Handschlag zwischen Roboterarm und Mensch

Automatisierung und Flexibilität lassen sich vielfach verbinden – doch ohne den Mensch geht es nicht. - Bild: AdobeStock/zapp2photo

Bei Automatisierung geht es in der Industrie 4.0 für Prof. Werner Bick zunächst vor allem um die intelligente Vernetzung von Maschinen, Menschen und Prozessen in der Produktion: Durch intelligente Schnittstellen lassen sich manuelle Zwischenschritte und Medienbrüche vermeiden.

"Die Automatisierung und Vernetzung des Informationsflusses bringt immer Vorteile: Wenn sich die Spieler direkt unterhalten können, sind sie flexibler und agiler", ist sich der Generalbevollmächtigter der ROI Management Consulting AG sicher. In diesem Kontext sei der Weg bereitet, um die Idee der Industrie-4.0-Szenarien Realität werden zu lassen – in Losgröße Eins konkurrenzfähig am Standort Deutschland zu produzieren.

Auch das Konzept von Industrie 4.0 führt aus Sicht von Bick nur eine Automatisierungsgeschichte fort, die praktisch mit Anfang der Industrialisierung begann – früher natürlich unter bescheidenen Rahmenbedingungen mit eingeschränkten Werkzeugen. Die Veränderung, wenn heute autonome, fahrerlose Transportsysteme (FTS) durch die Fabrik fahren oder kollaborative Roboter Aufgaben erledigen, liegt heute vor allem in der vernetzten Kommunikation.

"Die Werkzeuge, die aus der Informationsbearbeitung kommen, werden immer leistungsfähiger bei geringeren oder gleichen Kosten: Da wird es sehr spannend, auch in solchen Feldern über Automatisierung nachzudenken, die früher dafür nicht in Betracht kamen", stellt Bick fest

Neue Technologien verbinden Autonomie mit flexibler Anwendung

FTS sind ein gutes Beispiel dafür, wie Automatisierungs- in Verbindung mit Kommunikationstechnologie zu deutlich mehr Flexibilität beiträgt. Frühere Generationen der Systeme waren noch schienengeführt oder auf Leitdrähte im Boden angewiesen. "Sie sind ständig ausgefallen, waren fürchterlich unflexibel und noch dazu sehr teuer. Für ein neues Layout musste gleich der Boden aufgefräst werden", meint der ROI-Experte.

Damals galt: Flexibilität und Automatisierung passten nicht besonders gut zusammen. Neue autonome FTS machen sich jedoch selbständig ein 3D-Abbild des Hallen-Layouts, bei Hindernissen finden sie alternative Routen, um an ihr Ziel zu kommen und Material von A nach B zu liefern. Unterschiedliche FTS können sich untereinander 'absprechen': Ein gutes Beispiel dafür, wie Automatisierung die Fertigung und Logistik deutlich agiler macht.

Grenzen sind allerdings immer da gegeben, wo Prozesse nicht standardisiert sind: Zum Beispiel muss das automatisiert zu transportierende Material vorher an einem definierten Ort bereitgestellt werden, der Gabelstapler darf eine Palette nicht beliebig abstellen. Allerdings können die Formulierung von Standards und gute Human-Machine-Interfaces durchaus dabei helfen, das gemeinsame Wirken von Mensch und Maschine zu koordinieren.

Werner Bick ROI
Prof. Werner Bick ist der Ansicht, dass ein Gleichgewicht aus erprobten Methoden und Offenheit für neue Ideen besonders wichtig ist. - Bild: ROI

Noch Luft nach oben bei autonomen Systemen

In anderen Bereichen, beispielsweise bei den Industrierobotern, fehlt es noch an Flexibilität. Auch wenn kooperierende Roboter auf dem Vormarsch sind, ist deren Einsatzszenario noch deutlich eingeschränkt – Sicherheitsaspekte im Zusammenwirken mit Menschen verhindern zum Beispiel hohe Geschwindigkeiten.

Zudem wird es spätestens dort schwierig, wo die Physik der zu bearbeitenden Teile den Robotereinsatz problematisch macht – zum Beispiel bei Gummiteilen oder Schläuchen. "Bei Aufgaben, die sich in kurzen Zyklen ändern, oder dort, wo sich das Bauteilverhalten häufig verändert, da ist der Kollege Roboter überfordert. Wenn das Variantenspektrum sehr hoch ist und die Aufgaben vielfältig und komplex sind, dann ist der Mensch immer noch die beste Wahl", stellt Bick fest.

Vielfalt und Standard kombinieren

Im Kleinserien-getriebenen Maschinenbau sehen sich die Unternehmen häufig noch einer Schere zwischen Automatisierung und benötigter Flexibilität gegenüber. "Um zu bewerten, ob sich das Thema Voll- oder Teilautomatisierung lohnt – oder eben nicht – ist die Anwendung der 80-20-Regel sinnvoll", so Bick. Dort, wo wirklich Geld verdient wird, sollten Standardabläufe zum Einsatz kommen, bei den individuelleren Produkten sieht das anders aus.

Gerade an der Schnittstelle zum Kunden und im Service geht es darum, alle Prozesse spezifisch auf den Kunden und seine Bedürfnisse zuzuschneiden. "Die große Kunst besteht darin, nach außen extrem flexibel zu sein, das intern aber mit standardisierten Abläufen aus einem modularen Standardbaukasten abzubilden", erklärt Bick.

So bieten erfolgreiche Player ihren Kunden sehr mächtige Produktkonfigurationsmöglichkeiten, haben die gesamten Prozesse dahinter jedoch so parametrisiert, dass kaum manuelle Schritte erforderlich sind und sich auch Produkte in Losgröße Eins kostengünstig und schnell liefern lassen. Mit dem richtigen Prozessdesign müssen Flexibilität und Automatisierung also kein Widerspruch sein.

Hier sei eine Reihe von Unternehmen schon gut aufgestellt, die Baukästen erstaunlich weit gereift, meint der Experte. Dabei kommen Strategien zum Einsatz, bei denen bis zu einem gewissen Punkt auftragsanonym vorgefertigt – und dann später kundenindividuell zu Ende gefertigt wird.

"Ein erfolgreicher Ansatz besteht häufig darin, zweigleisig zu fahren: Einerseits günstige Produkte durch eine weitgehende Konfiguration aus dem Standardbaukasten zu bieten und ein teureres Portfolio explizit für die Fälle, in denen Kunden doch eine Sonderlocke benötigen und dafür auch zu zahlen bereit sind", rät der Werner Bick.

Wo die Vision der Vollautomatisierung gefährlich wird

Insgesamt ist ein Gleichgewicht aus erprobten Methoden und Offenheit für neue Ideen wichtig, glaubt der ROI-Experte. Tesla ist für ihn ein gutes Beispiel dafür, dass es im Produktionsumfeld problematisch wird, wenn man das Rad ganz neu erfinden will.

"Musk's Vorstellung einer vollautomatisierten Produktion ist zu einem Problem geworden, das den Unternehmenserfolg massiv gefährdet hat", meint Bick. Dass es in der Fertigung Grenzen gibt und die automatisierte Fahrzeugherstellung doch nicht ganz nicht so einfach ist, musste der Elektroautopionier schmerzhaft erfahren. Die Massenproduktion des neuen Model 3 verzögerte sich über Jahre.

Elon Musk‘s Fazit daraus lautete: Der Mensch als Produktionsfaktor wird massiv unterschätzt. Das Zusammenspiel in der Mannschaft macht den Erfolg aus. "In diesem Fall hat man schnell gemerkt, dass ein gesundes Maß an Automatisierung überschritten wurde", so Bick. Das habe viele Milliarden, viele Jobs und viel Nerven gekostet, bevor Tesla das Problem jetzt wohl einigermaßen in den Griff bekommen hat.

Klar ist, an den extremen Rändern ist es gefährlich – sowohl zu viel als auch zu wenig Innovation können zum Stolperstein werden. "Automatisierung ist ein Stück weit immer Trial and Error – wichtig ist, das Gute zu bewahren, aus Fehlern zu lernen und einen guten Kompromiss zwischen Risiko und Vorsicht zu finden", meint Werner Bick.

Sein Resümee: Die Frage, ob wir ein gesundes Maß an Automatisierung überschritten haben, lässt sich eindeutig mit 'nein' beantworten – viele Unternehmen schöpfen die heute möglichen Potenziale noch nicht ausreichend aus, um ihre Wettbewerbsposition zu sichern und zu verbessern.