Automatisierung – wo Sie uns begegnet

Smart Automation

Automatisierung – wo Sie uns begegnet

Nehmen wir uns einen Moment und versuchen uns zu vergegenwärtigen, was wir uns unter den Begriffen Automatisierung und Digitalisierung vorstellen. Vermutlich Bilder aus der Automobilbranche, Verpackungstechnik oder der Pharmaindustrie und deren, durch modernste Steuerungstechnik in die Produktion eingebundene Maschinen und Prozesse. Hoch technische und durch modernste Steuerungstechnik in die Produktion integrierte Maschinen und Roboter die mit hohen Geschwindigkeiten 24 Stunden am Tag nahezu fehlerfrei produzieren.

Doch warum ist das so? Automatisierung ist nicht mehr nur ein Thema, das die Big Player betrifft. Automatisierung beginnt bereits in der eigenen Küche. Stichwort Thermomix, im Hausflur durch den von Otto Normalverbraucher per App programmierten Saugroboter oder der im eigenen Garten fahrende und via App programmierbare Mähroboter.

Automatisierung und Digitalisierung sind längst bei uns zu Hause angekommen. Doch hier ist noch lange nicht Schluss. Auch bei unserem viel geschätzten Mittelstand erhalten zunehmend Roboter Einzug in die Produktionslinien oder Montageprozesse.

Doch noch immer schrecken viele potenzielle Nutznießer dieses Fortschritts vor der Anschaffung zurück. Man fürchtet sich vor zu unflexiblen Prozessen, hohen Anschaffungskosten und den hohen, zur Amortisation aber unbedingt notwendigen Verkaufszahlen, die als utopisch eingestuft werden und aufgrund der fehlenden Flexibilität und des sich ständig im Wandel befindenden Marktes als nicht realisierbar angesehen werden.

In der Folge schauen wir uns die Vor- und Nachteile der Prozessautomatisierung an und zeigen Lösungen auf, wie auch der klassische Maschinenbauer von den aktuellen Entwicklungen profitieren kann.

Angst vor dem Risiko

Oft diskutiert wird die in der Einleitung angesprochene Flexibilität der hoch automatisierten Maschinen. Häufig sind diese Anlagen für ein bestimmtes Produkt oder für einen bestimmten Montageprozess ausgelegt. Ändert sich etwas am Produkt oder am Prozess, müssen oft Änderungen an der Software Programmierung und im Engineering entwickelt und umgesetzt werden.

Keine zu vernachlässigenden Posten in der Bilanz eines jeden Maschinenbauers. Wieso sollte man sich also dem Risiko aussetzen und Automatisierung in einen Prozess einbinden, der sich im steten Wandel befindet? Automatisierung ist nur sinnvoll bei Prozessen, die noch in Jahrmillionen identische Teile im identischen Zyklus mit der identischen Toleranz herstellen. Das ist zumindest das Mantra, das man von jedem Mittelständler zu hören bekommt.

Darüber hinaus gibt es noch einen problematischen Faktor, der selbst bei den progressivsten Prozessplanern und Geschäftsführern immer als Argument gegen die Automatisierung genannt wird. Der Faktor Zeit. Neue Produkte müssen schnellstmöglich auf den Markt gepusht werden. Wenn dabei ein bereits automatisierter Prozess überarbeitet werden muss kommen auf den Unternehmer nicht nur die bereits erwähnten Kosten zu. Einen solchen Prozess neu zu strukturieren und gegebenenfalls dieselbe Anlage auf mehrere Fertigungsprozesse auszulegen ist ein immens zeitaufwändiges Unterfangen und steht im starken Kontrast zum Eingangs erwähnten Wunsch schnellstmöglich ein marktreifes neues Produkt im Sortiment zu haben.

Der Ausweg aus dem Dilemma

Wo ist also unser Rettungsanker? Welcher Weg führt uns aus diesem Problem? Wie so oft liegt die Lösung in der Betrachtung des Problems. So lange wir nur auf die Komplexität des Problems starren sehen wir nicht, wie einfach die Lösung sein kann. Eine Problemstellung ist komplex? Gehen wir einen Schritt zurück und schauen uns die Situation nochmals an. Letztendlich ist das Problem, dass für komplexe Problemstellungen grundsätzlich Fachleute herangezogen werden müssen. Was wäre also, wenn wir die Problemstellung so vereinfachen, dass unsereiner sich selbst an die Lösung machen könnte.

Smart Automation ist nichts was man sich im Laden kaufen kann und auch keine App fürs Smartphone, Smart Automation ist eher ein Ziel für zukünftige Entwicklungen und Herstellungsprozesse. Der schwerste Teil an modernen Prozesslösungen, egal ob Industrie 4.0 oder Smart Automation, ist das umdenken. Neue Wege erfordern immer ein wenig Mut etwas Neues auszuprobieren, oft spielen auch neue Technologien oder Innovationen aus unterschiedlichsten Branchen eine große Rolle.

Hat man sich das Ziel gesetzt intern Abläufe zu automatisieren, spielen natürlich auch die Kosten eine große Rolle, auch das gehört selbstverständlich zur Smart Automation. Zu empfehlen ist es an dieser Stelle vielleicht auch nicht mit dem größten Projekt, sondern erstmal mit einem kleinen Versuch zu beginnen, um sich orientieren zu können ohne zu viel Geld ausgeben zu müssen. 3D-Modelle, Visualisierungen und Simulationen sind heutzutage sehr aussagekräftig und bieten eine optimale Kalkulationsgrundlage.

Die wichtigsten Punkte einer Smart Automation:

• Realistische Taktzeiten festlegen
• Genauigkeit, Wiederholgenauigkeiten und Toleranzen festlegen
• Lebenszyklen definieren
• Produktspektrum analysieren
• Benefits festlegen

Dazu gehört natürlich noch vieles mehr, aber das Einfachdenken muss gelernt sein, wie man es auch bei der Entwicklung von 3D-Druck Lösungen und beim Entwickeln von Apps immer wieder aufgezeigt bekommt. Minimalismus und Einfachheit sind oft nicht der erste Schritt zur Lösung, sollten aber als Ziel anvisiert werden.

Es ist nicht immer ein komplexer Fertigungsprozess oder eine Verpackungsmaschine für Lebensmittel. Aktuell machen sich zum Beispiel Restaurants Gedanken wie Sie durch den Einsatz von günstigen Robotern und Cobots Ihre Köche unterstützen können. Roboter und Cobots zu Unterstützung in der Pflege. Und für uns ein noch wichtigere Gedanke, Automatisierung die sich jeder leisten kann. Ein Roboter für zu Hause, der Wäsche sortiert, vorkocht und das Bett macht…….okay hier habe ich mich von meinen eigenen Wünschen inspirieren lassen.

Einige Firmen bieten bereits Kostengünstige Lösungen die durch einfachste Steuerungstechnik angepasst und programmiert werden können, Roboter aus 3D-Druck Bauteilen und Apps für Smartphone sorgen dafür das keine Programmierkenntnisse nötig sind. Ein sehr gutes Beispiel für solche Produkte und Interessante Einsatzmöglichkeiten bietet die Firma IGUS mit Ihrem Low Cost Automation Ansatz.

Ein Beispiel, wie eine solche Lösung aussehen könnte

Sie greifen Waren aus der Kiste, helfen bei der Entnahme von Proben und geben Dosen aus dem Automaten aus: Roboter. Sei es Gelenkarmroboter, Delta-Roboter oder Linearroboter: Alle drei Kinematiken führt igus als Low-Cost-Automatisierungslösungen in seinem Portfolio. Damit Anwender schon vorab ausprobieren können welcher Roboter sich für ihren Einsatz am besten eignet, bietet igus jetzt mit der igus robot control eine Software für die Simulation und Programmierung aller igus Roboter an. „Als Maschinenbauunternehmen kennen wir uns sehr gut mit den unterschiedlichen Kinematiken aus, daher war für uns der nächste logische Schritt eine entsprechend einfache und intuitive Robotersteuerung zu entwickeln“, so Alexander Mühlens, Leiter der Automatisierungstechnik bei der igus GmbH. Das Besondere: die Software ist komplett kostenlos online erhältlich und lizenzfrei. In der Software gibt es für alle igus Roboter einen digitalen Zwilling, der wie der reale Roboter simuliert und geteached werden kann. Die Robotersteuerung dient außerdem später dazu den Roboter intuitiv zu programmieren. Jede Programmierung lässt sich im Nachhinein auf den realen Roboter anwenden. Das komplette Hardwarepaket, zum Beispiel ein drylin Linearroboter mit integrierter Steuerung im Schaltschrank, ist schon ab 5.000 Euro erhältlich.

Roboter kinderleicht programmieren

In der igus robot control kann der Nutzer über eine 3D-Oberfläche alle Achsen des digitalen Zwillings frei bewegen. Mittels einer Teach-In-Funktion lässt sich der Roboter kinderleicht auch ohne Roboterverbindung programmieren. Dazu muss der Anwender den Roboter manuell an die gewünschte Position bewegen und definieren wie sie angefahren werden soll. Der Prozess wiederholt sich solange bis das gewünschte Bewegungsprofil erstellt ist. Passende Endeffektoren wie Greifer sind einfach hinzuzufügen, wobei sich der Tool Center Point automatisch anpasst. Auch virtuelle Boxen lassen sich mit einbauen, um die Kollision des Roboters zum Beispiel mit einer Maschine zu verhindern. Die igus robot control kann außerdem an eine übergeordnete Steuerung angeschlossen werden, entweder über eine Schnittstellenkommunikation mit Digital IO oder über Ethernet-Kommunikation mittels IP-Adresse. Die igus Entwickler wollen die Steuerung noch weiter ausbauen: „In Zukunft möchten wir Cloud-Dienstleistungen, wie Vision-Integration, Remote-Inbetriebnahme und auch Online-Trainings für wenig Geld anbieten, die der Kunde buchen kann. Weitere Services wie Bildauswertung per Webcam oder Bin Picking Solutions sind als cloudbasierte Lösung geplant“, so Mühlens.