Licht aus in der Fabrikhalle? Mit Industrie 4.0 noch immer unwahrscheinlich
Veröffentlicht am 21. April 2022 in Industry 4.0
Für viele Hersteller scheint die Aussicht auf eine vollautomatische, menschenleere Fabrik, Stichwort „Lights out“, noch Lichtjahre entfernt zu sein. Wann, so fragen sie, kommt die 4. industrielle Revolution zu uns, und was können wir erwarten? In diesem Blog diskutieren wir die Wahrscheinlichkeit einer voll-, beziehungsweise halb-automatisierten Fertigung, was Roboter bereits können und was nicht, und warum der Mensch (meistens) immer noch unersetzlich ist.
Manche Waren eignen sich einfach nicht für eine vollautomatische Linie, manche Abläufe sind ohne menschliches Eingreifen schier unmöglich. Dennoch zielt die Massenproduktion auf optimale Effizienz und Kostenwirksamkeit bei maximalem Gewinn und maximaler Rentabilität ab. Kein Wunder also, dass der „Lights out“-Ansatz in der Fertigung so vielversprechend klingt. Was geschah also, als im Foxconn-Werk in Shenzhen (China) die Lichter ausgingen? Sollten andere Hersteller nachziehen und wenn ja, wie?
Digitalisierung ist nicht binär
Bestimmte Situationen eignen sich zweifelsohne eher für einen Hands-Off-Ansatz ohne menschliches Eingreifen. Beispiele sind die komplexe Produktion von elektronischen Bauteilen bei Foxconn oder Bereiche, in denen das Kontaminationsrisiko hoch ist. Hinzukommen Produktionsstätten mit hohen Stückzahlen und geringer Mischung, sogenannte High-Volume-Low-Mix-Ansätze. Doch was ist mit den Herstellern, die nicht so arbeiten, sondern stattdessen eine Produktion mit geringem Volumen und hohem Mix (High-Mix-Low-Volume) anstreben, um Kunden so eine größere Auswahl anzubieten? Ist ihr Weg zur Automatisierung versperrt, weil sie sich abgrenzen wollen? Zum Glück nicht.
Die Digitalisierung ist nicht binär – zumindest nicht in dem Sinne, dass es um alles oder nichts geht. Jeder Hersteller kann Automatisierungstechnologie nutzen. Wie hoch der Prozentsatz ist, hängt jedoch von einer Reihe von Faktoren ab, unter anderem davon, inwieweit der Produktionsprozess komplexe Entscheidungsfindungen und Improvisation erfordert, also Bereiche, für die der Mensch besonders geeignet ist.
Die richtigen Aufgaben finden
Heutzutage nutzen immer mehr Unternehmen Produktionslinien, bei denen Mitarbeiter in der Fertigung genau dort zum Einsatz kommen, wo ihre Fähigkeiten am meisten benötigt werden: bei Planung, Kontrolle und Aufsicht und nicht bei den traditionellen operativen Aufgaben, etwa der Bedienung der Maschinen. Hierdurch sowie mit kollaborativen Robotern (Cobots), bei denen die Geschwindigkeit und Geschicklichkeit des Mitarbeiters mit der unermüdlichen Effizienz des automatisierten Begleiters in Einklang gebracht wird, lassen sich Effizienz und Produktivität signifikant steigern.
Aber wie können Hersteller feststellen, welche Bereiche ihrer Produktion sich automatisieren lassen? Wie können sie erkennen, wo Kosteneinsparungen möglich sind und wie die Endergebnisse aussehen werden, bevor sie in etwas investieren, das zu einer unwiderruflichen, disruptiven Veränderung führt? Fragen wie diese sind die Aufgabe von Systemintegratoren, Technologieanbietern und Industriepartnern, die traditionellen Herstellern zeigen können, wie sie bereits mit kleinen Schritten Nutzen aus der Digitalisierung ziehen können.
Proof of concept
Von der Systemanalyse bis zum vollständigen Proof of Concept, von einzelnen Linienanwendungen bis hin zu ganzen Anlagen, sind vertrauenswürdige Integratoren die erste Anlaufstelle für Hersteller, die nach Verbesserungen suchen. OMRON leistet hierbei Schützenhilfe und verfügt über ein Proof-of-Concept-Labor sowie High-Tech-Einrichtungen, in denen sich Prototypensysteme bauen lassen, um Herstellern genau zu demonstrieren, wie sie von Automatisierung profitieren können. Welche Entwicklungen sind hierbei besonders interessant?
Ein digitaler Blick nach vorne
Maschinelle Bildverarbeitung (Machine Vision) ist ein spannendes und wachsendes Feld der Automatisierung. Stete Fortschritte bei 3D-Bildverarbeitungssystemen erhöhen in diesem Zusammenhang die Flexibilität komplexer Pick-and-Place-Abläufe. Bis vor relativ kurzer Zeit konnten Kameras nur Produkte in festen Positionen auf der Linie aufnehmen. Heute gelingt es hochauflösenden Kamerasystemen in Verbindung mit Algorithmen des maschinellen Lernens Objekte, die sich zufällig in Transportbehältern befinden, problemlos zu identifizieren. Dies erhöht die Rentabilität derartiger Lösungen für unterschiedliche Produkte, die mit erhöhter Geschwindigkeit auf automatisierten Linien laufen.
Innovative Robotertechnologie kann die moderne Produktion in Sachen Automatisierung am meisten unterstützen. Von der Intralogistik – der Bewegung von Materialien und Unterbaugruppen durch die Produktionslinie – bis hin zu fest installierten Robotern und kollaborativen Einheiten lassen sich hier die größten Einsparungen erzielen. Zeit, Energie, Sicherheit und Kosten: All das kann durch den Einsatz der richtigen Roboter an der richtigen Stelle reduziert werden.
Fortschritte in der Robotertechnologie
Egal ob es sich um einen mobilen Roboter handelt, der einen Gabelstapler ersetzt, oder um einen Cobot, der an der Seite eines menschlichen Bedieners arbeitet: Die Effizienz und Zuverlässigkeit der Wiederholbarkeit derartiger Lösungen zeigt sich in immer mehr Branchen. Cobots sind beispielsweise einfach zu programmieren, vor allem im Vergleich zu herkömmlichen Industrierobotern. Außerdem lassen sie sich problemlos für verschiedene Aufgaben einsetzen, was besonders in Szenarien mit hohem Produktmix von Vorteil ist. Wird eine hohe Wiederholungsgenauigkeit angestrebt, sind Industrieroboter wie etwa Deltaroboter ideal. Hier haben etwa jüngste Tooling-Fortschritte das automatisierte Verpacken von Obst vorangetrieben, wobei neue Greiferkonstruktionen erstmals das automatisierte Verpacken von Weichobst mit Industrierobotern ermöglichen.
Robotik ist ein Schmelztiegel für Innovationen, und Ingenieure sind ständig auf der Suche nach neuen und besseren Wegen, um traditionell schwierige Aufgaben zu bewältigen. Das Mobile Manipulator System MoMa von OMRON ist in diesem Zusammenhang ein Hybridkonzept, das einen mobilen Roboter, einen kollaborativen Roboter und ein Bildverarbeitungssystem kombiniert. Das System verbindet Mobilität, Geschicklichkeit und Genauigkeit und ermöglicht die Automatisierung von immer komplexeren Aufgaben. Es bleibt abzuwarten, inwieweit uns derartige Entwicklungen irgendwann einmal zu einer Welt der „Lights-out“-Produktion führen werden. Doch da die Unternehmen weiterhin eng mit Technologieanbietern und Systemintegratoren zusammenarbeiten, bleibt die Zukunft der Herstellung in den richtigen (menschlichen) Händen.
