Nachweis manueller oder halbautomatisierter Fertigungsprozesse

Der Einkaufsleiter eines europäischen Elektrogroßhändlers besuchte die Fabrik eines neuen potenziellen Lieferanten für Leistungsschalter. Anstatt nach Firmenbroschüren zu fragen, bat er darum, die Produktionshalle zu besichtigen. Innerhalb von weniger als zehn Minuten konnte er erkennen, dass die manuelle Kalibrierung der thermischen Auslöseeinheiten von Arbeitern durchgeführt wurde und dass eine ganze Reihe von thermischen Auslöseeinheiten manuell montiert wurde. Die Fabrik war überwiegend manuell betrieben, und ein zweiter Besuch in einer konkurrierenden Fabrik zeigte eine völlig andere Szene: Ein Bediener setzte Gehäuse für Leistungsschalter in eine Vorrichtung ein, und dann wurde der gesamte Prozess automatisiert. Dies zeigt, wie sich manuelle und halbautomatisierte Produktionsprozesse unterscheiden.

Definition von manueller und halbautomatisierter Produktion

Bevor man die Beweise bestimmen kann, sind präzise Definitionen erforderlich. Ein manueller Prozess ist mit menschlichem Aufwand bei der Durchführung jeder Tätigkeit verbunden; Laden, Arbeiten, Überwachen und Entladen. Die Effektivität jedes Prozesses hängt von der Leistung des Arbeiters ab. In einem halbautomatisierten Prozess werden die entscheidenden und komplexen Schritte wie Schweißen, Dosieren, Schalten und Prüfen automatisiert, während der menschliche Arbeiter alles andere übernimmt, wie Laden, Entladen und Transportieren der Teile. Während die Maschine den Prozess durchführt, muss der menschliche Bediener die Zuführung bereitstellen und das Produkt entgegennehmen. Die Unterscheidung hängt nicht davon ab, ob Maschinen oder Computersysteme verwendet werden, sondern ob die Ausrüstung angemessen gesteuert wird.
Ein manueller Arbeiter verwendet einen herkömmlichen Drehmomentschlüssel. Ein halbautomatischer Bediener übergibt Teile an ein automatisches System, das Vorgänge wie das Anlegen des kalibrierten Drehmoments durchführt, dokumentiert und fehlerhafte Verbindungen automatisch aussortiert. Für einen umfassenderen Überblick über Automatisierungsgrade siehe unseren Leitfaden zu Was ist Automatisierung? liefert den grundlegenden Kontext.

Die sichtbaren Beweise: Wie man einen manuellen Prozess erkennt

Eine manuelle Montagelinie kann anhand mehrerer physischer und betrieblicher Indikatoren identifiziert werden. Auf dem Shopfloor gibt es Arbeitsstationen ohne SPS-Bildschirm, HMI oder pneumatische bzw. Servoantriebe, die jedoch mit Handwerkzeugen, Vorrichtungen und Halterungen ausgestattet sind. Der Bediener bestimmt die Geschwindigkeit und Qualität der Produktion. Die Qualitätskontrolle erfolgt hauptsächlich nach dem Prozess; daher ist ein separater Prüfer verfügbar, der eine Stichprobe der fertigen Produkte überprüft, und die Daten werden, falls erfasst, auf Papier gespeichert. Der Wechsel von einem Produkttyp zu einem anderen erfordert Schulungen der Arbeiter und nicht die Änderung von Produktionsparametern.

In einer manuellen Kalibrierzelle für Mini-Leistungsschalter sind die Handlungen des Technikers deutlich: Er legt einen Schraubendreher auf eine Einstellschraube eines Bimetallstreifens, blickt auf ein analoges Amperemeter und stellt einen Variac ein, um den Strom anzulegen. Die Kalibrierkurve wird nicht digital erfasst und die Auslösezeit wird mit einer Stoppuhr oder einem einfachen Timer bestimmt. Diese Methode kann zu einem funktionierenden Schalter führen, aber die Genauigkeit der Messungen hängt davon ab, die Hand ruhig zu halten und Ermüdung zu vermeiden. Das Vorhandensein oder Fehlen einer geschlossenen Regelung im Prozess ist ein Hinweis auf die manuelle Natur des Prozesses.

Die sichtbaren Beweise: Wie man einen halbautomatischen Prozess erkennt

In einem halbautomatischen Fertigungsprozess wird eine andere Reihe von Indikatoren verwendet. Jede Einheit verfügt über eine SPS, einen HMI-Monitor und eine Form der Mechanisierung, dargestellt durch Zylinder, Motoren oder Roboterarme. Der Bediener legt das Produkt in das Gerät, startet den Prozess mit einem Lichtvorhang oder einer Zwei-Hand-Bedienung, und die Ausrüstung führt den Schritt aus. Das grüne Licht bedeutet, dass der Prozess erfolgreich ist, während das rote Licht einen Fehler anzeigt. Prozessdaten wie Drehmoment, Druck, Zyklusdauer und Kalibrierdaten werden erfasst und mit einer eindeutigen Nummer gespeichert. Die Technologie ermöglicht das Ändern von Rezepten über das HMI.

Der halbautomatische MCB-Kalibrierstand, hergestellt von Benlong Automation, verdeutlicht auf sehr einfache Weise die eigentliche Natur der Automatisierung des Kalibrierkonzepts. Der Kalibrierprozess wird wie folgt durchgeführt. Zuerst setzt der Bediener einen MCB in eine Vorrichtung ein. Die Ausrüstung legt automatisch Überlast- oder Kurzschlussstrom an, misst die Auslösezeit in Millisekunden und stellt die Kalibrierschraube mit einem motorgetriebenen Gerät ein. Das Ergebnis der Kalibrierung wird aufgezeichnet, und der MCB wird entweder freigegeben oder verworfen. Dieser halbautomatische Prozess kann folgendermaßen beschrieben werden: Der Bediener ist für die Materialhandhabung verantwortlich, während alles andere automatisch erfolgt. Benlongs halbautomatische thermische Kalibrierbank für MCB und Prüfstand für magnetische Auslöser sind Beispiele für diesen Ansatz, der von Herstellern, die von manueller zu kontrollierter, dokumentierter Produktion wechseln, weit verbreitet verwendet wird.

Datenpfade: Der papierlose Nachweis des Automatisierungsgrades

Das größte Anzeichen dafür, ob ein Prozess manuell oder halbautomatisiert ist, liegt außerhalb der Ausrüstung selbst. Bei manuellen Prozessen bleiben kaum binäre Daten zurück. Qualitätsaufzeichnungen werden handschriftlich erstellt, sind unvollständig und im Allgemeinen nicht mit einzelnen Geräten verknüpft. Halbautomatische Prozesse hingegen erfüllen alle Datenanforderungen. Das Ergebnis jedes Zyklus wird aufgezeichnet; wenn ein Leistungsschalter um 10:42 Uhr an einer bestimmten Station kalibriert wurde, zeigt ein entsprechender Datensatz den Wert des Kalibrierstroms, die Auslösezeit und ob der Test bestanden oder nicht bestanden wurde. Diese Aufzeichnungen ermöglichen es Herstellern, ihre Produkte zu zertifizieren, Garantieprobleme zu analysieren und die Qualität kontinuierlich zu verbessern. Für Einkäufer, die einen Lieferanten bewerten, ist die Fähigkeit, für jede Seriennummer aus einer Charge einen Kalibrierbericht bereitzustellen, eines der stärksten Beweise für Prozesskontrolle. Ein von McKinsey & Company veröffentlichtes Branchenforschungspapier betont immer wieder, dass die Datenerfassung und digitale Rückverfolgbarkeit der Hauptunterschied zwischen einfach automatisierten und wettbewerbsfähigen Industrien ist.

Warum die Unterscheidung wichtig ist: Qualität, Kosten und Marktzugang

Nachweis der Nützlichkeit manueller oder halbautomatisierter Produktionsprozesse und deren Auswirkungen auf Geschäftsergebnisse. Bei manueller Kalibrierung sind die hergestellten Leistungsschalter im Allgemeinen funktionsfähig, unterscheiden sich jedoch leicht von Einheit zu Einheit, da der Kalibrierprozess von den ausführenden Technikern abhängt. Während dies auf heimischen Märkten, auf denen lockere Vorschriften gelten, keine Probleme darstellen mag, kann es beim Export von Waren problematisch sein, insbesondere wenn IEC- oder UL-Zertifizierungen erforderlich sind. Im Gegensatz dazu beinhaltet der halbautomatisierte Produktionsprozess die Einstellung jedes Produkts auf einen vordefinierten Kalibriermodus, der unabhängig vom ausführenden Bediener reproduzierbar ist. Infolgedessen verbessern sich die Fehlerquoten, der Ausschuss wird reduziert und der Kundenkreis der Fabrik erweitert sich um Verbraucher, die Produkte ohne entsprechende Dokumentation und Zertifizierung nicht akzeptieren. Wie von Deloitte angegeben, führt die Investition in halbautomatisierte Anlagen innerhalb von 12-24 Monaten aufgrund von Kosteneinsparungen und gesteigertem Umsatz zur Kapitalrendite.

Vom Nachweis zur Handlung: Der Weg zur Automatisierung

Die Identifizierung der Indikatoren manueller oder halbautomatischer Prozesse ist die erste Phase. Der nächste Schritt besteht darin, die zu ergreifenden Maßnahmen zu bestimmen. Viele Hersteller entscheiden sich für eine schrittweise Prozessimplementierung; die wichtigsten Qualitätsprozesse werden zunächst automatisiert, während der Materialhandhabungsprozess manuell erfolgt. Diese Vorgehensweise senkt die Anfangsinvestitionen, verringert Risiken und sorgt für schnelle Verbesserungen in der Produktqualität und der Dokumentation. Steigt die Produktion, erfordert die Materialhandhabung Automatisierung, und diese Stationen können verbunden werden, um eine vollständig automatisierte Linie zu schaffen. Die Lösung von Benlong Automation basiert auf diesem phasenweisen Ansatz. Ein Hersteller kann mit einer eigenständigen halbautomatische Montageanlage für einen bestimmten Prozessschritt beginnen und diese später in eine vollständige MCB-Automatisierungslinie mit automatischer Zuführung, Prüfung und Markierung integrieren. Die Belege der anfänglichen halbautomatisierten Investition – die Prozessdaten, die reduzierte Fehlerquote, das Vertrauen in die Zertifizierung – werden zur Rechtfertigung des nächsten Schrittes.

Häufig gestellte Fragen

Was sind einige Beispiele für automatisierte Fertigung?

Zum Beispiel gibt es robotergestützte Schweißzellen für die Automobilmontage, vollständig autonome Abfüll- und Verpackungslinien für die Lebensmittel- und Getränkeproduktion sowie Montagelinien für Leistungsschalter mit Prüfungen, die jedes Produkt automatisch zuführen, kalibrieren, prüfen und markieren. Die Systeme arbeiten mit minimaler menschlicher Steuerung und liefern eine digitale Historie aller hergestellten Artikel.

Was ist ein Beispiel für einen automatisierten Prozess?

Ein Beispiel für einen automatisierten Schritt im elektrischen Fertigungsprozess ist der automatische thermische Kalibrierungsprozess für Miniatur-Leistungsschalter, bei dem eine Maschine den erforderlichen Überstrom liefert, den Auslösevorgang zeitlich misst, das Kalibriersystem entsprechend anpasst und die Ergebnisse ohne menschliches Eingreifen speichert.

Welche vier Arten der Automatisierung gibt es?

Es gibt vier gängige Arten der Automatisierung: feste (harte) Automatisierung für die Massenproduktion einzelner Produkte, programmierbare Automatisierung für die Chargenfertigung, flexible (weiche) Automatisierung für die Fertigung verschiedener Produkte und integrierte Automatisierung, die durch computergestützte und vernetzte Fabrikprozesse gekennzeichnet ist. Wenn die Materialhandhabung manuell erfolgt, können halbautomatisierte Systeme je nach periodischem Einsatz automatisierter und manueller Aufgaben als programmierbar oder flexibel klassifiziert werden.

Was sind die 4 Stufen der Prozessautomatisierung?

Die Prozessautomatisierung entwickelt sich entlang von vier Ebenen: Erstens der manuelle Prozess, bei dem die Operationen von Menschen durchgeführt werden; zweitens die halbautomatisierte Stufe, bei der der Hauptteil der technologischen Operationen von Maschinen erledigt wird, während der Arbeiter die Be- und Entladeprozesse übernimmt; drittens der vollautomatisierte Prozess, bei dem die Maschine alles von Anfang bis Ende verarbeitet; und schließlich die integrierte Automatisierung, die auf verschiedenen automatisierten Systemen basiert.

Referenzen

• McKinsey & Company – Die Zukunft der Fertigung und Automatisierung. Forschung zu Produktivität, Qualität und Datenwirkungen von Automatisierungsinvestitionen.
• Deloitte — Digitale Fertigung und Industrie 4.0. Einblicke in die Amortisation und den Wettbewerbsvorteil von halbautomatischer und vollautomatischer Produktion.
• International Federation of Robotics (IFR) – World Robotics Report. Jährliche Daten zu Roboterinstallationen und Automatisierungsdichte in verschiedenen Fertigungssektoren.

Der Nachweise manueller oder halbautomatischer Fertigungsprozesse sind auf dem Fabrikboden sichtbar, messbar an der Fehlerquote und nachvollziehbar in den Daten. Ein Einkäufer, der weiß, worauf er achten muss, kann die tatsächliche Leistungsfähigkeit eines Lieferanten bei einem einzigen Rundgang beurteilen. Ein Hersteller, der die Hinweise auf manuelle Variabilität in seinen eigenen Abläufen erkennt, kann den ersten Schritt zur halbautomatischen Steuerung machen – die kritischen Schritte automatisieren, die Daten erfassen und die Grundlage für die nächste Qualitäts- und Marktzugangsebene schaffen. Benlong Automation baut die Ausrüstung, die diese Nachweise liefert und einen manuellen oder halbautomatischen Prozess in ein dokumentiertes, wiederholbares und zertifizierbares Produktionssystem verwandelt.