar nicht möglich wären.
© Gorodenkoff - #419881291 Adobe Stock Dabei stehen vor allem die Entwicklung, Planung und Fertigung von Produkten im Fokus der industriellen Prozessautomatisierung mit der folgenden Zielsetzung:
- Steigerung der Produktivität
- Sicherung der Produktqualität
- Optimierung der Energieeffizienz
- Erleichterung von Arbeitsprozessen
- Reduzierung der Umweltbelastungen
- Nachhaltiger Umgang mit Ressourcen
- Erhöhung der Betriebs- und Arbeitssicherheit
Durch die Einführung von automatisierten Systemen wird es Unternehmen möglich, ihre Betriebsabläufe zu skalieren, flexibel auf veränderte Marktanforderungen zu reagieren und in jeglicher Hinsicht nachhaltiger zu fertigen. Damit stellt moderne Automatisierungstechnik wichtige Weichen in der Produktion für die Implementierung nachhaltiger Erfolgsstrategien.
Verschiedene Formen der industriellen Automatisierung
Die Einführung von Automatisierungstechnologien in Unternehmen kann in verschiedenen Stufen erfolgen. Daher wird grundsätzlich zwischen folgenden Formen unterschieden:
- Verfahrensautomatisierung
Innerhalb eines Prozesses werden einzelne Arbeitsvorgänge automatisiert.
- Prozessautomatisierung
Gesamte Prozesse werden automatisiert, sodass sie vollkommen selbsttätig erfolgen.
- Systemautomatisierung
Alle Abläufe und Prozesse innerhalb eines Systems werden voll automatisiert.
Unabhängig von der industriellen Fertigung lassen sich diese unterschiedlichen Formen der Automatisierung in vielen weiteren Bereichen eines Unternehmens wiederfinden, um Prozesse durch Standardisierung zu verschlanken. Hierzu zählen auch administrative Aufgaben und Geschäftsprozesse in den Bereichen Verkauf & Marketing, Lager & Logistik, Einkauf & Beschaffung, Personal & HR, Finanzen & Controlling.
© Vanit่jan - #502687391 Adobe Stock Diese Technologien kommen in einer automatisierten Produktion zum Einsatz
Innerhalb einer Fabrikautomation werden eine Vielzahl von Automatisierungstechnologien eingesetzt, die alle im Verbund zusammenarbeiten und durch ein übergeordnete Steuerungseinheit orchestriert werden. Dabei erstrecken sich die Funktionen automatisierter Systeme grundsätzlich auf das Messen, Steuern und Regeln sowie Kommunizieren.
Die folgenden elektrischen Technologien bilden die Basis für Automatisierungssysteme:
©xiaoliangge - #585876360 Adobe Stock Durch die Kombination dieser Automatisierungstechniken werden intelligente, effiziente und anpassungsfähige Automatisierungssysteme geschaffen. Besonders die stetige Weiterentwicklung innerhalb der Sensorik erlaubt es bereits heute, Prozesse zu entwickeln und zu realisieren, die sogar in anspruchsvollen Automatisierungslösungen ihren Einsatz finden können.
Industrielle Kommunikation in der Automatisierungstechnik
Ob Mensch mit Maschine, Device mit Mensch oder Maschine mit Maschine – ohne Kommunikation geht es in der Automatisierung nicht. Dafür werden industrielle Kommunikationsnetzwerke aufgebaut, die einen Informations- sowie Datenaustausch in Echtzeit sicherstellen.
Die größte Herausforderung in der Planung und Realisierung von industriellen Netzwerken ist, dass Automatisierungssysteme über zahlreiche Hard- und Softwarekomponenten verfügen, mit mindestens ebenso vielen Schnittstellen. Daher muss ein einheitlicher Kommunikationsstandard gesichert sein.
Aus diesem Grund werden genormte industrielle Netzwerke eingesetzt, sodass eine reibungslose, fehlerfreie und einheitliche Kommunikation zwischen allen Beteiligten innerhalb eines Systems sichergestellt werden kann. Industrielle Netzwerke können sowohl kabelgebunden als auch kabellos aufgebaut sein.
Automatisierungslösungen werden in vielen Branchen genutzt
Das Anwendungsspektrum von verschiedensten Automatisierungslösungen ist nahezu unbegrenzt und digitalisierte Produktionsprozesse spielen schon heute in vielen Industriezweigen eine wichtige Rolle. Dabei können sämtliche Branchen von dem Ausbau einer Prozessautomatisierung und den einhergehenden Vorteilen profitieren.
So wird die Automatisierungstechnik beispielsweise in diesen industriellen Bereichen erfolgreich angewendet:
- Agrarindustrie
- Medizintechnik
- Lebensmittelindustrie
- Energie- und Bauwirtschaft
- Metall- und Elektroindustrie
- Anlagen- und Maschinenbau
- Chemie- und Pharmaindustrie
- Luftfahrt- und Automobilindustrie
- Kunststoff- und Verpackungsindustrie
Teil- und Voll-Automatisierungssysteme lassen sich heute in den verschiedensten Bereichen der Wirtschaft und Industrie finden und haben sich in den letzten Jahren zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Produktion entwickelt.
© Es sarawuth - #525756816 Adobe Stock Chancen und Vorteile der Automatisierung
Zwar erfordert die erfolgreiche Implementierung von Automatisierungslösungen eine sorgfältige Planung und Umsetzung, doch langfristig können Unternehmen von zahlreichen Vorteilen profitieren. So lassen sich mit steigender Effizienz die Betriebskosten senken und Qualitätsstandards mittels präziser Kontrollen und Transparenz sichern.
Dank der umfangreichen Daten und Informationen, die durch automatisierte Systeme geliefert werden, lassen sich Optimierungspotenziale leichter feststellen. Ebenfalls erleichtern sie das Risikomanagement sowie eine strategische Planung durch datenbasierte Entscheidungen. Die Skalierbarkeit von Geschäftsprozessen wird softwarebasiert möglich, sodass Unternehmen ihr Wachstum vorantreiben und darüber hinaus flexibel auf Veränderungen im Markt reagieren können.
Dank automatisierter Lagerverwaltungssystemen und vernetzten Logistiklösungen lassen sich eine genaue Bestandsführung realisieren und Lieferprozesse beschleunigen. Auch die Einhaltung von Compliance und Regulierungsstandards können zuverlässiger eingehalten werden, da automatisierte Überwachungs- und Berichtssysteme alle relevanten Standards, Gesetze und Richtlinien stets im Auge behalten.
© Stratocaster - #715618548 Adobe Stock Risiken und Herausforderungen für Unternehmen
Grundsätzlich ist die Automatisierung für Unternehmen jeglicher Größe von Bedeutung, da sie viele Vorteile bietet. Um diese jedoch vollumfänglich nutzen zu können, liegt der Schlüssel in der Wahl der geeigneten Automatisierungslösung. Denn mit der Einführung von automatisierten Prozessen muss mit hohen Investitionskosten für Hard- und Software gerechnet werden.
Zudem gibt es auch technische Herausforderungen, die es zu meistern gilt. Schon bei der Integration in bestehende Systeme können technische Probleme bei der Datenmigration, der Schnittstellenkompatibilität und Systemstabilität auftreten. Auch in der Folgezeit sind die laufenden Kosten für Wartung, Instandhaltung und Updates durch qualifiziertes Personal mit einzurechnen.
Wird diesen Faktoren ausreichend Beachtung geschenkt, können technische Herausforderungen innerhalb der automatisierten Prozesse minimiert werden, deren Behebung kostspielig sein kann und zu ungewünschten Ausfallzeiten führt. Denn je höher der Automatisierungsgrad ist, desto abhängiger wird das Unternehmen von der Technologie.
Wie stark verändern automatisierte Prozesse unsere Arbeitswelt?
Neue Technologien und Automatisierung haben eine erhebliche Auswirkung auf die Art der Arbeit und bringen wesentliche Veränderungen in der Arbeitswelt mit sich. Zunehmend werden einfache und repetitive Aufgaben von Maschinen, Robotern und Softwaresystemen übernommen, die die Aufgaben effizienter, kostengünstiger und fehlerfreier erledigen.
Daher könnte die Besorgnis, dass durch die Einführung von automatisierten Prozessen und Systemen Arbeitsplätze verloren gehen, zunächst berechtigt sein. Jedoch ist es in der Praxis nicht möglich, Menschen vollständig durch neue Technologien zu ersetzen. Und ebenso wenig ist es das Ziel der Automatisierung, den Menschen wegzurationalisieren. Vielmehr findet ein Wandel statt und traditionelle Berufe verändern sich mit zunehmender Automatisierung.
Beschäftigte überlassen die Bearbeitung von lästigen Routineaufgaben und manuellen Arbeiten zunehmend Maschinen und Systemen, wodurch sie sich auf die Bearbeitung höherwertiger und komplexerer Aufgaben konzentrieren können. Zudem fordert die zunehmende Automatisierung neue Berufsprofile. Denn für die Entwicklung, Einführung und Aufrechterhaltung sowie Wartung von Automatisierungslösungen werden entsprechend ausgebildete Fachkräfte und Experten benötigt wie beispielsweise Automatisierungsingenieure und Automatisierungstechniker.
© Gorodenkoff - #601359639 Adobe Stock Die fortschreitende Automatisierung schafft neue Arbeitsplätze
Der branchen- und unternehmensübergreifende Einsatz der Automatisierungstechnik macht sie komplex. Und damit Unternehmen tatsächlich in dem gewünschten Maß von ihr profitieren können, erfordert das Engineering sowie der anschließende Betrieb der Maschinen und Systeme multidisziplinäre Teams an Ingenieuren und Fachleuten aus den verschiedensten Bereichen. Hierzu zählen beispielsweise der Maschinenbau, die Elektrotechnik, das Ingenieurwesen und die Informatik.
© nuttawutnuy - #737321470 Adobe Stock Bereits heute werden verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten in diesem Fachgebiet angeboten, wie etwa eine Lehre zum Elektroniker für Automatisierungstechnik oder ein Studium mit Bachelorabschluss und entsprechenden Masterstudiengängen zum Ingenieur für Automatisierungstechnik. Spezialisierungen sind nach Abschluss der Ausbildung in den folgenden Bereichen möglich:
- Robotik
- Mechatronik
- Regelungstechnik
- Steuerungstechnik,
- Fahrzeugproduktion
Aber auch klassische Berufsbilder sind weiterhin stark gefragt, wie beispielsweise Ingenieure aus dem Bereich der Elektrotechnik, des Maschinenbaus sowie der Steuerungstechnik.
Technologische Trends in der Automatisierungstechnik
Schon heute steigern innovative Automatisierungssysteme den Erfolg vieler Unternehmen und der rasante Fortschritt in der Industrieautomation zeigt, dass das Zusammenspiel von Technologien, Hard- und Software zukünftig immer nahtloser und umfassender wird.
Ein bedeutender Trend ist die fortschreitende Vernetzung von Maschinen und Anlagen. Die industrielle Kommunikation ermöglicht, Daten in Echtzeit zu sammeln und zu analysieren. Mit dieser Entwicklung lassen sich vor allem Stillstandzeiten reduzieren, das Qualitätsmanagement optimieren sowie die Produktivität steigern.
Dabei sollte die Automatisierung nicht als ein einmalig durchzuführendes Projekt mit einem fixen Enddatum verstanden werden. Vielmehr ist es ein kontinuierlicher Prozess, der sich gemeinsam mit der rasanten Entwicklung der Technik vollzieht.
Daher wird die Automatisierung und Automatisierungstechnik nicht mehr nur als ein Instrument zur Effizienzsteigerung gesehen. Vielmehr zeichnet sich ab, dass sie als ein Katalysator für Innovation und Transformation in der modernen Arbeitswelt anerkannt wird, die neue Möglichkeiten und Chancen bietet, Geschäftsmodelle und Arbeitsweisen zu überdenken und zu modernisieren.
Messen in Deutschland rund um Automation und Automatisierungstechnik:
| All about automation |
Fachmessereihe für Industrieautomation, Robotik und Digitalisierung |
| MEORGA MSR-Spezialmesse |
Fachmessen mit begleitenden Fachvorträgen für Produkte der Messtechnik, Steuerungstechnik, Regeltechnik, Prozessleitsysteme und Automatisierungstechnik in der Prozess- und Fabrikautomation |
| Motek |
Internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung |
| Mobile Robotics Summit |
Messe und Konferenz für die Implementierung von mobilen Robotersystemen in Unternehmensabläufen |
| SPS – Smart Production Solutions |
Internationale Fachmesse für elektrische Automatisierung (Systeme und Komponenten)
|
| Hannover Messe |
Internationale Industriemesse für Maschinenbau, Elektro- und Digitalindustrie sowie der Energiewirtschaft |
| Automatica |
Internationale Fachmesse für industrielle Automation und Robotik |
Weiterführende Literatur und Bücher zum Thema Automatisierungstechnik:
Einführung in die Automatisierungstechnik von Tilo Heimbold
(Automatisierungssysteme, Komponenten, Projektierung und Planung)
Grundlagen Automatisierung von Berthold Heinrich, Petra Linke, Michael Glöckler
(Erfassen – Steuern – Regeln)
Speicherprogrammierbare Steuerungen in der Industrie 4.0 von Matthias Seitz
(Objektorientierter System- und Programmentwurf, Motion Control, Sicherheit, Industrial IoT)
Mechatronik von Bodo Heimann, Amos Albert, Tobias Ortmaier, Lutz Rissing
(Komponenten – Methoden – Beispiele)