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Was sind industrielle Automatisation und Robotik?

Für die Industrieautomatisierung und Robotik werden Computer, Steuerungssysteme und Informationstechnologie zur Steuerung industrieller Prozesse und Maschinen eingesetzt, um die manuelle Arbeit zu reduzieren und die Effizienz, Geschwindigkeit, Qualität und Leistung steigern.

Automatisierte industrielle Anwendungen reichen von Fließbändern in der Fertigung bis hin zur Chirurgie und Weltraumforschung. Während sich die ersten automatisierten Systeme auf die Steigerung der Produktivität konzentrierten, da diese Systeme keine Pausen wie menschliche Mitarbeiter benötigen, verlagert sich dieser Schwerpunkt nun auf die Verbesserung der Qualität und Flexibilität in der Fertigung und darüber hinaus. Moderne automatisierte Systeme entwickeln sich über die Mechanisierung hinaus, indem sie künstliches und maschinelles Lernen einsetzen.

Automatisierung und Robotik sind jedoch nicht dasselbe:

Automatisierung

Unter Automatisierung versteht man den Einsatz von Computersoftware, Maschinen oder anderen Technologien zur Ausführung von Aufgaben, die sonst von einem Menschen erledigt würden. Es gibt verschiedene Arten der Automatisierung, die sowohl virtuelle als auch physische Aufgaben umfassen können.

1. Software-Automatisierung

Hierbei handelt es sich um die Automatisierung von Aufgaben, die normalerweise von Menschen ausgeführt werden, unter Verwendung von Computerprogrammen. Zu diesem Bereich gehören die Geschäftsprozessautomatisierung (business process automation, BPA), bei der Software zur Formalisierung und Rationalisierung von Geschäftsprozessen eingesetzt wird, die robotergestützte Prozessautomatisierung (robotic process automation, RPA), bei der „Software-Roboter“ eingesetzt werden, um Menschen mithilfe von Computerprogrammen zu imitieren, und die intelligente Prozessautomatisierung (intelligent process automation, IPA), bei der künstliche Intelligenz eingesetzt wird, um zu lernen, wie Menschen Aufgaben mithilfe eines Computerprogramms ausführen. Der Unterschied zwischen BPA und RPA ist feinsinnig, wobei BPA dem Ersetzen einer menschlichen Produktionslinie durch eine autonome Fabrik und RPA dem Hinzufügen eines kollaborativen Roboters zur Arbeit neben der bestehenden Belegschaft entspricht.

2. Industrielle Automatisierung

Hierbei handelt es sich um die Steuerung physischer Prozesse mit Hilfe von Maschinen und Steuerungssystemen, um industrielle Prozesse zu automatisieren. Bei dieser Art der physischen Automatisierung kommen Roboter zum Einsatz, aber auch andere nicht-robotische Maschinen, wie z. B. CNC-Maschinen.

Robotik

In diesem Bereich der Technik kommen mehrere Disziplinen zum Einsatz, um Roboter zu entwerfen, zu bauen, zu programmieren und einzusetzen. Roboter sind programmierbare Maschinen, die mit Hilfe von Sensoren und Aktoren mit der physischen Welt interagieren und Handlungen autonom oder halbautonom ausführen. Da sie umprogrammiert werden können, sind Roboter flexibler als Einzweckmaschinen. Kollaborationsroboter sind so konzipiert, dass sie Aufgaben ähnlich wie Menschen erledigen, während traditionelle Industrieroboter in der Regel Aufgaben effizienter erledigen als Menschen.

Es gibt Bereiche, in denen sich Automatisierung und Robotik überschneiden, wie z. B. der Einsatz von Robotern zur Automatisierung physischer Aufgaben, wie bei Fließbändern in der Automobilindustrie. Allerdings werden nicht bei jeder Automatisierung physische Roboter eingesetzt, und nicht alle Bereiche der Robotik sind mit der Automatisierung verbunden.

Eine frühe Form der industriellen Automatisierung war der Einsatz von CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) für die Hochpräzisionsfertigung in der Luft- und Raumfahrtindustrie in den Vereinigten Staaten während des Zweiten Weltkriegs. Die ersten CNC-Maschinen, bei denen die ersten industriellen Computersysteme zum Einsatz kamen, erforderten noch ein hohes Maß an menschlichen Eingaben, bis sie in den 1950er Jahren stärker automatisiert wurden.

Die moderne industrielle Automatisierung umfasst den Einsatz von Datenerfassungssystemen, aufgeteilten Steuerungssystemen, Überwachungssteuerungen und programmierbaren Logistiksteuerungen. Sie sind konsistent und vorhersehbar, was sie ideal für die Verarbeitung von Chemikalien, Zellstoff, Papier, Öl und Gas oder anderen Rohstoffen macht. Durch die Erweiterung dieser Systeme um Industrie 4.0-Funktionen kann die industrielle Automatisierung auch den Zugriff auf periphere Daten umfassen, um den Betrieb auf der Grundlage von Echtzeitdaten weiter zu optimieren.

TWI

TWI unterstützt seine industriellen Mitglieder bei zahlreichen Automatisierungs- und Roboteranwendungen, darunter Schweißautomatisierung, Prozessmodellierung, digitale Zwillinge und Fertigungsunterstützung.

TWI ist eine auf industrieller Mitgliedschaft basierende Organisation. Die Experten von TWI können Ihrem Unternehmen eine Ergänzung zu Ihren eigenen Ressourcen bieten. Unsere Experten haben es sich zur Aufgabe gemacht, der Industrie bei der Verbesserung von Sicherheit, Qualität, Effizienz und Rentabilität in allen Aspekten der Schweiß- und Fügetechnik zu helfen. Die industrielle Mitgliedschaft im TWI erstreckt sich derzeit auf über 600 Unternehmen weltweit und umfasst alle Industriezweige.

Sie können mehr erfahren, indem Sie sich auf Englisch mit uns in Verbindung setzen:

kontakt@twi-deutschland.com

Historische Entwicklung von Automation und Robotik

Die Entwicklung der Industrieautomatisierung und der Robotik geht auf die mechanisierte Industrie des 19. Jahrhunderts zurück, in der Menschen immer komplexere Maschinen erfanden und entwickelten, um höhere Produktivitätsraten zu erzielen. Mit der fortschreitenden Mechanisierung wurden die Maschinenbediener immer mehr in den Hintergrund gedrängt, und dieser Gedanke wurde mit der industriellen Automatisierung weiter vorangetrieben.

Die industrielle Automatisierung erforderte noch weniger menschliche Kontrolle für grundlegende und sich wiederholende Aufgaben, wodurch einige Arbeitsplätze verdrängt wurden, aber auch neue Möglichkeiten im Zusammenhang mit der Automatisierung selbst entstanden. Dies führte dazu, dass sich die Rollen von manueller Arbeit in Richtung der Schreibtischarbeit verschoben, so dass Nationen wie Japan bereits in den 1980er Jahren eine hochgradig robotergestützte Elektronik- und Automobilproduktion erreichten.

Dieses parallele Wachstum von Industrieautomatisierung und Robotik hat sich mit dem Aufkommen von künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen und Robotervision fortgesetzt. Heute kann nicht nur die Fertigung automatisiert werden, sondern auch die Programmierung und Prozessorganisation, so dass sich die Menschen auf die Wertschöpfung durch verbesserte Produktdesigns konzentrieren können.

Roboter können in der physischen Industrieautomation eingesetzt werden, sind aber für virtuelle Aufgaben und softwarebasierte Anwendungen nicht erforderlich.

Vorteile der industriellen Automatisierung

Die industrielle Automatisierung, ob mit oder ohne Roboter, bietet eine Reihe von Vorteilen:

1. Geringere Betriebskosten

Da keine Kosten für Gesundheitsfürsorge, bezahlten Urlaub, Rentenzahlungen oder andere Personalleistungen anfallen und keine Löhne gezahlt werden müssen, ist die industrielle Automatisierung in der Regel billiger als die Beschäftigung von Menschen. Es können zwar Wartungskosten anfallen, aber bei richtiger Handhabung sollten diese bei gleicher oder besserer Leistung immer noch weit unter den Personalkosten liegen.

2. Verbesserte Produktivität

Die industrielle Automatisierung ermöglicht einen 24-Stunden-Betrieb an 7 Tagen in der Woche ohne Zeitverluste durch Personalwechsel oder Urlaub, was die Produktivität der Anlage erhöht.

3. Höhere Qualität

Die industrielle Automatisierung ist in hohem Maße wiederholbar, ohne die mit menschlichem Personal verbundenen Fehler. Die Maschinen ermüden auch nicht, was sich zu bestimmten Zeiten einer Schicht auf Qualität und Produktivität auswirken kann.

4. Mehr Flexibilität

Ein automatisiertes System, einschließlich Robotern, kann so programmiert werden, dass es eine andere Aufgabe übernehmen kann, was eine größere Flexibilität bietet als bei Menschen, die möglicherweise eine Schulung für eine andere Aufgabe benötigen.

5. Bessere Datengenauigkeit und -erfassung

Eine automatisierte Datenerfassung ist nicht nur zuverlässiger, sondern ermöglicht auch eine höhere Datengenauigkeit und liefert die erforderlichen Fakten, um Entscheidungen zur Verringerung der Verschwendung und zur Verbesserung der Prozesse zu treffen.

6. Erhöhte Sicherheit

Der Einsatz von Robotern für gefährliche Aufgaben oder Bedingungen erhöht die Sicherheit in Ihrer Anlage im Vergleich zum Einsatz menschlicher Mitarbeiter.

Die industrielle Automatisierung ermöglicht es, mehr Arbeit zu erledigen, und zwar billiger und effektiver als mit menschlichen Mitarbeitern. Das bedeutet auch, dass Sie keine qualifizierten Arbeitskräfte suchen müssen, wenn stattdessen ein Roboter eingesetzt werden kann.

Nachteile der industriellen Automatisierung

Der Hauptnachteil der industriellen Automatisierung sind die hohen Kosten, die mit der Umstellung von einer menschlichen auf eine automatische Produktionslinie verbunden sind. Außerdem fallen Folgekosten für die Umschulung oder Einstellung von Personal an, das mit den hochentwickelten Anlagen umgehen kann.

Die Zukunft von Automatisierung und Robotik

Die Industrieautomation und roboterbezogene Dienstleistungen, die bereits jetzt jedes Jahr einen Wert von mehreren Milliarden Dollar haben, werden mit dem weiteren Fortschritt der Technologie weiter wachsen.

In dem Maße, wie die Roboterproduktion gestiegen ist, sind auch die damit verbundenen Kosten gesunken. Dieser Trend dürfte sich fortsetzen, da immer mehr Schwellenländer die Robotik als Lösung betrachten. Als Folge der zunehmenden Roboterproduktion ist auch die Verfügbarkeit der für die Entwicklung, Installation, den Betrieb und die Wartung der Roboter erforderlichen Fähigkeiten gestiegen. Darüber hinaus hat die zunehmende Verfügbarkeit von Software die damit verbundene Entwicklungszeit und das Risiko verringert, während die Roboterprogrammierung viel einfacher und billiger geworden ist.

Da die Technologie weiter voranschreitet, dürften sich diese Trends auch in Zukunft fortsetzen, da Robotersysteme in der Lage sind, Daten zu sammeln, Prozesse zu überwachen und Probleme zu beheben. Roboter sind bereits in der Lage, mit Hilfe von Sensoren und anderen Messvorrichtungen ihre Bewegungen in Echtzeit zu überwachen und anzupassen und so die Fähigkeiten eines menschlichen Handwerkers zu imitieren, um einen Prozess zu verbessern und Nacharbeiten oder Prüfanforderungen zu reduzieren.

Während Roboter weiterhin zur Automatisierung sich wiederholender physischer Aufgaben eingesetzt werden, könnten neue Technologien es Robotern ermöglichen, auf Sprachbefehle zu reagieren, da künstliche Intelligenz sie in die Lage versetzt, ein breiteres Spektrum an Aufgaben zu bewältigen und sich an Veränderungen im Arbeitsumfeld anzupassen. Dies würde den Einsatz von Robotern in Bereichen wie der Landwirtschaft ermöglichen, wo die Notwendigkeit, Produkte zu finden, zu beurteilen und zu ernten, für automatisierte Systeme schwierig ist. Ein weiterer Bereich, in dem in Zukunft Fortschritte zu erwarten sind, ist die Roboterpräzision, d. h. die Fähigkeit, feinere Aufgaben mit verbesserter Koordination zu erledigen.

Mit der Weiterentwicklung von Robotern wird es möglich sein, zu entscheiden, welche Aufgaben automatisiert und welche von Menschen ausgeführt werden sollen, und mit fortschrittlichen Sicherheitssystemen werden Roboter auch regelmäßiger eingesetzt werden, um neben Menschen zu arbeiten, ohne diese zu gefährden.

Automatisierte Systeme sind inzwischen in der Lage, die Geschwindigkeit ganzer Produktionslinien zu überwachen und automatisch anzupassen, um den Output zu maximieren und die Kosten zu minimieren.

Bei all diesen Fortschritten hängt eine Automatisierungsstrategie von der erfolgreichen Entscheidung ab, welche Bereiche in welchem Umfang automatisiert werden sollen.

 

Häufig gestellte Fragen

Was ist Industrieautomatisierung?

Industrieautomatisierung ist der Einsatz von Informationstechnologien und Steuerungssystemen wie Computern und Robotern zur Steuerung von Maschinen und physischen oder virtuellen Prozessen, anstatt sich auf Menschen zu verlassen. Die industrielle Automatisierung ist ein Schritt vorwärts von der Mechanisierung als Teil industrieller Prozesse.

Was ist die Bedeutung von Industrierobotik?

Unter Industrierobotik versteht man den Einsatz von Robotern in der Fertigung oder in anderen industriellen Prozessen wie Montage, Verpackung, Etikettierung, Lackierung, Inspektion, Prüfung, Schweißen usw. Der Einsatz von Robotern für diese Aufgaben sollte eine hohe Ausdauer, Präzision und Geschwindigkeit für die Aufgaben bieten.

Was ist der Unterschied zwischen Robotik und Automatisierung?

Obwohl sie manchmal austauschbar verwendet werden, sind Robotik und Automatisierung zwei unterschiedliche Dinge. Unter Automatisierung versteht man den Einsatz von Technologie zur Erledigung von Aufgaben, die sonst von Menschen ausgeführt werden. Diese Aufgaben können entweder physisch oder virtuell sein und den Einsatz von Robotern beinhalten. Robotik ist der Prozess der Entwicklung und des Einsatzes von Robotern (speziell) für eine bestimmte Funktion, die automatisiert oder nicht automatisiert sein kann.

Fazit

Obwohl Industrieautomatisierung und Robotik nicht dasselbe sind, gehen sie oft Hand in Hand, um die Produktivität, Qualität und Sicherheit in einer Vielzahl von Branchen zu geringen Kosten zu verbessern.

Der Einsatz von automatisierungsfähigen Robotern, die unter anderem in Fertigungsstraßen und in der Präzisionschirurgie zum Einsatz kommen, schreitet mit der zunehmenden Konnektivität des Internets der Dinge (IoT) weiter voran, da immer mehr Unternehmen die Vorteile von Industrie 4.0 entdecken.

So wie Roboter nicht automatisiert sein müssen, ist auch die industrielle Automatisierung nicht nur auf physische Roboter angewiesen. Die industrielle Automatisierung umfasst jeden Aspekt eines Vorgangs, der von einer Maschine und nicht von einem Menschen erledigt werden kann, was bedeutet, dass es auch viele virtuelle Aspekte der Automatisierung gibt.

Fortschritte in der Industrie haben in der Vergangenheit immer wieder Besorgnis bei den Arbeitnehmern ausgelöst, die befürchten, dass ihre Arbeitsplätze durch neue Technologien ersetzt werden könnten. Doch selbst wenn die industrielle Automatisierung alltägliche, gefährliche oder sich wiederholende Aufgaben ersetzt, eröffnet sie auch neue Fachgebiete für die Entwicklung und Wartung der Automatisierungssysteme selbst. Dadurch können sich die Mitarbeiter auch auf kreativere Bereiche, wie z. B. das Produktdesign, konzentrieren.

Es ist davon auszugehen, dass die Bereiche Industrieautomatisierung und Robotik weiter wachsen und in neue Regionen expandieren werden, was die damit verbundenen Kosten senkt, da neue Technologien entstehen, die intelligentere Systeme ermöglichen, die Daten erfassen und in Echtzeit auf die Umgebung reagieren können.

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