Bewerten Sie die Schritte eines Automatisierungsprojekts, die Investitionsrentabilität, die Maschinensicherheit und den Schulungsbedarf. Finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen.

Maschinensicherheit und funktionale Sicherheit

Maschinensicherheit ist keine optionale Ergänzung von Automatisierungsprojekten, sondern ein integraler Bestandteil der Konstruktion. Der Prozess beginnt mit der Risikobeurteilung: Gefährdungen, die während des gesamten Lebenszyklus der Maschine auftreten können, werden identifiziert. Für jede Gefährdung werden das Schadensausmaß, die Expositionshäufigkeit und die Möglichkeit zur Vermeidung bewertet.

In der Hierarchie der Risikominderung steht die Beseitigung der Gefährdung durch konstruktive Maßnahmen an erster Stelle. Ist dies nicht möglich, kommen Schutzmaßnahmen zum Einsatz. Dazu gehören feststehende und verriegelte trennende Schutzeinrichtungen, Lichtschranken, Schaltmatten, Zweihandschaltungen und Not-Halt-Schaltungen. Verbleibenden Risiken wird durch Warnhinweise und Schulungen begegnet.

Sicherheitsfunktionen müssen ein bestimmtes Zuverlässigkeitsniveau erfüllen. Sicherheitskreise werden mit einer selbstüberwachenden Architektur aufgebaut, bei der der Ausfall einer einzelnen Komponente nicht zu einem gefährlichen Zustand führt. Die Vermischung von Sicherheits- und Produktionslogik im selben Programm zählt zu den häufigsten Konstruktionsfehlern; die Sicherheitskette muss unabhängig und überprüfbar bleiben.

In der Praxis wird besonders häufig übersehen, dass Schutzmaßnahmen die Bedienpersonen nicht an der Ausführung ihrer Arbeit hindern dürfen. Eine Schutzeinrichtung, die die Arbeit erschwert, wird schnell außer Kraft gesetzt. So entsteht eine Maschine, die auf dem Papier sicher, im Betrieb jedoch unsicher ist.

Wie wird ein Automatisierungsprojekt durchgeführt?

Ein Automatisierungsprojekt ist zunächst eine methodische und erst dann eine technische Aufgabe. Wie diese Methodik aufgebaut wird, erläutern wir auf unserer Seite Projektmanagement und Beratung . Der Prozess beginnt mit der präzisen Definition des Bedarfs. In dieser Phase wird noch keine Technologie ausgewählt. Zunächst müssen der Ist-Zustand erfasst, der Engpass identifiziert und das Ziel quantitativ formuliert werden. „Die Effizienz steigern“ ist kein Ziel; „die Stillstandszeiten bei der Endverpackung um vierzig Prozent reduzieren“ ist ein messbares Ziel.

In der Machbarkeits- und Konzeptphase werden alternative Lösungen verglichen. Für eine unabhängige Perspektive kann in dieser Phase eine Automatisierungsberatung hinzugezogen werden. Derselbe Bedarf lässt sich häufig mit unterschiedlich hohen Investitionen decken. Der Vergleich einer Roboterzelle mit einer einfacheren mechanischen Vorrichtung sollte nicht allein anhand der Anfangsinvestition erfolgen, sondern auch Betriebskosten, Flexibilität und Inbetriebnahmedauer berücksichtigen.

In der Detailengineering-Phase laufen Elektroplanung, mechanische Konstruktion und Softwarearchitektur parallel. Anschließend folgen Fertigung, Werksabnahme, Montage vor Ort und Abnahme vor Ort. Tests im Werk verkürzen den Zeitaufwand am Einsatzort erheblich. Ein Großteil der Probleme wird in einer kontrollierten Umgebung gelöst, ohne die Produktion zu unterbrechen.

Die Inbetriebnahme ist die intensivste und sichtbarste Projektphase. Bedienerschulungen, die Übergabe der Dokumentation und die Ersatzteilplanung werden dabei häufig aufgeschoben; der zuverlässige Betrieb des Systems über seine gesamte Lebensdauer hängt jedoch von diesen drei Punkten ab. Die auf die Inbetriebnahme folgende Phase mit After-Sales-Support und Wartung ist die Phase, in der sich der tatsächliche Ertrag der Investition zeigt. Offene Anfragen werden über die Support-Hotline nachverfolgt.

Systemintegration und Lieferantenauswahl

Systemintegration bedeutet, Hardware und Software verschiedener Hersteller zu einem funktionsfähigen Gesamtsystem zusammenzuführen. Produktionsanlagen, die ausschließlich mit Komponenten einer einzigen Marke aufgebaut sind, sind selten. Maschinen wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten von verschiedenen Lieferanten beschafft. Die Aufgabe des Integrators besteht darin, diese heterogene Struktur auf Basis eines gemeinsamen Datenmodells und einer gemeinsamen Steuerungslogik miteinander kommunizieren zu lassen.

Bei der Lieferantenauswahl ist Kontinuität ebenso wichtig wie technische Kompetenz. Für ein System, das nach der Inbetriebnahme fünf Jahre betrieben werden soll, muss ein Team verfügbar sein, das Änderungen an der Software vornehmen kann. Die Übergabe des Quellcodes, der Umfang der Dokumentation und die zugesicherte Reaktionszeit sind Punkte, die bereits bei Vertragsabschluss geklärt werden müssen.

Rentabilität einer Automatisierungsinvestition

Die Rentabilität einer Automatisierungsinvestition wird meist anhand eingesparter Personalkosten berechnet; bei den meisten Projekten liegt der eigentliche Nutzen jedoch in anderen Bereichen. Eine geringere Ausschussquote, niedrigere Nacharbeitskosten, die Vermeidung von Kundenverlusten durch Qualitätsbeanstandungen und weniger ungeplante Stillstände fallen häufig stärker ins Gewicht als die Personalkosten.

Auch Kapazitätsgewinne müssen berücksichtigt werden. Mit vorhandenen Anlagen mehr produzieren zu können, bedeutet, Investitionen in neue Maschinen aufzuschieben. Der finanzielle Wert dieses Aufschubs verkürzt die Amortisationszeit des Projekts deutlich. Ein geringerer Energieverbrauch und ein reduziertes Arbeitsunfallrisiko lassen sich zwar nur schwer unmittelbar monetär bewerten, entfalten langfristig jedoch die nachhaltigste Wirkung.

Für eine realistische Bewertung müssen die Gesamtbetriebskosten der Investition betrachtet werden: Neben der Anfangsinvestition sind die Kosten für Ersatzteile, Wartung, Softwareupdates, Schulungen und eine mögliche Kapazitätserweiterung einzubeziehen. Das günstigste Angebot erweist sich über fünf Jahre betrachtet häufig als die teuerste Option.

Branchenspezifische Anwendungsbereiche

Der Automatisierungsbedarf unterscheidet sich je nach Branche. In der Automobil- und Zulieferindustrie stehen Rückverfolgbarkeit, Zykluszeit und das Null-Fehler-Ziel im Vordergrund. In der Lebensmittel- und Getränkeproduktion sind hygienegerechte Konstruktion, Abwaschbarkeit und Rezepturverwaltung entscheidend. In der Pharma- und Kosmetikproduktion werden Validierung und Integrität der Aufzeichnungen zu Anforderungen, die Vorrang vor der technischen Lösung haben.

In der Eisen- und Stahlindustrie, in Metallbetrieben und Gießereien bestimmen hohe Temperaturen, schwere Lasten und raue Umgebungsbedingungen die Auswahl der Ausrüstung. In der Chemie und Petrochemie stehen die Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche und Sicherheitsabschaltsysteme im Mittelpunkt des Projekts. Während in der Verpackungs-, Kabel- und Textilindustrie Liniengeschwindigkeit und Zugspannungsregelung im Vordergrund stehen, machen in Logistik- und E-Commerce-Lagern das Auftragsaufkommen und saisonale Schwankungen eine flexible und skalierbare Systemauslegung erforderlich. In der Schifffahrt und auf Werften sind dagegen die Einsatzbedingungen vor Ort und die projektbezogene Fertigung entscheidend.

In Energie- und Infrastrukturanlagen stehen Fernüberwachung, die zentrale Verwaltung verteilter Standorte und ein unterbrechungsfreier Betrieb im Vordergrund. Jede Branche hat eigene Normen, Prüfanforderungen und Abnahmekriterien; deshalb liefert eine Automatisierungslösung nicht den erwarteten Nutzen, wenn sie ohne Anpassung an die branchenspezifischen Anforderungen umgesetzt wird. Abgeschlossene Projekte aus verschiedenen Branchen finden Sie in unseren Referenzen .

Normen, Rechtsvorschriften und Nachweisdokumentation

Automatisierungsprojekte werden innerhalb eines rechtlichen und technischen Rahmens durchgeführt. Normen zur Maschinensicherheit legen fest, wie die Risikobeurteilung durchzuführen ist, für welches Zuverlässigkeitsniveau Sicherheitsfunktionen auszulegen sind und wie die Validierung zu dokumentieren ist. Für Elektroinstallationen und den Schaltschrankbau gelten gesonderte Normenreihen, für explosionsgefährdete Bereiche spezielle Klassifizierungsregeln.

Für Maschinenhersteller sind die Konformitätserklärung und die Erstellung der technischen Unterlagen Voraussetzungen für das Inverkehrbringen des Produkts. Für Betreiberunternehmen ergibt sich bei Prüfungen zum Arbeits- und Gesundheitsschutz eine unmittelbare Verantwortung dafür, dass vorhandene Maschinen den aktuellen Sicherheitsanforderungen entsprechen. Dass eine Maschine bereits vor Jahren beschafft wurde, entbindet nicht von den heutigen Pflichten.

Die Nachweisdokumentation ist nicht nur eine Formalität. Gut aufbereitete technische Unterlagen sind bei einer Modernisierung Jahre später die einzige zuverlässige Quelle, um die ursprüngliche Systemauslegung nachzuvollziehen. Planungsunterlagen, die während der Inbetriebnahme nicht aktualisiert werden, verursachen bei jedem späteren Eingriff zusätzliche Kosten.

Teamkompetenz und Schulung

Bei einer Automatisierungsinvestition ist der Mensch die am häufigsten übersehene Komponente. Wenn ein neues System in Betrieb genommen wird, muss das Instandhaltungsteam Fehler diagnostizieren können, die Bedienpersonen müssen die Benutzeroberfläche korrekt bedienen und die Produktionsplanung muss die neuen Daten nutzen können. Systeme, die ohne Schulung übergeben werden, verharren schnell in ihren ursprünglichen Einstellungen und werden mit der Zeit außer Betrieb genommen.

Die Kompetenzplanung sollte zu Beginn des Projekts erfolgen. Es muss im Voraus festgelegt werden, wer in welchen Teil des Systems eingreifen darf, in welchen Bereichen externe Unterstützung benötigt wird und wie der Wissenstransfer sichergestellt wird. Systeme, die vom Wissen einer einzigen Person abhängen, werden beim Ausscheiden dieser Person zum Risiko für den Betrieb.

Die Aktualität der Dokumentation ist Teil dieses Risikomanagements. Werden Elektropläne, Programmsicherungen, Parameterlisten und Inbetriebnahmeprotokolle aktuell gehalten, hängt die Instandhaltung des Systems nicht von einer einzelnen Person, sondern von der Organisation ab.

Wo anfangen?

Automatisierung ist ein weites Feld; der richtige Ausgangspunkt ist in jeder Anlage anders. Um zu klären, welcher Schritt für Sie geeignet ist, gibt es drei Wege: Wenn Sie Ihren Ist-Zustand erfassen und Prioritäten festlegen möchten, nutzen Sie unsere Automatisierungsberatung; wenn Sie eine Lösung für einen konkreten Bedarf suchen, finden Sie diese in unseren Lösungsfamilien; wenn Sie branchenspezifische Anforderungen besprechen möchten, besuchen Sie unsere Branchenseiten.

Wenn Sie möchten, dass wir Ihr Projekt direkt bewerten, können Sie das Angebotsformular ausfüllen oder über unsere Kontaktseite mit uns Kontakt aufnehmen. Aktuelle Anwendungen und technische Erläuterungen finden Sie in unserem Blog und Webinar-Archiv .

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen industrieller Automatisierung und Fabrikautomatisierung?

Industrielle Automatisierung ist der Oberbegriff und umfasst sämtliche industriellen Bereiche wie Fertigung, Prozesstechnik und Logistik. Fabrikautomatisierung bezeichnet dagegen die Anwendung dieses Konzepts in Anlagen mit diskreter Fertigung . Prozessautomatisierung ist ebenfalls die Entsprechung desselben Oberbegriffs für Anlagen mit kontinuierlicher Produktion .

Welche Kenntnisse sind erforderlich, um die PLC-Programmierung zu erlernen?

Grundkenntnisse der Elektrotechnik, der Zahlensysteme und der Logikgatter reichen für den Einstieg aus. Danach folgen mindestens eine der Sprachen nach IEC 61131-3, Sensor- und Aktortechnik, industrielle Kommunikationsprotokolle und Sicherheitsschaltungen. Praktische Erfahrung ist in diesem Bereich entscheidender als theoretisches Wissen.

Was ist der Unterschied zwischen MES und ERP?

ERP plant Ressourcen und verwaltet kaufmännische Prozesse; Aufträge, Bestände, Einkauf und Kosten sind auf dieser Ebene angesiedelt. MES befasst sich dagegen mit dem tatsächlichen Produktionsgeschehen: Die Ausführung von Fertigungsaufträgen in der Produktion, die Erfassung von Produktionsdaten sowie die Dokumentation von Stillständen und Qualitätsdaten gehören zum Aufgabenbereich des MES. Die beiden Systeme ersetzen einander nicht, sondern versorgen sich gegenseitig mit Informationen.

Was ist der Unterschied zwischen AGV und AMR?

AGV folgen einem am Boden vorgegebenen Fahrweg und haben eine feste Route. AMR erfassen dagegen ihre Umgebung und berechnen ihre Route selbstständig. Bei Hindernissen können sie einen alternativen Weg finden. AGV sind bei vorhersehbaren, festen Transportabläufen mit hohem Verkehrsaufkommen vorteilhaft, AMR dagegen in Umgebungen mit wechselndem Layout und hohem Flexibilitätsbedarf. Einen Vergleich der Roboterarten finden Sie auf unserer Seite zu mobilen Robotern .

Wie schnell amortisiert sich eine Automatisierungsinvestition?

Die Amortisationszeit hängt von der Art der Anwendung, der Anzahl der Schichten und dem Umfang der bestehenden Verluste ab. Bei Anwendungen, die gezielt einen Engpass beseitigen und im Mehrschichtbetrieb laufen, verkürzt sich die Amortisationszeit deutlich. Für eine belastbare Berechnung sollten neben den Personalkosten auch Ausschuss, Nacharbeit, Stillstände und Kapazitätsgewinne in das Berechnungsmodell einfließen.

Kann ich automatisieren, ohne meine vorhandenen Maschinen auszutauschen?

In den meisten Fällen ja. Retrofit bezeichnet einen Ansatz, bei dem die mechanische Struktur der Maschine erhalten bleibt und die Steuerungs-, Antriebs- und Datenerfassungstechnik erneuert wird. Ist die mechanische Lebensdauer der Maschine noch nicht ausgeschöpft, kann ein Retrofit vergleichbare Funktionen zu deutlich geringeren Kosten als eine Neuinvestition ermöglichen.

Ist Automatisierung für kleine und mittlere Unternehmen sinnvoll?

Bei der Automatisierung ist die Wiederholhäufigkeit wichtiger als die Betriebsgröße. Ein Vorgang mit kleinen Mengen, der häufig wiederholt wird, lässt sich leichter automatisieren als ein Vorgang mit großen Mengen, der nur selten stattfindet. In kleinen Unternehmen hält ein schrittweiser Ansatz, der sich auf einen einzelnen Engpass konzentriert, statt die gesamte Linie zu automatisieren, sowohl das Risiko als auch die Anfangsinvestition gering.

Wie sollte die Instandhaltung von Automatisierungssystemen geplant werden?

Der Instandhaltungsplan wird auf Grundlage der Kritikalitätsanalyse des Systems erstellt. Für Komponenten, deren Ausfall die gesamte Produktion zum Stillstand bringt, werden Ersatzteile vorgehalten und regelmäßige Kontrollen durchgeführt. Auf der Softwareseite sind regelmäßige Datensicherungen, die Dokumentation der Versionsstände und Übungen zur Wiederherstellung ebenso wichtig wie die mechanische Instandhaltung.

Was ist der Unterschied zwischen SCADA und HMI?

Ein HMI dient als Bedienpanel direkt an der Maschine zur Bedienung einer einzelnen Maschine oder Station. SCADA ist dagegen eine übergeordnete Software, die Daten von mehreren Maschinen erfasst und eine anlagenweite Überwachung, Alarmverwaltung und Historisierung ermöglicht. Während bei kleinen Anwendungen ein HMI allein ausreicht, ist auf Anlagenebene SCADA erforderlich.

Wo sollte man bei der Lagerautomatisierung beginnen?

Der Ausgangspunkt ist die Messung des bestehenden Materialflusses. Bevor die Ausrüstung ausgewählt wird, muss ermittelt werden, welches Produkt wie häufig bewegt wird, bei welchen Abläufen die meiste Kommissionierzeit anfällt und welcher Schritt einen Engpass verursacht. Der größte Nutzen wird in der Regel durch eine Teilautomatisierung erzielt, die gezielt den Kommissionierprozess der am häufigsten bewegten Produktgruppe verbessert. Sortieranlagen und vertikale Lagersysteme sind typische Bestandteile dieses Schritts.

Ist die Qualitätskontrolle mittels Bildverarbeitung für jedes Produkt geeignet?

Voraussetzung ist, dass der Fehler visuell erkennbar ist. Ein Riss im Inneren oder eine Abweichung in der Materialzusammensetzung lässt sich mit einer Kamera nicht erkennen; dafür sind andere Prüfverfahren erforderlich. Oberflächenfehler, Maßprüfung, Anwesenheitskontrolle und das Lesen von Codes gehören dagegen zu den Stärken der Bildverarbeitung.

Mit welchem Schritt sollte ein Industrie-4.0-Projekt beginnen?

Der Ausgangspunkt sollten die Daten sein. In einer Anlage, in der keine zuverlässigen Maschinendaten mit Zeitstempel erfasst werden können, beruht jede darauf aufbauende Analyseebene auf Annahmen. Der erste Schritt besteht in der Regel darin, grundlegende Kennzahlen aus den vorhandenen Maschinen zu erfassen und Stillstandsursachen korrekt zu klassifizieren. Hinweise zur Roadmap finden Sie auf den Seiten Lösung 4.0 und Digitalisierung .

Führt Automatisierung zu einem Beschäftigungsrückgang?

In der Praxis verändert Automatisierung meist die Art der Arbeit. Während repetitive und körperlich belastende Tätigkeiten abnehmen, gewinnen Aufgaben wie Systemüberwachung, Instandhaltung, Datenanalyse und Prozessverbesserung an Bedeutung. In den meisten Unternehmen wird Automatisierung eingesetzt, um Lücken in Positionen zu schließen, für die keine qualifizierten Bedienkräfte gefunden werden.

Was ist der erste Schritt für die OT-Sicherheit?

Der erste Schritt ist die Erstellung eines Asset-Inventars. Schutzmaßnahmen lassen sich erst planen, wenn bekannt ist, welche Geräte sich im Produktionsnetzwerk befinden, welche Softwareversionen darauf laufen und mit welchen anderen Geräten sie kommunizieren. Auf die Inventarisierung folgen die Netzwerksegmentierung und die Kontrolle der Fernzugriffe. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Seite zur OT-Cybersicherheit .