Rückenwind für die Automatisierungsmaschinenbauindustrie

Ein mittelgroßer Elektrohersteller in Thailand ersetzte 2023 seine manuelle MCB-Kalibrierlinie durch automatisierte Prüf- und Montageanlagen, allein aufgrund der 1,2% Fehlerquote der manuell kalibrierten Leistungsschalter, was eine Warnung eines bedeutenden europäischen Kunden auslöste. Nach zwei Jahren Betrieb der automatisierten Linie sanken die Fehlerquoten auf unter 0,05%, die Produktionszeit verdoppelte sich, und zuvor unzugängliche Ausschreibungen wurden ins Visier genommen. Die Investition zahlte sich innerhalb von vierzehn Monaten aus. Dieser spezifische Fall veranschaulicht die anhaltenden Trends, die Investitionen in die Automatisierungsmaschinenfertigung in allen Industriesektoren und Regionen vorantreiben. Arbeitskräfte wurden dort, wo sie zuvor reichlich vorhanden waren, teuer und schwer zu finden, Qualitätsanforderungen werden strenger, Lieferzeiten verkürzen sich, und Technologien wie Roboter, Vision-Systeme und Software sind bereits so weit fortgeschritten, dass automatisierte Linien nicht mehr als experimentelle Projekte gelten, sondern als vorhersehbare Kapitalinvestitionen mit klaren Renditen betrachtet werden.

Das Verständnis des Konzepts dieser Rückenwinde – ihrer Identität, wie sie zusammenwirken und in welchen Bereichen sie die größte Wirkung entfalten – stellt die Unternehmen vor die entscheidende Frage, nicht nur ob Automatisierung implementiert werden soll, sondern auch wann, in welchen Bereichen und in welcher Reihenfolge dies geschehen soll. Ziel dieses Leitfadens ist es, die Fakten zu untersuchen, die zu einem Anstieg der Investitionen in Automatisierung im Jahr 2025 und den Folgejahren führen, sowie wirtschaftliche Chancen in verschiedenen Branchen aufzuzeigen.

Die strukturellen Rückenwinde: Arbeit, Resilienz und das Ende der Auslagerung

Nicht die Technologie ist die größte treibende Kraft hinter Investitionen in Automatisierungsanlagen, sondern die Demografie. Die Zahl der qualifizierten Fertigungsarbeiter sinkt in allen wichtigen Produktionsregionen. Im Jahr 2011 erreichte die Zahl der chinesischen Arbeiter ihren Höhepunkt und begann zu fallen. Japan, Deutschland, Südkorea und viele Länder Osteuropas erleben einen ähnlichen Rückgang. Die noch beschäftigten Arbeiter erhalten höhere Gehälter und haben mehr Beschäftigungsmöglichkeiten als ihre Eltern. Eine Produktionsstätte mit manueller Montage hat heute Schwierigkeiten, Arbeiter aus der Nachbarschaft zu finden, steht jedoch im Wettbewerb mit Logistikunternehmen, Einkaufszentren und Anbietern der Gig Economy, die den Arbeitern klimatisierte Arbeitsplätze und flexible Arbeitszeiten bieten.

Laut McKinsey & Company und dem Material Handling Institute (MHI) ist die Antwort auf dieses Problem nicht die Automatisierung als Ersatz der Arbeitskraft, sondern die Nutzung der Automatisierung zur Stabilisierung der Belegschaft. Automatisierung bietet Herstellern die Möglichkeit, repetitive und hochpräzise Montagearbeiten mit weniger Bedienern durchzuführen. Sie ermöglicht es Organisationen auch, ihren verbleibenden Bedienern qualitativ hochwertigere Aufgaben zuzuweisen.

Angesichts des demografischen Engpasses erfolgt ein Umdenken in der Lieferkette. Mit den Unterbrechungen, die durch jahrelange Pandemie, geopolitische Spannungen und steigende Versandkosten verursacht wurden, beginnen viele Unternehmen, den Trend zum Reshoring und Nearshoring in die Tat umzusetzen, was bedeutet, die Produktion aus Übersee zurück nach Nordamerika und Europa zu verlagern. Dabei liegt der Vorteil des Reshorings nicht in den niedrigen Arbeitskosten, die den Grund für die Verlagerung der Produktion ins Ausland darstellen, sondern in der Produktivität, und das bedeutet in einer Hochlohnwirtschaft Automatisierung. Tatsächlich haben Unternehmen, die Automatisierung als Treiber des Reshorings betonen, laut der Reshoring Initiative in den letzten Jahren deutlich zugenommen.

Die technologischen Rückenwinde: Wenn die Werkzeuge ausgereift sind

Moderne automatisierte Maschinen sind Lichtjahre voraus gegenüber Maschinen aus dem Jahr 2005. Eine Kombination mehrerer technologischer Trends ermöglicht eine höhere Effizienz, Flexibilität und Erschwinglichkeit von automatisierter Montage und Prüfung:

• Vision- und KI-gestützte Inspektion. Ein Kamerasystem, das lernen kann, wie man eine fehlende Mikroschraube oder einen winzigen Riss in Keramik erkennt und das innerhalb von Stunden darauf trainiert werden kann, ein neues Produkt zu erkennen, anstatt wochenlang mit Regeln programmiert zu werden, hat die Wirtschaftlichkeit der Qualitätskontrolle verändert. Vision ist schnell und günstig genug geworden, um an jeder Station der Linie eingesetzt zu werden, anstatt nur am letzten Prüfort.
• Kollaborative und mobile Roboter. Ein Cobot, der in Zusammenarbeit mit einem menschlichen Arbeiter ohne Schutzkäfig arbeitet und innerhalb eines Tages von einer Aufgabe auf eine andere umkonfiguriert werden kann, stellt einen Durchbruch bei Investitionen in Automatisierung dar. Autonome mobile Roboter (AMRs), die sich ohne feste Routen durch eine Fabrik bewegen können, haben die automatisierte Materialhandhabung für mittelgroße Unternehmen erschwinglich gemacht, die sich keine Förderbandsysteme leisten können. Die von der International Federation of Robotics (IFR) bereitgestellten Daten zeigen, dass die Anzahl der kollaborativ arbeitenden Roboter und mobilen Roboter weltweit jedes Jahr zunimmt.
• Digital twins and virtual commissioning. Mit dem Aufkommen der Softwaretechnologie können Produktionslinien virtuell entworfen, getestet und simuliert werden, bevor Metallbearbeitung erfolgt. Das äußerst wichtige virtuelle Modell analysiert Engpässe und überprüft die Zykluszeiten. Es schult auch die Bediener im neuen System in einer virtuellen Umgebung, bevor die tatsächliche Produktionslinie installiert wird, wodurch die Inbetriebnahmezeit verkürzt und die Risiken einer fehlerhaften Linie minimiert werden.
• Standardisierte Daten und Integration. Industrielle Protokolle ermöglichen es einer SPS eines Anbieters, mit einem Roboter eines anderen Anbieters und einem Vision-System eines weiteren Anbieters zu kommunizieren — OPC UA, MQTT und PROFINET — haben sich so weit entwickelt, dass Multi-Vendor-Automatisierungslinien in Bezug auf Integrationsprobleme keine Albträume mehr sind. Daten, Rückverfolgbarkeit, Produktionsanalyse und Ferndiagnose können problemlos durch die Linie fließen, sodass sie gesteuert werden kann.

Die wirtschaftlichen Rückenwinde: Warum die Zahlen jetzt stimmen

Eine Investition in Automatisierungsmaschinen ist eine Kapitalentscheidung, und Kapitalentscheidungen werden durch Amortisation getrieben. Die Rückenwinde, die die Waage zugunsten der Automatisierung kippen, betreffen nicht nur das, was die Technologie leisten kann – sie betreffen die Kosten im Vergleich zu den Alternativen.

Wenn diese Ausgaben für die erwartete Lebensdauer der Maschinen, normalerweise acht bis fünfzehn Jahre für eine automatisierte Montage- und Prüflinie, zusammengefasst werden, überwiegen die Gesamtkosten pro hergestellter Einheit in der Regel die Automatisierung bei einer jährlichen Produktionsmenge von mehr als einigen hunderttausend Einheiten. Für sicherheitskritische Artikel, die einzeln geprüft werden, wie ein Leistungsschalter, ein Medizinprodukt oder ein Fahrzeugsensor, reicht die Einsparung durch eine einzige Garantieanspruch oder Rückruf aus, um die in die Automatisierung investierten Kapitalmittel zu rechtfertigen. Studien zur Fertigungsproduktivität, veröffentlicht von Deloitte und anderen Beratungsunternehmen, zeigen oft, dass Automatisierung und digitale Fertigung zweistellige Ergebnisse hinsichtlich Leistung, Erstdurchlaufquote und Gesamtanlageneffektivität erzielen.

Welche Branchen die stärksten Rückenwinde erfahren

Investitionen in Automatisierung sind sehr ungleich verteilt. Die günstigen Bedingungen sind am stärksten dort, wo die Produktion komplexe Prozesse umfasst, die Qualitätsanforderungen streng sind und der Umsatz ausreichend hoch ist, um die Investitionen zu decken. Zu den vielversprechendsten Branchen gehören:

• Elektrische Ausrüstung und Schutzschaltungen. Jeder Miniatur-Leistungsschalter, jeder Leistungsschalter im Gehäuse und jeder Fehlerstromschutzschalter muss einzeln kalibriert und getestet werden, um internationale Sicherheitsstandards zu erfüllen. Die manuelle Kalibrierung ist langsam und variabel. Automatisierte Kalibrier- und Prüflinien – wie die von Benlong Automation entworfenen und gebauten – kalibrieren jeden Schalter nach seiner veröffentlichten Zeit-Strom-Kennlinie, speichern die Kalibrierdaten mit einer Seriennummer und lehnen jede Einheit ab, die außerhalb des Spezifikationsfensters liegt. Dies ist keine Option für einen Hersteller, der eine Zertifizierung für Exportmärkte anstrebt; es ist eine Anforderung. Benlongs MCB-Automatisierungslinie und MCCB-Automatisierungslinie sind speziell für diese Anwendung konfiguriert und integrieren Teilezuführung, Montage, Kalibrierung, Prüfung, Markierung und Sortierung in einen einzigen, datenverbundenen Ablauf.
• • Automobil- und Elektrofahrzeuge.Der Umstieg auf Elektroautos hat eine ganz neue Reihe von Montageprozessen mit sich gebracht – einschließlich der Stapelung von Batteriemodulen, der Haarspulenwicklung von Statoren und der Montage von Hochvoltsteckverbindern – die von Anfang an automatisiert werden. Es gibt jedoch keine altmodischen manuellen Linien zu ersetzen; Automatisierung ist seit dem ersten Tag im Produkt und Prozess angelegt.
  • Medizinische Geräte und Pharmazeutika. Der Prozess der automatisierten Spritzenbefüllung, der Montage von Inhalatoren und der Verpackung von Diagnostikkits kombiniert Hochleistungsmechanik mit 100%-Vision-Inspektion und allen Informationen zur Gerätehistorie. Gemäß den regulatorischen Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit ist Automatisierung zur Standardoption geworden und nicht nur ein Upgrade.
  • Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung. Die automatisierten Prozesse für Befüllung, Verschließung, Etikettierung und Palettierung werden von Sauberkeit, Geschwindigkeit und den Schwierigkeiten bei der Beschäftigung von Arbeitskräften unter kalten und feuchten Bedingungen beeinflusst. Die Vorteile sind die Verfügbarkeit von Arbeitskräften und die Einhaltung von Lebensmittelsicherheitsvorschriften.

  Automatisierung vs. manuelle Montage: Wann der Übergang stattfindet

  Automatisierung ist nicht für alle Branchen und alle Hersteller geeignet. Die Schwelle – die Menge an Waren und Produktstabilitätsniveaus, ab der es kosteneffektiv wird, Automatisierung einzuführen – variiert je nach Komplexität und Arbeitskosten in jeder Region. Ein einfaches Produkt mit wenigen Komponenten und geringer Fehlerwahrscheinlichkeit kann manuell hergestellt werden, bis mehr als 100.000 Stück pro Jahr produziert werden. Für komplexere Produkte mit hohem Fehlerrisiko und strengen Zertifizierungsprozessen – z. B. Leistungsschalter und Schütze – wird die Schwelle oft weit unter 50.000 Stück erreicht. Die Entscheidung ist nicht einfach. Einige Hersteller möchten möglicherweise bei halbautomatisierten Prüf- und Inspektionsprozessen bleiben und die manuelle Montage beibehalten. Die Automatisierungsgrade und die Anzahl der automatisierten Arbeitsstationen werden im Produktionsverlauf zunehmen. Benlong Automation hat bereits eine Produktlinie entwickelt, die zur schrittweisen Integration der Automatisierung passt, beginnend mit der Installation halbautomatisierter Qualitätskontrollarbeitsstationen und mit der Möglichkeit zukünftiger Anpassungen der Produktionslinie. Unser Leitfaden zu Was ist eine automatische MCB-Testlinie? erklärt die einzelnen Stationen und wie sie verbunden sind.

Der Nachhaltigkeits-Rückenwind

Nachhaltigkeit ist eine aufkommende positive Kraft, die an Dynamik gewinnt. Automatisierte Linien verbrauchen weniger Energie als ihre manuellen Gegenstücke – sie sind nicht unbedingt effizientere Maschinen, aber sie produzieren ihre Produkte schneller, mit minimalem Fertigungsabfall und benötigen weniger Platz. Die Informationen, die von der automatisierten Linie gesammelt werden, werden verwendet, um Nachhaltigkeitsberichte zu erstellen, die bei Kunden, Investoren und Regulierungsbehörden zunehmend gefragt sind. Ein Hersteller, der die Energie- und Materialaufwendungen für die Produktion jedes Produkts nachweisen kann, wird in der Lage sein, im Umfeld von CO2-Grenzanpassungen und Berichterstattung über Emissionen in der Lieferkette besser zu konkurrieren.

Häufig gestellte Fragen

Was ist Automatisierungsmaschinenbau?

Automatisierungsmaschinenbau Automatisierung bezieht sich auf die Konstruktion und Herstellung von Systemen – Montagelinien, robotergestützte Arbeitszellen, Testmethoden, Förderbänder – die Fertigungsaufgaben mit wenig oder keiner menschlichen Intervention ausführen. Es umfasst alles von einem eigenständigen automatisierten Teststand bis hin zu einer vollständig integrierten Produktionsmontagelinie.

Was ist ein Beispiel für automatisierte Maschinen?

Ein typisches Beispiel ist eine automatische MCB-Kalibrierungs- und Testlinie. In einer MCB-Kalibrierungs- und Testlinie wird alles automatisch und ohne Eingreifen des Bedieners durchgeführt.

Wer sind die Big 4 in der Industrie-Robotikbranche?

Der Name der “Big Four” in der Industrierobotik bezieht sich auf FANUC (Japan), ABB (Schweden/Schweiz), KUKA (Deutschland und jetzt Teil der Midea Group) und Yaskawa (Japan). Sie sind die vier führenden Unternehmen bei der Herstellung von Industrieroboterarmen, die weltweit für Schweißen, Lackieren, Montage und Materialhandling eingesetzt werden.

Welche vier Arten der Automatisierung gibt es?

Feste (harte) Automatisierung für hochvolumige Einproduktbetriebe, programmierbare Automatisierung für Chargenprozesse, flexible (weiche) Automatisierung für Mischproduktbetriebe und integrierte automatisierte Systeme, bei denen die gesamte Fabrik datenvernetzt und computerkontrolliert ist, sind die vier Grundtypen der Automatisierung.

Referenzen

• McKinsey & Company – Die Zukunft der Fertigung und Automatisierung. Forschung zu den Auswirkungen von Automatisierung auf Produktivität und Qualität sowie zu den arbeitsmarktbezogenen Treibern von Investitionen.
• Reshoring Initiative – Jährliche Daten zu Reshoring und Automatisierung. Daten und Analysen zur Rolle der Automatisierung bei der Rückverlagerung der Fertigung nach Nordamerika und Europa.
• International Federation of Robotics (IFR) – World Robotics Report. Jährliche Daten zu globalen Roboterinstallationen, kollaborativen Robotern und Automatisierungsdichte nach Ländern.
• Material Handling Institute (MHI) – Jährlicher Branchenbericht. Daten zu Automatisierungsinvestitionstrends im Materialhandling und in der Logistik.
• Deloitte – Digitale Fertigung und die Zukunft der Industrie. Forschung zur wirtschaftlichen Begründung für Automatisierung und den Produktivitätsgewinnen früher Anwender.

Der Automatisierungsmaschinenbauindustrie profitiert von einer Reihe von strukturellen, nicht zyklischen Rückenwinden. Arbeitskräfte werden nicht zahlreicher. Qualitätsstandards werden nicht gelockert. Lieferzeiten verlängern sich nicht, um manuelle Prozesse zu berücksichtigen. Die Hersteller, die jetzt in automatisierte Montage, Kalibrierung und Prüfung investieren – sei es eine vollständig integrierte Linie oder eine einzelne halbautomatische Kalibrierbank – erwerben die Kapazität, die Konsistenz und die Daten, die die wettbewerbsfähige Fertigung im kommenden Jahrzehnt definieren werden. Benlong Automation entwirft und baut diese Ausrüstung für den Bereich der elektrischen Fertigung, weil die Rückenwinde wehen, und die Fabriken, die sie nutzen, werden diejenigen sein, die weiterhin Aufträge gewinnen, wenn sich der Wind unvermeidlich dreht.