Ein echtes Dilemma in der Fertigung: “Unser Unternehmen ist auf die manuelle Montage von über 500.000 elektrischen Bauteilen angewiesen, mit einer geschätzten Fehlerrate von 2,51 TP3T, und hat derzeit Schwierigkeiten, die Produktion auszuweiten. Da wir von der Geschäftsleitung aufgefordert wurden, eine automatisierte Produktionslinie einzuführen, benötigen wir Unterstützung bei der Planung des Projekts (z. B. hinsichtlich der Art der einzusetzenden Anlagen, der Lieferanten und der zu erwartenden Rendite).” – Betriebsleiter eines mittelständischen Elektroherstellers

Eine automatisierte Produktionslinie ist eine Abfolge von automatisierten Maschinen, Förderbändern, Robotern und Steuerungssystemen, die den Fertigungsprozess mit minimalem menschlichen Eingriff durchführen. Einkäufer in Branchen wie der Automobilindustrie, der Niederspannungstechnik, der Unterhaltungselektronik oder der Verpackungsindustrie werden bei der Auswahl einer automatisierten Produktionslinie direkte Auswirkungen auf ihren Gesamtdurchsatz, die Produktqualität, die Arbeitskosten und die Einhaltung von Vorschriften feststellen. Dieser Leitfaden bietet einen Überblick darüber, was eine automatisierte Produktionslinie ist, welche Arten von automatisierten Produktionslinien es gibt, welche Kriterien für die Auswahl einer Lösung wichtig sind, welche Vorteile der Einsatz automatisierter Produktionslinien bietet und beantwortet viele häufige Fragen von Einkäufern, damit Sie beim Kauf einer automatisierten Produktionslinie eine fundierte Entscheidung treffen können.

Dieser Leitfaden behandelt:

• Was ist eine automatisierte Produktionslinie? (Definition & Kernkomponenten)
• 4 Haupttypen von Automatisierungssystemen (fest, programmierbar, flexibel, integriert)
• Wichtige Kaufkriterien: Volumen, Produktmix, Rückverfolgbarkeit, ROI
• Neue Trends: AGVs, Dark Factories und RPA-Tools
• Vor- und Nachteile automatisierter Produktionslinien
• Fallstudie aus der Praxis: Automatisierung einer MCB-Montagelinie
• Häufig gestellte Fragen von Käufern und Ingenieuren
• Wie man den richtigen Automatisierungspartner auswählt

1. Was ist eine automatisierte Produktionslinie? (Einfache Erklärung)

Eine Fertigungsanlage, die als automatisierte Produktionslinie bekannt ist, führt Rohmaterialien oder Teile an einem Ende zu und gibt fertige Produkte am anderen Ende aus. Die meisten Zwischenschritte wie Montage, Prüfung, Schweißen und Verpackung werden durch Maschinen, Roboter und Fördermittel automatisiert und von einem zentralen Steuerungssystem (z. B. SPS, PC oder MES) geregelt. Menschliche Bediener übernehmen in der Regel nur das Beladen, die Wartung und die Bearbeitung von Störungen.

Eine automatisierte Montagelinie für Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) umfasst mindestens: automatische Zuführung, Kontaktnietmaschine, Thermomessschieber, Magnetauslöserprüfer, Lasermarkierung, Sortierung und Verpackung. Der gesamte Prozess läuft vollautomatisch ab, mit einer Zykluszeit von ca. 2–3 Sekunden pro Einheit und einer Fehlerrate von unter 0,11 TP3T.

2. Die 4 Arten der Automatisierung (und welche zu Ihrer Fabrik passt)

Alle Käufer sollten wissen, dass Automatisierung nicht einheitlich und für alle Kunden geeignet ist. Die vier Standardklassifizierungen der Automatisierung nach Produktionsmenge und Produktvielfalt sind:

• Feste (harte) Automatisierung: Geeignet für die Produktion großer Stückzahlen eines einzelnen Produkts (z. B. 10 Millionen identische Leitungsschutzschalter pro Jahr). Hohe Anfangsinvestition; niedrigere Stückkosten über einen längeren Zeitraum; hohe Einrichtungskosten. Am besten geeignet, wenn das Produkt einen langen Lebenszyklus und eine stetige Nachfrageprognose aufweist.
• Programmierbare Automatisierung: Geeignet für Serienfertigungslinien; die Montageanordnung ist flexibel genug, um die Programmierung für verschiedene Fertigprodukte (z. B. einpoliger Leitungsschutzschalter vs. vierpoliger Leitungsschutzschalter) mit moderaten Ausfallzeiten (1–2 Stunden) zu ändern. Sie eignen sich gut für den Einsatz in Umgebungen mit hohem Durchsatz und geringer Produktvielfalt.
• Flexible (sanfte) Automatisierung: Eine Art programmierbarer Automatisierung, die einen schnellen Produktwechsel ermöglicht (in der Regel unter fünf Minuten). Dies ist ideal für Anwender mit hohem Mischbedarf und begrenzter Produktionsmenge, beispielsweise beim Aufbau einer IoT-fähigen Smart-MCB-Linie, die verschiedene Nennleistungen und Kommunikationsmöglichkeiten mit anderen Geräten erfordert.
• Integrierte Automatisierung: Mehrere automatisierte Produktionsprozesse (Montage, Laufradfertigung, Dichtungen und Teileprüfung) sind in einem vollständig koordinierten System mit zentralisierter Datenverwaltung (MES) integriert. Dieses System wird typischerweise in Großfabriken eingesetzt, die vollautomatisch und ohne menschliches Eingreifen arbeiten können.

3. Wichtige Überlegungen des Käufers vor dem Kauf einer automatisierten Produktionslinie

Bei der Suche nach Lösungen für automatisierte Produktionslinien sollten Sie die folgenden Fragen berücksichtigen und die Lieferanten nach entsprechenden Daten fragen:

• Produktionsvolumen: Die Größe Ihres Produktionsvolumens (z. B. < 500.000; 500.000 – 2 Millionen; > 2 Millionen) hilft bei der Entscheidung, in welche Art von Automatisierung Sie investieren sollten, z. B. fest, programmierbar oder flexibel.
• Produktmix und Umstellungshäufigkeit: Wie viele verschiedene Produkttypen (z. B. ein, zwei, drei, vier usw.) verarbeiten Sie insgesamt pro Schicht? Falls Sie mehr als zwei Produktwechsel pro Schicht durchführen müssen, sollten Sie über die Investition in flexible, automatisierte Anlagen nachdenken, die Rezepturen in weniger als fünf Minuten umstellen können.
• Qualitäts- und Rückverfolgbarkeitsanforderungen: Verlangen Ihre Kunden (z. B. ABB und Schneider Electric) von Ihnen Testdaten für jede einzelne Einheit? Vollautomatisierte Produktionslinien mit integrierten Teststationen und Netzwerkanbindung an das Gebäudemanagementsystem bieten vollständige Rückverfolgbarkeit – die zur Einhaltung der IEC/UL-Normen erforderlich ist.
• Raumaufteilung und Layout: Wie groß ist Ihre verfügbare Produktionsfläche (handelt es sich beispielsweise um eine kleine Fabrik, die eine kompakte modulare Fertigungslinie benötigt, oder um eine kleine Fabrik, die miniintegrierte Maschinen einsetzen würde)?
• ROI und Amortisationszeit: Um die Amortisationszeit zu ermitteln, teilen Sie die Gesamtinvestition durch die jährlichen Einsparungen aus geringerem Arbeitsaufwand, weniger Ausschuss und weniger Gewährleistungsansprüchen. Elektrische Komponentenlinien amortisieren sich typischerweise innerhalb von 6 bis 14 Monaten.

4. Neue Automatisierungstechnologien, die Käufer kennen sollten

Moderne automatisierte Fertigungslinien beinhalten zahlreiche Spitzentechnologien, die folgende Auswirkungen für die Verbraucher haben können:

• AGV (Automatisiertes Fahrerloses Fahrzeug)Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind mobile Fahrzeuge, die den Materialtransport zwischen verschiedenen Bereichen wie Arbeitsplätzen und Produktionslinien unterstützen. FTS liefern Rohmaterialien an unterschiedliche Stellen einer automatisierten Montagelinie und holen Fertigwaren ab, wodurch der Bedarf an Gabelstaplern für den manuellen Transport reduziert wird.
• Dunkle Fabrik (Fertigung ohne Beleuchtung)Eine automatisierte Fabrik arbeitet ohne menschliche Anwesenheit und sogar ohne Licht, da Roboter und Förderbänder im Schutze der Dunkelheit ihren Dienst tun. In China gibt es bereits einige Beispiele für vollautomatisierte Dunkelfabriken (insbesondere in der Elektronik- und Automobilzulieferindustrie), doch benötigen solche Anlagen einen sehr hohen Automatisierungsgrad, um effektiv zu arbeiten. Die meisten Unternehmen, die den Kauf einer Dunkelfabrik erwägen, beginnen typischerweise mit einer Arbeitszelle, die teilautomatisiert und teils unter normalen Arbeitsbedingungen (mit Licht) betrieben wird, und streben dabei vollautomatisierte Technologielösungen innerhalb der Dunkelfabrik an.
• RPA (Robotic Process Automation)In einer automatisierten Produktionslinie bezeichnet man mit „Robotern“ Software-Bots, die Aufgaben wie Dateneingabe, Berichtserstellung und Qualitätsdatenerfassung übernehmen (keine physischen Roboter). Beispielsweise kann RPA-Software eingesetzt werden, um Testergebnisse von der SPS an das MES zu übertragen, SPC-Diagramme zu generieren und Warnmeldungen zu versenden.
• IIoT und FerndiagnoseCloudbasierte Maschinen ermöglichen es den Herstellern, die Nutzung ihrer Produktionslinien zu verfolgen, notwendige Wartungsarbeiten vorherzusehen und Störungen aus der Ferne zu beheben – all dies trägt dazu bei, Produktionsausfälle zu minimieren.

5. Vor- und Nachteile automatisierter Produktionslinien (Zusammenfassung aus Käufersicht)

6. Reales Kundenbeispiel: Automatisierte Produktionslinie für elektrische Bauteile

Zielsetzung: Fertigung, Montage und Prüfung von 2 Millionen Teilen pro Jahr für einen führenden chinesischen Hersteller von Leitungsschutzschaltern (MCBs). Herausforderungen: Manuelle Montage und Prüfung führten zu einer Fehlerrate von 1,21 TP3T, fehlender Produktrückverfolgbarkeit und hoher Personalfluktuation. Lösung: Eine flexible, automatisierte Produktionslinie durch Integration von:

• Automatisches Handhabungs- und Zuführsystem
• Sechs-Stationen-Montage (Nieten, Federeinsetzen, Bogenrutschenmontage)
• Thermische Kalibrierung und magnetische Auslöseprüfung im laufenden Betrieb
• Lasermarkierung und Sichtprüfung
• MES-Daten-Upload für jeden Leistungsschalter

Ergebnisse nach 6 Monaten:

• Die Fehlerrate wurde von 1,2% auf 0.07%
• Der Durchsatz wurde von 400 Einheiten/Schicht auf 2.000 Einheiten/Schicht
• Die Anzahl der Bediener wurde von 12 auf 2 Bediener pro Schicht reduziert.
• Amortisationszeitraum 8 Monate

7. Häufig gestellte Fragen (FAQ) für Käufer

Was ist eine automatisierte Produktionslinie?

Ein automatisiertes Fertigungssystem umfasst vernetzte Maschinen, Förderbänder und Steuerungsinstrumente zur Herstellung von Produkten mit minimalem oder gar keinem menschlichen Eingriff mithilfe einer oder mehrerer Maschinen. Durch den Einsatz eines automatisierten Fertigungssystems zur Produktion großer Mengen gleichbleibender, qualitativ hochwertiger Teile lassen sich Fertigprodukte kostengünstiger herstellen als mit herkömmlichen manuellen Fertigungsmethoden.

Was ist eine vollautomatische Produktionslinie?

Die vollautomatische Produktionslinie benötigt außer dem Einlegen der Rohmaterialien und der Wartung der Anlagen keine manuelle Bedienung. Alle Arbeitsschritte entlang der Produktionslinie (vom Materialeinlauf bis zum fertigen Produkt) erfolgen vollautomatisch, wobei häufig ein Roboter die Komponenten zwischen den einzelnen Arbeitsschritten transportiert. Darüber hinaus verfügen vollautomatische Produktionslinien über integrierte Qualitätskontrollstationen, die fehlerhafte Teile erkennen und aussortieren, bevor die Produktion gestoppt wird.

Was ist ein AGV in der Fertigung?

Ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) ist ein autonomer Roboter, der einem vorgegebenen Pfad folgt. Dabei nutzt er eines von drei Verfahren: markierte Pfade (Linien), Magnetstreifen oder Laser-/Bildverarbeitung (autonome Navigation). Ein FTF kann leere Paletten bereitstellen, Komponenten liefern und Fertigwaren von einer automatisierten Montagelinie entnehmen. Dadurch werden manuelle Tätigkeiten im Zusammenhang mit Gabelstaplern und der Materialhandhabung reduziert.

Welche vier Arten der Automatisierung gibt es?

Vier Arten der Automatisierung:
1. Typ: Feste (harte) Automatisierung = (Einzelprodukt, hohes Volumen)
2. Typ: Programmierbare Automatisierung = (Stapelverarbeitung)
3. Typ: Flexible (weiche) Automatisierung = (Schneller Wechsel zwischen mehreren Produktvarianten)
4. Typ: Integrierte Automatisierung = (Mehrere automatisierte Linien werden zu einem Arbeitsgang/Fabriksystem kombiniert/synchronisiert)

Gibt es Chinas Schattenfabriken wirklich?

Tatsächlich gibt es in China eine Reihe von unbemannten “Dark Factorys” – darunter die digitale Fabrik von Siemens in Chengdu und mehrere Elektronikhersteller. Diese Fabriken erfordern jedoch alle eine vollständige Automatisierung, etablierte Prozesse und hohe Investitionen für den Start. Daher beginnen die meisten potenziellen Käufer mit einer teilautomatisierten oder flexiblen Produktionslinie, bevor sie schließlich auf vollautomatisierte Produktion umstellen.

Welche vier Produktionsarten gibt es?

Es gibt vier Hauptkategorien der Fertigungsleistung: Einzelfertigung – geringe Stückzahlen, hohe Produktvielfalt; Chargenfertigung – mittlere Stückzahlen; Massenfertigung – hohe Stückzahlen; und kontinuierliche Fertigung – extrem hohe Stückzahlen. Automatisierte Linien eignen sich in der Regel am besten für die Massenproduktion und die kontinuierliche Fertigung von Gütern; flexible Linien hingegen können die Chargenfertigung mit hoher Produktvielfalt und einfachen Produktwechseln ermöglichen.

Was sind die drei wichtigsten RPA-Tools?

RPA-Tools (Robotic Process Automation) sind keine physischen Roboter, sondern Softwareprogramme. Zu den drei bekanntesten RPA-Plattformen gehören UiPath, Automation Anywhere und Blue Prism. Branchen wie die Fertigungsindustrie nutzen RPA-Tools, um Testinformationen von SPSen in MES-Systeme zu übertragen, Qualitätsberichte zu erstellen und Lagerbestände automatisch zu aktualisieren. Für die physische Materialhandhabung wird RPA jedoch nicht eingesetzt.

Was sind die Vor- und Nachteile der automatisierten Produktion?

Vorteile: Hoher Durchsatz bei gleichbleibender Qualität, geringe Arbeitskosten pro Einheit, Rückverfolgbarkeit, verbesserte Sicherheit. Nachteile: Hohe Anfangsinvestition mit längerer Vorlaufzeit; erfordert qualifiziertes Fachpersonal; geringere Flexibilität bei extrem niedrigen Stückzahlen.

Was bedeutet automatisierte Produktionslinie?

Eine automatisierte Produktionslinie, bei der die meisten Arbeitsgänge (Montage, Inspektion, Prüfung und Materialhandhabung) von Maschinen unter automatisierter Steuerung und nicht von Menschen ausgeführt werden, wird oft als ‘automatisierte’ oder ‘automatisierte Produktionslinie’ bezeichnet. Ein Beispiel hierfür wäre eine automatisierte Nietzelle; jedoch kann auch eine vollständige Anlage aus miteinander verbundenen Maschinen, die eine Abfolge von Arbeitsgängen gewährleisten, als automatisierte Linie gelten.

8. Wie man den richtigen Lieferanten für automatisierte Produktionslinien auswählt

Nachdem Sie Ihr Produkt, die Menge und Ihr Budget festgelegt haben, bewerten Sie die Lieferanten anhand folgender Kriterien:

• BranchenerfahrungHaben Sie im Hinblick auf Ihre spezifischen Produktkategorien (z. B. Leistungsschalter, Relais und/oder Schalter) Referenzen angegeben?
• AnpassungsmöglichkeitenKönnen sie Vorrichtungen und Teststationen speziell für Ihr Produkt entwerfen?
• Einhaltung der StandardsEntspricht ihre Produktlinie den IEC-, UL- oder anderen erforderlichen Normen?
• DatenintegrationKönnen sie MES/ERP-Konnektivität (OPC UA, Modbus TCP usw.) bereitstellen?
• KundendienstWelche Garantie, welche Verfügbarkeit von Ersatzteilen und welche Ferndiagnosemöglichkeiten bieten sie an?

Fordern Sie eine Machbarkeitsstudie an oder lassen Sie eine Testversion erstellen. Ihr gewählter Anbieter (Benlong Automation) prüft Ihre Geräte mit seinen Prüfgeräten und erstellt Ihnen einen ausführlichen Bericht, damit Sie vor Ihrer endgültigen Entscheidung über Art und Menge der gewünschten Produkte eine fundierte Entscheidung treffen können.

Die Kenntnis Ihres Produktionsvolumens, Ihres Produktmixes und Ihrer Qualitätsanforderungen sowie Ihres Budgets sind entscheidend für die Auswahl der richtigen automatisierten Produktionslinie. Es gibt vier Automatisierungsklassen (fest, programmierbar, flexibel, integriert), die sich im Verhältnis zwischen Durchsatz und Flexibilität unterscheiden. Zusätzliche Technologien wie fahrerlose Transportsysteme (AGVs), Dark Factories und robotergestützte Prozessautomatisierung (RPA) bieten weitere Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung. Jede dieser Optionen muss jedoch individuell auf Ihre Bedürfnisse abgestimmt werden. Automatisierte Linien bieten nachweisliche Vorteile, darunter Fehlerraten von typischerweise unter 0,11 TP3T, einen 25- bis 30-mal höheren Durchsatz als bei manueller Fertigung und eine Amortisationszeit von in der Regel 14 Monaten. Um die passende Lösung zu finden, sollten Sie die Checkliste und die FAQs des Einkäufers nutzen und jede potenzielle Lösung stets anhand eines Tests mit Ihrem eigenen Produkt evaluieren.

BenLong Automation hat automatisierte Produktionslinien für Leitungsschutzschalter (MCB), Motorschutzschalter (MCCB), Leistungsschalter (ACB), Schütze, Schalter und Überspannungsschutzgeräte entwickelt und implementiert. Kontaktieren Sie einen unserer Ingenieure für eine kostenlose Erstberatung und eine individuelle ROI-Berechnung.