Automation – ein Begriff, der in vielen Lebensbereichen heutzutage kaum noch wegzudenken ist. Von der Produktion in großen Industrieanlagen bis hin zum Smart-Home – inzwischen gibt es viele Beispiele für Automatisierung aus unserem Alltag. Doch was genau versteht man unter dem Begriff Automatisierung und welche Arten der Automation gibt es? Welchen Herausforderungen müssen wir uns stellen und welche Vorteile ergeben sich durch die Automatisierung? In diesem Beitrag werfen wir einen ausführlichen Blick auf die Welt der Automatisierung.
Automatisierung oder auch Automation genannt, bezeichnet den Einsatz von Technik zur Regelung und Steuerung von bestimmten Prozessen, Anlagen oder Maschinen, mit dem Ziel, möglichst wenige Menschen für diese Aufgaben einzusetzen beziehungsweise sie ganz zu ersetzen. Ziel ist es, durch schnellere, sicherere, effizientere und kostengünstigere Prozesse die Abläufe zu optimieren. Automatisierung findet heute in vielen Bereichen Anwendung, dazu gehören beispielsweise die industrielle Produktion. Deshalb spricht man auch von der Industrieautomation, welche die Automatisierung von Fertigungs- und Produktionsprozessen durch den Einsatz von Sensoren, Steuerungssystemen oder Software beinhaltet. Doch auch in Bereichen wie Verkehr, Logistik, Handel, Landwirtschaft oder in unserem täglichen Alltag zuhause oder im Büro sind bereits einige Prozesse automatisiert.
Bereits in der Antike entwickelten Menschen simple mechanische Geräte zur Vereinfachung von Arbeitsprozessen. Der Begriff Automation leitet sich vom griechischen Wort „automatos“ ab, was so viel bedeutet wie „sich selbst bewegend“ oder „selbstständig“. Den größten Meilenstein für die Automatisierung stellt die industrielle Revolution im 18. Jahrhundert dar, als manuelle Arbeiten von Menschen zunehmend durch Maschinen ersetzt wurden. Durch die Erfindung der elektrischen Energie und später Elektronik konnte dieser Fortschritt weiter vorangetrieben werden. In den 1960er Jahren erfolgte mit der Einführung der speicherprogrammierbaren Steuerung – kurz SPS, der nächste große Schritt. Bis dato gab es die festverdrahteten Steuerungen, also Steuerungssysteme, bei denen die logischen Abläufe durch eine feste elektrische Verschaltung von Relais, Schützen, Schaltern und anderen Bauelementen realisiert werden. Jede Änderung im Steuerungsablauf erfordert ein physisches Umverdrahten der Komponenten – also eine mechanische Anpassung der Schaltung.
Im Gegensatz zur SPS, bei der die Logik per Software geändert wird, sind festverdrahtete Steuerungen starr, aufwendig in der Wartung und wenig flexibel bei Änderungen oder Erweiterungen.
Seitdem hat sich die Industrieautomation rasend schnell weiterentwickelt und gipfelt in den heutigen Prozessen der Industrie 4.0.
Grundsätzlich lässt sich Automation in drei Kategorien einteilen. Die mechanische Automatisierung beschreibt den Einsatz von mechanischen Vorrichtungen zur Durchführung einfacher Aufgaben. Beispiele hierfür sind Hebevorrichtungen oder Förderbänder. Die elektrische Automatisierung nutzt elektrische Steuerung oder SPS zur Automatisierung komplexer Prozesse. Die digitale Automatisierung umfasst den Einsatz von Softwarelösungen, Computern, Netzwerken oder künstlicher Intelligenz zur Vernetzung von Systemen.
Gebäudeautomation: Umfasst die Steuerung einer Gebäudeinfrastruktur wie beispielsweise Lüftung, Heizung oder Beleuchtung mittels technischer Systeme wie Bewegungsmeldern, Thermostaten oder Kameras.
Prozessautomation: Umfasst alle Automatisierungen von Geschäftsprozessen wie Kundendienst oder Rechnungswesen mithilfe von Softwarelösungen und Datenbaken.
Industrieautomation: Bezeichnet die Automatisierung von Produktionsprozessen in einer Fabrik oder Fertigungsanlage mit Technologien wie Sensorik, Robotik oder Steuerungstechnik, um die Effizienz zu steigern und die Produktqualität zu verbessern.
Homeautomation: Automation von Prozessen im privaten Haushalt wie beispielsweise Waschen, Kochen oder Unterhaltung mithilfe technischer Systeme wie Smart-Home-Geräten oder dem Smartphone.
Logistikautomation: Umfasst automatisierte Systeme in Lagerhäusern und Distributionszentren, um Lagerung, Warenfluss und Versand zu vereinfachen.
Sensoren: Erfassen Daten zu physikalischen oder chemischen Eigenschaften wie Druck, Feuchtigkeit oder Temperatur und senden diese Informationen an die Steuerungssysteme, was eine präzise Überwachung und Anpassung von Prozessen ermöglicht.
Aktoren: Elektrische Signale werden in physikalische Aktionen umgewandelt – Beispiele hierfür sind hydraulische Aktoren oder Greifer am Roboter, die in Maschinen eingesetzt werden.
Steuerungstechnik: Automatisierte Systeme benötigen moderne Steuerungssysteme wie beispielsweise SPS (speicherprogrammierbare Steuerung), um Abläufe zu regulieren, zu steuern und zu überwachen, indem Eingabemodule die Information aufnehmen, die SPS diese verarbeitet und gezielt über Ausgabemodule eine Aktion auslöst.
Robotik: In der Fabrikautomation spielen Industrieroboter inzwischen eine entscheidende Rolle. Dadurch werden die Produktivität und Genauigkeit gesteigert. Zum Einsatzgebiet von Industrierobotern zählen beispielsweise Lackierungen, Montage, Materialhandhabung und viele weitere Bereiche.
Netzwerke: Verbinden die einzelnen Komponenten (z.B. zwischen SPS und E/A-Baugruppen oder zwischen mehreren SPSen) und ermöglichen die Kommunikation untereinander.
Human-Machine-Interface: Stellt über Touchscreens oder Bedienterminals die Schnittstelle zwischen Menschen und Maschine dar.
Es gibt eine Vielzahl an Vorteilen, die eine Automatisierung von Prozessen mit sich bringt. Da Maschinen rund um die Uhr arbeiten können und keine Pausen benötigen, wird die Produktivität erhöht. Dadurch können Kosten gespart werden und eine konstant bleibende Qualität garantiert. Moderne Automatisierungssysteme lassen sich an verschiedene Anforderungen anpassen und wachsen mit dem Unternehmen, wodurch die Skalierbarkeit und Flexibilität erhöht werden. Zuletzt wird auch die Arbeitssicherheit gesteigert, da gefährliche oder gesundheitsschädliche Prozesse von Maschinen übernommen werden können.
Auch wenn die Vorteile oftmals überwiegen, gibt es trotzdem auch Herausforderungen, die eine Automatisierung mit sich bringt. Zu nennen sind zunächst die hohen Investitionskosten, denn eine Anschaffung und Integration von automatisierten Systemen ist gerade am Anfang sehr kostenintensiv. Zudem erfordern der Aufbau und die Wartung von automatisierten Systemen ein spezielles Know-how. Auch die Veränderung des Arbeitsplatzes kann eine Herausforderung für den Menschen bedeuten, da sich die Tätigkeiten verändern oder der Job komplett wegfällt. Zuletzt stellen vernetzte Systeme auch immer ein gewisses Risiko dar, da sie ein potenzielles Opfer eines Cyberangriffs werden können.
In der Medizintechnik ist Automatisierung heutzutage ebenfalls nicht mehr wegzudenken. Sie ermöglicht vollkommen neue Möglichkeiten für Therapien, Diagnosen und die Patientenversorgung. Beispielsweise assistieren inzwischen automatisierte Systeme bei komplexen Operationen. In der Medikamentenproduktion wird Automation für einen gleichbleibenden Qualitätsstandard und hohe Hygienestandards verwendet. Auch die Herstellung von medizinischen Produkten und Behandlungsmaterialien, die direkt in Krankenhäusern zur Patientenversorgung eingesetzt werden, erfolgt zunehmend automatisiert. Hierbei kommen hochpräzise Anlagen und Fertigungssysteme zum Einsatz – ein Bereich, in dem unsere Schaltschränke einen wichtigen Beitrag zur Konstruktion und Fertigung solcher Anlagen leisten. Gerade in ländlicheren Gebieten wird zudem mithilfe von Automatisierung und Telemedizin eine bessere Versorgung gewährleistet.
Die Automatisierungstechnik unterliegt stetigen Veränderungen durch neue technologische Entwicklungen und sich verändernde industrielle Anforderungen. Dabei liegt die Zukunft der Automatisierung in der intelligenten Vernetzung. Hierbei steht Industrie 4.0 für die digitale Transformation von Produkten, Maschinen oder der industriellen Produktion. Vorantreibende Faktoren sind Big Data oder künstliche Intelligenz. Dadurch ist es denkbar, dass zukünftige Produktionen komplett autonom stattfinden können. Nichtsdestotrotz bleibt der Mensch ein entscheidender Faktor – vor allem in der Rolle als Entscheider, Entwickler oder zum Überwachen der Prozesse.
Automatisierung ist eines der zentralen Elemente der modernen Welt, denn sie steigert die Produktivität, Sicherheit und Effizienz – erfordert aber auch das nötige Know-how zur Bedienung und Anpassungsfähigkeit. Ob in der Industrie, im Alltag oder in Zukunftsvisionen wie Industrie 4.0 – Automatisierung ist in vielen verschiedenen Bereichen etabliert. Haben Sie noch Fragen zum Thema Automatisierung? Dann können Sie uns gerne jederzeit kontaktieren. FLEXIVA unterstützt Sie bei der Umsetzung von Automatisierungsprojekten mit maßgeschneiderter Steuerungstechnik im Schaltschrankbau, Sondergerätebau sowie in der Einzel- und Serienfertigung.
