Vollautomatisiert vs. halbautomatisiert: Die richtige Produktionsstrategie wählen

Die Entscheidung, ob die MCB-Montagelinie beim Elektrohersteller in Wenzhou automatisiert werden soll, war bereits getroffen worden. Das Thema der Diskussion war nun, wie stark die Montagelinie automatisiert werden soll. Eine vollständig automatisierte Produktionslinie würde es dem Unternehmen ermöglichen, pro Schicht nur zwei Bediener einzusetzen und alle paar Sekunden einen kalibrierten und getesteten Leistungsschalter zu produzieren; dies würde jedoch eine erhebliche Kapitalinvestition erfordern. Eine halbautomatisierte Montagelinie wäre kostengünstiger; sie würde jedoch einige manuelle Belade- und Transferprozesse beibehalten und während jeder Schicht weniger Leistungsschalter produzieren, da mehr Mitarbeiter am Montageprozess beteiligt sind. Die Entscheidung, ob eine automatisierte oder halbautomatisierte Montagelinie verwendet wird, hat erhebliche Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit der Fabrik für das nächste Jahrzehnt. Es ist unerlässlich, ein fundiertes Verständnis der Definitionen der Begriffe “automatisiert” und “halbautomatisiert”, der Vorteile beider Systeme und der Bewertung der Kapitalrendite zu haben, bevor eine Entscheidung für eines der Systeme getroffen wird.

Definition der Begriffe: Wo die Grenze gezogen wird

Vollautomatisiert In der vollautomatisierten Produktion werden alle Aufgaben von Maschinen ausgeführt (z. B. Zuführung, Verarbeitung, Transfer des Produkts von Maschine zu Maschine usw.) ohne menschliches Eingreifen während des normalen Produktionszyklus. Die Mitarbeiter an der Fertigungslinie überwachen kontinuierlich die Maschine, versorgen sie mit Verbrauchsteilen und beheben Alarmzustände, berühren jedoch das Produkt nicht. Die halbautomatisierte Produktion führt alle “Kernprozesse” (Schweißen, Kalibrieren, Testen und Drucken) automatisch durch Maschinen aus, erfordert jedoch weiterhin einen Menschen, der Teile auf die Vorrichtung lädt, sie zwischen Fortschritten in der Maschinentechnologie transferiert oder das Endprodukt entlädt. Während eine halbautomatisierte Kalibrierstation einen Leistungsschalter automatisch kalibrieren kann, nachdem der Bediener ihn in die Vorrichtung geladen hat, verfügt ein vollautomatisiertes System über einen Roboter oder ein Förderband, das den Leistungsschalter ohne jegliches Eingreifen des Bedieners zu dieser Station oder Vorrichtung bringt. Branchenforschung von McKinsey & Company zu Automatisierungsstrategien in der Fertigung hebt hervor, dass die erfolgreichsten Automatisierungsinvestitionen oft in Stufen erfolgen, wobei zuerst die kritischsten Prozessschritte automatisiert werden – selbst wenn die Materialhandhabung manuell bleibt – und die vollständige Integration später hinzugefügt wird, wenn Volumen und Vertrauen wachsen.

Wie sich die beiden Ansätze in der Praxis vergleichen

Wann man halbautomatisiert wählen sollte: Der pragmatische Weg

A halbautomatisiert Die Linie kann sehr vorteilhaft sein, wenn das Investitionsbudget begrenzt ist, die Produktionsläufe nicht groß genug sind, um eine vollständig integrierte Linie zu rechtfertigen, oder die Produktmischung häufig wechselt, sodass die Entwicklung eines vollautomatischen Handhabungssystems ständiges Umprogrammieren bedeuten würde. Zum Beispiel kann ein Hersteller, der mehrere Rahmenmaße von MCCBs auf derselben Linie fertigt, entscheiden, die Kalibrierungs- und Teststationen (beides kritische Operationen) zu automatisieren, während das Be- und Entladen manuell bleibt. Der Prozess kann dort, wo es kritisch ist, konsistent durchgeführt werden, und bei dem aktuellen Volumen sind die Arbeitskosten für das Be- und Entladen der Produkte akzeptabel. Dieser spezielle Automatisierungsansatz ist heute in der Elektroindustrie recht verbreitet und wird häufig als Zwischenschritt zur Vollautomatisierung genutzt. Benlong Automation liefert sowohl halbautomatisierte als auch vollautomatisierte Linien für die MCB- und MCCB-Produktion, und viele der halbautomatisierten Stationen – wie die halbautomatische thermische Kalibrierbank für MCB – sind mit mechanischen und Steuerungsschnittstellen ausgelegt, die eine spätere Integration in ein vollautomatisches Handhabungssystem ermöglichen, ohne die Kernstation auszutauschen.

Wann man vollautomatisiert wählen sollte: Das Engagement für Skalierung

Wenn die Produktion auf hohem Niveau ist, das Produktdesign unverändert bleibt und die Produktqualität durch keine Variablen von Bedienern beeinträchtigt werden darf, dann ist eine vollständig automatisierte Fertigungslinie die Wahl, um jährlich Millionen von Leistungsschaltern für Exportmärkte herzustellen, bei denen ein fehlerhaftes Produkt eine Prüfung auslösen könnte. Die Leistungsschalter werden aus einem Trichter in die Linie eingeführt, kalibriert, getestet, bedruckt und sortiert, ohne dass eine Person eingreift. Das Ergebnis dieses Prozesses ist einheitlich, die Zykluszeit ist vorhersehbar (aufgrund der Automatisierung), und die Daten liefern eine vollständige rückverfolgbare Historie der produzierten Teile. Benlongs MCB-Automatisierungslinie ist ein Beispiel für diese Konfiguration: ein integriertes System, das Komponenten an einem Ende aufnimmt und geprüfte, zertifizierte Leistungsschalter am anderen Ende liefert. Für ein Verständnis der Montage- und Testsequenz, die eine solche Linie durchführt, erklärt unser Leitfaden zu Was ist eine automatische MCB-Testlinie? jede Station im Detail.

Die vier Arten der Automatisierung und wo Halb- und Vollautomatisierung passen

Durch die Nutzung eines einfachen Klassifizierungssystems für industrielle Endbearbeitung kann ein nicht automatisiertes, halbautomatisiertes oder vollautomatisiertes System im Allgemeinen in Bezug auf andere Systeme hinsichtlich ihrer Automatisierung klassifiziert werden.

• Feste (harte) Automatisierung: Ein automatisiertes Produktionssystem wurde für die Herstellung eines einzelnen Produkttyps oder Designs (MCB) eingerichtet, und während der Hersteller eine große Kapazität zur Produktion dieses Produkttyps hat, ist seine Fähigkeit, viele verschiedene Produkttypen herzustellen, begrenzt (nicht flexibel).
• Programmierbare Automatisierung: Programmierbare Automatisierung ist eine Ausrüstung, die die mehrfache und automatische Herstellung verschiedener Arten von Fertigprodukten durch eine Änderung des Herstellungsprozessrezepts ermöglicht. Ein gutes Beispiel für den Einsatz programmierbarer Automatisierung ist ein halbautomatischer Kalibrierstand (in Verbindung mit anderer Ausrüstung), der mit einem neuen Rezept umprogrammiert werden kann, um die Leistung des Schutzschalters für den Stromkreis zu ändern.
• Flexible (weiche) Automatisierung: Ändern Sie die Position und den Satz von Maschinen, um die Produktion verschiedener Produkte zu ermöglichen, ohne dass dieselbe Einrichtung und Konfiguration erforderlich ist (dies ist eher ein Problem beim Zerspanen als bei der Montage). Das Konzept selbst findet Anwendung bei der Herstellung elektrischer Produkte, wenn eine spezifische Produktionslinie zur Herstellung verschiedener Arten von Leistungsschaltern verwendet wird.
• Integrierte Automatisierung: Alle Stationen innerhalb dieses integrierten (vollautomatisierten) Systems stehen miteinander in Kommunikation. Dieser Standort wird als automatisierte Linie mit zentralisiertem MES bezeichnet; hier treffen halbautomatisierte und vollautomatisierte Systeme an dem Punkt zusammen, an dem sie zur Automatisierung der Handhabung von Roh- und Fertigprodukten übergegangen sind und gemeinsam Daten im zentralen Datenspeicher bereitstellen.

Führende Hersteller automatisierter Produktionssysteme

Der internationale Markt verfügt über viele große Gruppenplattformen sowie kleinere, gezieltere Spezialisten. Viele bekannte Organisationen beteiligen sich an der Automatisierung der Fertigung, indem sie Teil des Gesamtprojekts werden. Wenn man jedoch an den globalen Markt denkt, gibt es außerhalb der größeren multinationalen Organisationen viele Unternehmen, die regelmäßig im Zusammenhang mit Industrieprojekten genannt werden (typischerweise).

• ATS Automatisierung (Kanada): Als globaler Anbieter von Automatisierungslösungen sind wir zu einem der weltweit führenden Anbieter in zahlreichen verschiedenen Branchen geworden. Unser Schwerpunkt auf der Lieferung qualitativ hochwertiger Produkte und der Unterstützung unserer Kunden zeigt sich in unserer Fähigkeit, mit einer umfangreichen Liste internationaler Kunden zusammenzuarbeiten.
• Rockwell Automatisierung (USA): Automatisierte Produktionssysteme bestehen aus allen Arten von Produktionslösungen (teilweise, vollständig), die die Kernelemente der Automatisierung und Steuerung (Programmierbare Logiksteuerungen -PLC-, integrierte Systeme (Antriebe) und programmierbare integrierte Steuerungsarchitekturen) enthalten, die erforderlich sind, um die Prozesse der industriellen Automatisierung und automatisierten Produktion durchzuführen.
• FANUC (Japan): FANUC ist der weltweit größte Hersteller von Robotern und liefert alle für viele automatisierte Montageprozesse erforderlichen Robotik-Handhabungen.

• Benlong Automation (China): Ein spezialisierter Hersteller von automatisierten und halbautomatisierten Montage- und Prüflinien für die Niederspannungs-Elektroindustrie. Die Ausrüstung von Benlong deckt das gesamte Spektrum ab, von eigenständigen halbautomatisierten Kalibrierbänken bis hin zu vollständig integrierten MCCB-Automatisierungslinien, mit einer besonderen Stärke in der Kalibrierung, Prüfung und Datenverwaltung, die für die elektrische Zertifizierung erforderlich sind. Für einen Einkäufer im Elektroniksektor bietet Benlong die branchenspezifische Ingenieurkompetenz, die ein allgemeiner Integrator erst mit dem Budget des Käufers erlernen müsste.

Häufig gestellte Fragen

Worin besteht der Unterschied zwischen automatisierten und halbautomatisierten Prozessen?

Die vollständige Automatisierung der Abläufe unterstützt das Zuführen, die Produktion, den Transport, die Inspektion und die Trennung der produzierten Waren ohne menschliches Eingreifen. Bei einem halbautomatisierten System sind die Grundoperationen automatisiert, aber ein Bediener ist erforderlich, um Teile zu laden, zu entladen und zu transportieren. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Systemen besteht darin, dass die bearbeiteten Teile einer Kategorie angehören, während die Qualität der Kernverarbeitung in einer anderen Kategorie liegt.

Welche vier Arten der Automatisierung gibt es?

Die vier Automatisierungskategorien umfassen die feste (oder harte) Automatisierung, die für die Massenproduktion eines einzelnen Produkts verwendet wird; automatisierte programmierbare Systeme, die für die Chargenproduktion eingesetzt werden; und flexible (oder weiche) Automatisierung, die bei der Produktion von gemischten Produktlinien verwendet wird. Schließlich sind alle vier Formen der Automatisierung durch den Einsatz integrierter Computersysteme/-technologien verbunden.

Was bedeutet halbautomatisiert?

Halbautomatisiert Kalibrierung, Prüfung, Schweißen und Drucken sind wichtige Schritte, die automatisch von einer Maschine ausgeführt werden, aber das Be- und Entladen durch einen menschlichen Bediener zwischen jedem Zyklus erfordert keine Beteiligung des Bedieners zur Steuerung des eigentlichen Herstellungsprozesses – dies wird durch die eingesetzte Ausrüstung zur Teilefertigung erreicht.

Was ist der Unterschied zwischen halbautomatisch und automatisch?

Bei halbautomatischer Ausrüstung drückt ein Bediener einen Knopf, um einen Arbeitszyklus zu starten; bei vollautomatischen Systemen sind keine Bedienereingaben zur Einrichtung des Prozesses erforderlich. Teile bewegen sich durch ein automatisiertes System mittels Förderband oder ähnlichen Methoden, und der gesamte Prozess, vom Zuführen bis zur Sortierung, erfolgt automatisch und ohne manuelle Manipulation oder Beteiligung.

Wie lange ist die typische Amortisationszeit für Automatisierung?

Die Mehrheit der Investitionen in Automatisierung amortisiert sich innerhalb eines Zeitraums von 18 bis 36 Monaten, basierend auf Arbeitszeiteinsparungen, verbesserter Verarbeitungseffizienz, reduziertem Ausschuss oder Abfall sowie vermiedenen Garantie­kosten. Darüber hinaus haben halbautomatisierte Arbeitsstationen in der Regel deutlich kürzere Amortisationszeiten als vollautomatisierte Arbeitsstationen aufgrund der geringeren anfänglichen Kapitalaufwendungen.

Kann eine halbautomatisierte Linie später auf vollautomatisiert aufgerüstet werden?

Absolut, die halbautomatischen Arbeitszellenstationen können sowohl mit mechanischen als auch mit Steuerungsschnittstellen für die automatisierte Handhabung ausgelegt werden. Benlong hat seine halbautomatischen Kalibrier- und Prüfstände mit Upgrades entwickelt, die auch diese Art der Automatisierung berücksichtigen, sodass ein Hersteller die Handhabung nur dann automatisieren kann, wenn Produktionsvolumen und Budget dies rechtfertigen – und somit den bestehenden Kern seiner aktuellen Stationen unverändert beibehalten kann.

Referenzen

• McKinsey & Company — Strategien zur Automatisierung in der Fertigung — Forschung zur Wirtschaftlichkeit der Automatisierung und zum stufenweisen Ansatz bei Investitionen in die Fertigung.
• Rockwell Automation — Industrielle Automatisierungs- und Steuerungssysteme — Produkte und Leitfäden für sowohl halbautomatisierte als auch vollautomatisierte Fertigung.
• FANUC Corporation — Industrieroboter und Automatisierung — Robotergestützte Handhabungslösungen für automatisierte und halbautomatisierte Produktionszellen.
• Internationale Gesellschaft für Automatisierung (ISA) — Bildungsressourcen und Standards für Automatisierungsfachleute.

Die Wahl zwischen automatisierter und halbautomatisierter Produktion ist kein Wettbewerb mit einem einzigen Gewinner. Halbautomatisierte Linien sind die pragmatische, stufenweise und budgetbewusste Wahl für den Hersteller, der jetzt die qualitätskritischen Schritte automatisieren und die Handhabung später integrieren muss. Vollautomatisierte Linien sind das Bekenntnis zu Volumen, Konsistenz und Daten, das ein Markt mit hohem Volumen und hoher Zertifizierung verlangt. Die meisten Hersteller von elektrischen Produkten beginnen mit halbautomatischer Kalibrierung und Prüfung – den Schritten, die die Produktzertifizierung direkt beeinflussen – und fügen automatisierte Handhabung hinzu, wenn das Volumen wächst. Benlong Automation baut beides, mit derselben ingenieurtechnischen Strenge und demselben Verständnis des elektrischen Zertifizierungsprozesses, weil die richtige Lösung diejenige ist, die der heutigen geschäftlichen Realität entspricht und mit ihr morgen wachsen kann.