Es gibt vier Trends, die die Automatisierung aktuell prägen und die zentrale Herausforderung für Produktionsverantwortliche und Automatisierungsexperten in den nächsten Jahren darstellen werden. Wie können Unternehmen diesen begegnen und effektiv auf Schlüsselthemen wie den Arbeitskräftemangel, die steigende Produkt- und Variantenvielfalt, die Komplexität von Bauteilen und die sich verändernden Anforderungen in der Lieferkette reagieren?
Trend 1: Arbeitskräftemangel
In Europa kämpfen Unternehmen damit, Arbeitskräfte für einfache, manuelle Tätigkeiten zu finden und nach der Einlernphase zu halten. Demografische und kulturelle Veränderungen führen zunehmend dazu, dass Arbeitskräfte immer weniger bereit sind, manuelle Tätigkeiten oder eintönige Aufgaben auszuführen. Die Zeit der Handarbeit neigt sich zügig dem Ende entgegen.
Trend 2: Variantenvielfalt (High Mix/Low Volume)
Allen Standardisierungsansätzen wie Baukästen, Modulgruppen und ähnlichen zum Trotz steigt die Produktvielfalt und Variantenanzahl immer weiter an. Das stellt besonders die Automatisierung vor Herausforderungen und erschwert es, Produktionsabläufe oder einzelne Teilprozesse zu vereinfachen. Die Produktion muss sich flexibel auf die Eigenheiten jeder einzelnen Variante einstellen können und so aufgestellt sein, dass auch kleine Chargen wirtschaftlich hergestellt werden können.
Trend 3: Komplexere Bauteile
Komplexität wird nicht allein über Variantenvielfalt getrieben. Auch die elektronische Integration in mechatronischen Produkten und Subsystemen nimmt immer weiter zu. Bauteile werden häufiger mit Sensorik, Netzwerk- und Computerkomponenten ausgestattet. Dadurch steigt der Anspruch an den Gesamtproduktionsprozess, da in mehr Teilschritten nun empfindliche Bauteile präzise gefertigt und montiert werden müssen. Ungenauigkeiten und zu grobe Handling-Vorgänge können schnell zum Bauteildefekt führen, wenn einzelne elektrische Komponenten beschädigt werden.
Trend 4: Kürzere Lieferzeiten und Supply-Chain-Hindernisse
Kürzere Produktlebenszyklen, die Anforderungen von Just in Time und Just in Sequence, höherer Wettbewerbsdruck und mehr zwingen Produzenten zu kürzeren und präzise planbaren Lieferzeiten. Gleichzeitig sorgen unter anderem eine überlastete Logistik, geopolitische Instabilitäten und starke Preisschwankungen für größere Supply-Chain-Hindernisse. Die zeitlichen und organisatorischen Anforderungen an die Produktion sind dadurch zuletzt massiv angestiegen. Sie muss resilienter gegenüber nicht vorhersehbaren Veränderungen in der Lieferkette werden.
Wie diesen Trends begegnen?
Um dem Fachkräftemangel zu begegnen, liegt der naheliegende Schritt in der automatisierten Fertigung. Sie bietet nicht nur eine höhere Produktivität, sondern auch Qualitätsgewinn und -sicherung. Dem entgegen stehen allerdings die drei anderen Trends, die eine wirtschaftliche Automatisierung bei klassischer Herangehensweise oft verhindern. Es müssen neue Konzepte gedacht, integriert und umgesetzt werden. Die Automation mit Robotern muss um die Flexibilität der menschlichen Fähigkeiten erweitert werden. Eine Lösung sind taktile, räumlich sehende, sich flexibel und überwiegend selbst konfigurierende Roboter. Sie sind in der Lage, sich selbst zu orientieren und neu einzurichten. Dadurch können sie Variantenvielfalt, komplexe Bauteile sowie hohe zeitliche Anforderungen bewältigen, ohne in jedem Schritt auf die Flexibilität menschlicher Arbeitskräfte zurückgreifen zu müssen.
Die grundlegende Hardware wie Roboter und Sensorik, ist bereits ausreichend verfügbar. Die Herausforderung ist es, die Komponenten so zu kombinieren, dass ein Mehrwert für den jeweiligen Produktionsprozess entsteht, ohne die Wirtschaftlichkeit für den Anlagenbetreiber negativ zu beeinträchtigen. Da die Prozesse immer komplexer werden, wird auch die Programmierung der Anlagen anspruchsvoller. Die Anzahl der einzustellenden Parameter und deren Zusammenhänge können schnell so umfangreich werden, dass sie für einen Prozessentwickler nicht mehr zeitgerecht lösbar sind.
Die Fähigkeiten des Sehens und Fühlens sind für klassische Industrieroboter zukünftig unverzichtbar. Ein Ansatz, der einheitlich angegangen werden kann. Komplexe Software muss nur einmal programmiert werden und kann auf verschiedene Prozesse angewandt werden. Im besten Fall können die Prozesse durch Sensordaten automatisch angepasst, also datengetrieben verbessert werden. Das eröffnet Potenzial, das selbst menschliche Experten nicht erreichen. Die Herausforderung ist es, eine Art der Roboterprogrammierung zu ermöglichen, mit der bestehende Prozesse und Prozess-Entwicklungsmethoden möglichst leicht adaptierbar sind. Kein Betrieb kann auf einen Schlag die gesamte Produktion umstellen und seine Anlagen austauschen. Einzelne Produktionsschritte müssen daher leicht mit den neuen Fähigkeiten erweiterbar sein.
Flexibel durch software-getriebene Robotik
Der Kern adaptiver Robotik ist intelligente Software: Sowohl die Programme, die auf der Robotersteuerung ausgeführt werden, als auch die Werkzeuge für ihre zielgerichtete Implementierung und Wartung müssen datengetrieben sein. Hier kommt neben der Automatisierung der Produktion auch die Automatisierung der Entwicklung von Produktionsprozessen ins Spiel, z.B. durch den Einsatz von KI.
Um die Unternehmen dabei zu unterstützen, neuen und wechselnden Anforderungen gerecht zu werden, hat sich ArtiMinds Robotics auf die Entwicklung von Softwarelösungen spezialisiert, die das automatische Generieren von adaptiven, flexiblen und robusten Produktionsprozessen ermöglichen. Die Stärken der Softwarelösungen liegen in der vereinfachten Integration taktiler, räumlich sehender Roboter in datengetriebene Prozessautomatisierung sowie in der schrittweisen Integration von Technologien wie künstliche Intelligenz. Und das unter Berücksichtigung von Robustheit, Nachvollziehbarkeit und Kompatibilität mit bestehenden Gegebenheiten. So kann der Automatisierungsgrad einzelner Produktionsschritte sukzessive erhöht werden. Darüber hinaus ermöglichen sie eine verlässliche, datengetriebene, automatisierte Entwicklung und Verbesserung von Roboterprogrammen.
