Da unsere Auftraggeber nicht selten aus medizinischen oder betriebswirtschaftlichen Bereichen kommen wollen wir hier eine gemeinsame Basis für Diskussionen schaffen. Hierzu werden im folgendem die gebräuchlichen Begriffen und gegebene Sachverhalte der Automatisierungstechnik kurz erläutert.
Die Automatisierungstechnik als Teilgebiet der Ingenieurswissenschaften hat zum Ziel durch den effizienten Einsatz von Pneumatik, Hydraulik, Steuerungstechnik, Mechanik, Robotik usw. eine kostenoptimale Lösung zur Bearbeitung von Aufgabenpaketen (Fertigung, Montage, Handhabung sowie Prüfung) zu entwickeln. Die Lösungen sind weitestgehend unabhängig vom Faktor Mensch. Der Begriff „weitestgehend“ muss gewählt werden, da sich durch Wartungen, Reparaturen oder Einrichtvorgänge auch bei nahezu vollständig automatisierten Abläufen ein Einflussfaktor Mensch berücksichtigt werden muss.
Montage ist der Zusammenbau eines höherkomplexen Systems mit vorgegebenen Funktionen in einer definierten Stückzahl pro Zeiteinheit.
Unter Handhabung versteht man lt. VDI-Richtlinie 2860 alle Vorgänge, bei denen ein Objekt in eine definierte Anordnung im Raum gebracht und/oder in dieser vorübergehend gehalten oder mit dem Objekt eine definierte Bewegung ausgeführt wird, um eine bestimmte Arbeitsaufgabe durchzuführen, die bisher vom Menschen vorgenommen wurde.Beispiele hierfür wären die Handhabung von Werkstücken in Prüfanlagen, bei der Teilefertigung oder bei deren Montage sowie in der Verpackung. Aber auch das Handling von Werkzeugen bei Fertigungs- und Montageprozessen wie Greiferwechsel oder Fräserwechsel sind als Handhabungsvorgänge zu verstehen.
Warum Automatisieren?
Technische Argumente:
- Erhöhte Produktivität
- Erhöhte und konstantere Qualität der Produkte
- Kleinere Ausschussquote
- Kürze Rüstzeiten (z.B. mit automatischen Werkzeugwechselsystemen an Robotern
- Kürzere Taktzeiten
Soziale Argumente:
- Schichtbelastung entfällt für Arbeitnehmer
- Schutz der Arbeitnehmer vor Schmutz, Lärm, schweren Lasten, Giften usw.
- Keine monotonen und unterfordernden Arbeiten für den Arbeitnehmer
- Arbeitsplatzerhaltung durch Kostenersparnis
Ökonomische Argumente:
- Reduzierung des Personalkostenanteils am Produkt
- Freisetzung von Arbeitspersonal für andere Aufgaben
- Bessere Auslastung der Investitionsmittel (Mehrschichtbetrieb ohne Schichtzulagen)
Wann Automatisieren?
Grundsätzlich muss zwischen voll- und teilautomatisiert sowie manuell bearbeitet unterschieden werden. Automatisierung macht nur bei ausreichend hoher Stückzahl und langer Produktlebensdauer sinn. Einzelkomponenten von Sonderanlagen, wie Roboter, Pneumatikzylinder oder Steuerungskomponenten können zwar unter Umständen Wiederverwendung finden, jedoch muss der Gesamtinvestitionsaufwand auf die geplante Stückzahl eines Produkts X umgerechnet werden. Eine Amortisationszeit von 2 Jahren sollte nur in Einzelfällen überschritten werden. (siehe Beispielrechnung)
Weiter muss die Automatisierbarkeit des Arbeitsvorgangs gewährleistet sein. Ein anschauliches Beispiel hierfür ist die Herstellung von Brezelteigrohlingen, welche aufgrund seiner Komplexität bis heute von Hand durchgeführt wird.Der Konstrukteur der Produkte beeinflusst bereits im Entstehungsprozess die Automatisierbarkeit von Montagevorgängen. Durch eine günstige Produktgestaltung können erhebliche Einsparungen bei den Investitionskosten für Anlagen erzielt werden. Einige Punkte die beachtet werden sollten sind weiter unten aufgeführt und mögen für viele Produktentwickler selbstverständlich sein. Aber leider zeigt uns die Erfahrung das diese Grundsätze aus verschiedensten Gründen im Produktentwicklungsprozess nicht berücksichtigt wurden. Die folgenden Veränderungen sollten bzgl. der daraus entstehenden Kosten mit den Mehrkosten von Anlagen welche die Bauteile ohne Veränderung verarbeiten verglichen werden.
- Fügespiel muss größer als die Summer aller Positionierfehler (Roboter + Greifer + Wechselsystem + Indexiervorrichtung…) sein
- Oder es müssen Fügehilfen vorgesehen werden (Fangschrägen, Schlupffasen, Führungsdorne)
- Horizontale oder vertikale Fügerichtung vorsehen
- Bauteile zur Handhabung müssen Merkmale aufweisen, durch die ein Positionieren, Orientieren, Greifen oder z.B. auch abdichten möglich ist.