Das Fließband, das Henry Ford 1913 in seiner Automobilfabrik in Highland Park einführte, war das erste industrielle Automatisierungssystem, das dazu beitrug, die Herstellung hochwertiger Produkte zu revolutionieren. Während Ford sich darauf konzentrierte, seine Arbeitskräfte in Stationen einzuteilen, die bestimmte Aufgaben ausführen sollten, erwies sich seine Idee, Förderbänder und Maschinen einzusetzen, um unfertige Waren zwischen diesen Stationen zu transportieren, als entscheidend für die Verbesserung der Geschwindigkeit und Effizienz der Fertigung.

Seit den Anfängen von Ford und der jungen Automobilindustrie zu Beginn des 20. Jahrhunderts hat sich die Automatisierung der Fertigung und der industriellen Prozesse rasant entwickelt. Von Robotern und Steuersystemen bis hin zu Sensoren mit künstlicher Intelligenz haben die Unternehmen ihre Abläufe umgestaltet, die Kosten für den Verbraucher gesenkt und die Gewinne gesteigert.

Gleichzeitig wurden Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen von industriellen Automatisierungssystemen auf die Fertigungsindustrie im Allgemeinen aufgeworfen.

In diesem Leitfaden gehen wir darauf ein:

• Die wachsende Rolle von industriellen Automatisierungssystemen in der modernen "intelligenten Fabrik"

• Die Branchen und Regionen mit der höchsten Verbreitung von industriellen Automatisierungstechnologien und die Faktoren, die ihre Einführung vorantreiben

• Wie industrielle Automatisierungssysteme die Art der Arbeit im Fertigungssektor verändern werden.

Wenn Sie mehr über aufkommende und etablierte Technologien erfahren möchten, die dazu beitragen, die Branche positiv zu verändern, finden Sie in unserem Leitfaden zu den Trends in Advanced Engineering 2023 eine eingehende Untersuchung darüber, wie Unternehmen die Herausforderungen der Lieferkette meistern, ihre Rentabilität steigern und die Mitarbeiterzufriedenheit verbessern.

Was ist industrielle Automatisierung?

Industrielle Automatisierungssysteme zielen darauf ab, die Produktivität von Produktionsumgebungen durch den Einsatz von Maschinen anstelle von Menschen bei der Ausführung von Aufgaben und der Verwaltung von Prozessen zu erhöhen. Sie zielen darauf ab, die Arbeitskosten und die Gefahr menschlicher Fehler zu verringern, die Waren für den Durchschnittsverbraucher billiger zu machen und die Sicherheit vor Ort zu verbessern.

Mit über 500.000 installierten Industrierobotern im Jahr 2021, so der World Robotics Report 2022 zum Jahresende, nutzen Hersteller auf der ganzen Welt die Vorteile des technologischen Fortschritts, um ihre Kosten zu senken. Der asiatisch-pazifische Raum ist mit 74 % der Installationen im Jahr 2021 der weltweit größte Markt für Industrieroboter. China ist der größte Anwender, während Japan den zweitgrößten Markt darstellt und die USA an dritter Stelle stehen.

Auch in der EU ist die Installation von Robotern und industriellen Automatisierungssystemen im gleichen Zeitraum um 24 % gestiegen. Überraschenderweise blieb die Nachfrage nach industrieller Prozessautomatisierung in der Automobilindustrie auf dem bisherigen Niveau, während die Nachfrage in der allgemeinen verarbeitenden Industrie im Laufe des Jahres 2021 um 51 % anstieg.

Prognosen zufolge wird der Markt für industrielle Automatisierungssysteme in den nächsten zehn Jahren einen weltweiten Wert von rund 493 Mrd. USD erreichen - mehr als doppelt so viel wie die derzeit verfügbare Zahl von 212,6 Mrd. USD ab 2022.

Die fünf Arten von industriellen Automatisierungssystemen

Während es viele Beispiele für die industrielle Prozessautomatisierung, lassen sich fast alle grob in fünf Systeme einteilen:

• Stationäre Automatisierung: Hierbei werden Geräte eingesetzt, die eine bestimmte Aufgabe oder eine Reihe von Aufgaben in einer sich wiederholenden und konsistenten Weise ausführen. Ein Beispiel für diese Art der Automatisierung wären die Roboterarme, die Fahrzeuge auf einer Montagelinie lackieren, oder die Förderbänder, die diese Fahrzeuge auf der Linie bewegen.

• Programmierbare Automatisierung: PA konzentriert sich auf den Einsatz von computergesteuerten Maschinen zur Ausführung verschiedener Aufgaben. Beispiele für programmierbare Automatisierung finden sich in der gesamten Fertigungsumgebung, z. B. Fräsmaschinen oder Drehmaschinen, die anhand einer professionell erstellten Datei aus einer CAD-Software Teile oder Fertigwaren produzieren.

• Flexible Automatisierung: Bei dieser Form der Automatisierung wird die Robotik zur Ausführung einer Vielzahl von Aufgaben eingesetzt. Flexible Automatisierungssysteme sind so konzipiert, dass sie sehr anpassungsfähig sind und neu konfiguriert werden können, um verschiedene Produkte oder Fertigungsprozesse zu handhaben - z. B. ein Robotergerät, das mit Sensoren und Bildverarbeitungssystemen ausgestattet ist, um Änderungen an den Teilen zu erkennen, die es in einer Fabrik handhabt, die regelmäßig zwischen verschiedenen Produkten wechselt.

• Integrierte Automatisierung. Durch die Integration verschiedener Automatisierungstechnologien - wie Roboter, Förderanlagen, Mensch-Computer-Schnittstellen und Sensoren - wird ein nahtloser und effizienter Fertigungsprozess geschaffen. Ein beliebtes Beispiel für integrierte Automatisierung im Jahr 2023 ist die intelligente Fabrik, die Verschwendung minimiert und gleichzeitig ein hohes Maß an Qualitätskontrolle bietet.

• Kollaborative Automatisierung. In der modernen Fertigungsumgebung arbeiten Roboter und Menschen häufig zusammen, um die Stärken beider Parteien zu nutzen. Diese "Cobots" werden häufig in der Automobilproduktion eingesetzt und helfen Ingenieuren und Technikern dabei, schwere Teile in das Chassis eines Fahrzeugs einzubauen oder Schrauben mit einem bestimmten Drehmoment anzuziehen.

Die jüngsten Fortschritte in der Automatisierungstechnik haben einige Kommentatoren zu der Feststellung veranlasst, dass eine vierte industrielle Revolution - gemeinhin als Industrie 4.0 bezeichnet - im Gange ist.

In dem Maße, in dem Führungskräfte die Auswirkungen von IoT-fähigen Geräten, Echtzeitdaten und fortschrittlichen Sensortechnologien auf die Rentabilität erkennen, werden qualifizierte Bewerber für Stellen in der industriellen Automatisierung benötigt.

Wie die industrielle Prozessautomatisierung die Arbeit verändern wird

Durch die Verringerung des Bedarfs an manueller Arbeit haben Roboter und andere industrielle Automatisierungssysteme einen weitreichenden Wandel in der Art der Beschäftigung im Fertigungssektor bewirkt.

Fachkräfte, Wissensarbeit und Projektmanagement nehmen in der Branche zu, während die erhöhte Sicherheit und die Abkehr von der Handarbeit in der Produktion dazu geführt haben, dass die Hersteller in der Lage sind, Stellen anzubieten, die für Bewerber mit einem immer vielfältigeren Hintergrund attraktiv sind.

Mit der zunehmenden Bedeutung der Installation, Überwachung und Wartung von Automatisierungssystemen in der intelligenten Fabrikumgebung ist die Nachfrage nach Arbeitskräften mit technischen Fähigkeiten in Bereichen wie Programmierung, Robotertechnik und Datenanalyse gestiegen.

Vorbereitung auf eine Karriere als Ingenieur für industrielle Automatisierung

Die erste Hürde für Bewerber, die in der industriellen Automatisierungstechnik arbeiten möchten, ist ein in der Industrie anerkannter Abschluss in diesem Bereich - sei es in der Elektrotechnik, im Maschinenbau oder im Wirtschaftsingenieurwesen. Aufbaustudiengänge, die sich speziell mit Automatisierung, Steuerungssystemen und Verfahrenstechnik befassen, werden ebenfalls immer beliebter und können Ingenieure auf einen beruflichen Einstieg in die Automatisierungstechnik vorbereiten.

Es ist wichtig, dass qualifizierte Ingenieure, die in diesen Sektor einsteigen wollen, Erfahrungen sammeln. Positionen für Berufseinsteiger, wie z. B. die des Automatisierungstechnikers, können Bewerbern wertvolle Erfahrungen bei der Fehlersuche und Wartung industrieller Prozessautomatisierungstechnologien sowie wichtige Soft Skills in der Kommunikation und Zusammenarbeit mit Kollegen und externen Interessengruppen vermitteln.

Bewerber, die an einer Karriere in diesem Bereich interessiert sind, können auch in Positionen wie der des Qualitätskontrolleurs Erfahrungen sammeln, in der sie dafür verantwortlich sind, dass die Produkte in den verschiedenen Phasen des Herstellungsprozesses die festgelegten Qualitätsstandards erfüllen.

Diese Aufgaben geben Fachleuten die Möglichkeit, am Arbeitsplatz Fachwissen zu entwickeln, das durch ein formales akademisches Studium nur schwer zu vermitteln ist und ihnen zusätzliche Fähigkeiten zu vermitteln, die in der Industrieautomatisierung von Vorteil sein können, wie das Erlernen einer Programmiersprache wie C++ oder Java.

Der Aufbau eines Netzwerks und die ständige Information über neue Technologien durch Branchenkonferenzen und Veröffentlichungen können einem Ingenieur für industrielle Automatisierung berufliche Aufstiegsmöglichkeiten eröffnen. Der Weg für viele dieser Experten ist eine Mischung aus Spezialisierung und Führungsqualitäten, wobei sich mit zunehmender Erfahrung und zusätzlichen Qualifikationen Positionen wie Steuerungsingenieur, Feldsystemingenieur, Automatisierungsprojektmanager und leitender Ingenieur für industrielle Automatisierung eröffnen.

Die Vorteile von industriellen Automatisierungssystemen

Die Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz, des maschinellen Lernens, der mit dem Internet der Dinge verbundenen Sensoren und der Mensch-Computer-Schnittstellen ermöglichen eine höhere Produktivität und eine feinere Steuerung von Prozessen und tragen dazu bei, Ausfallzeiten im Fertigungssektor zu verringern.

Doch welche Vorteile ergeben sich daraus für die Arbeitnehmer?

1. Erhebliche Produktivitätssteigerungen. Industrielle Automatisierungssysteme tragen dazu bei, den Fertigungsprozess zu rationalisieren und zu optimieren. Durch die Verbesserung der Produktionseffizienz profitieren die Arbeitnehmer von den Umsatzsteigerungen, indem sie von ihren Arbeitgebern zusätzliche finanzielle Unterstützung für Lern- und Entwicklungsmaßnahmen und andere bereichernde Aktivitäten erhalten.

Gleichzeitig können Maschinen sich wiederholende Aufgaben effizienter ausführen, so dass die in der Fertigung beschäftigten Menschen ihre komplexeren Aufgaben ohne die Belastung durch die Maschinenbedienung wahrnehmen können.

2. Verbesserte Qualitätskontrolle: Roboter und Cobots ermöglichen es Fertigungsfachleuten, qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen und gleichzeitig anstrengende oder gefährliche Arbeiten, die Genauigkeit und Konsistenz erfordern, zu beschleunigen.

Wie Untersuchungen im Rahmen der Global Industrial Robotics Survey von McKinsey & Company zeigen, berichten 97 % der Unternehmensleiter bereits von einer "positiven" oder "sehr positiven" Auswirkung auf die Qualität aufgrund der von ihnen eingeführten Fertigungsautomatisierungslösungen.

3. Wachsende Karrierechancen: Viele sind zwar besorgt über die möglichen Auswirkungen der Automatisierung auf ihre Arbeitsplätze, aber die Fakten sprechen dagegen.

Eine Studie über die kanadische Wirtschaft, die über einen Zeitraum von fünf Jahren durchgeführt wurde, ergab, dass die zunehmende Automatisierung in der Fertigung zu mehr und nicht zu weniger Neueinstellungen führt - insbesondere in den Bereichen technische Wartung und Softwareentwicklung. Ein Verzicht auf die Automatisierung könnte sogar zu einer mangelnden Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen führen, was bedeutet, dass Arbeitnehmer aufgrund eines Umsatzrückgangs entlassen werden müssen.

4. Zunehmend sichere Produktionslinien: Roboter können gefährliche Aufgaben übernehmen, mit gefährlichen Materialien umgehen und in risikoreichen Umgebungen arbeiten, so dass Menschen in der Fertigungsindustrie nicht mehr übermäßigen Risiken ausgesetzt werden müssen.

Zwar ist die Zahl der arbeitsbedingten Todesfälle und Verletzungen deutlich zurückgegangen, seit Organisationen wie die Occupational Safety and Health Administration (OSHA) in den 1970er Jahren ihre Arbeit aufgenommen haben, aber es bleibt noch viel zu tun - in der verarbeitenden Industrie sind immer noch 15 % aller nicht tödlichen Verletzungen in der Privatwirtschaft zu beklagen -, aber das Wachstum industrieller Automatisierungssysteme wird dazu beitragen, dass künftige Mitarbeiter gesund und unverletzt bleiben.

5. Datengestützte Entscheidungsfindung: Die Industrieautomatisierung bietet Führungskräften eine Fülle von Informationen aus Bildverarbeitungssystemen, Sensoren und Software für Fertigungsprozesse.

Diese Rohdaten müssen von Analysten analysiert werden, um die Erkenntnisse zu gewinnen, die den Führungskräften bei ihren Präsentationen vor internen und externen Interessengruppen helfen. Dank der zunehmenden Verbreitung von Cloud-Technologien können nun Daten von mehreren Produktionsstandorten in Echtzeit erfasst und analysiert werden, so dass Unternehmen und ihre Führungsteams fundierte Entscheidungen treffen können, während sie wichtige Leistungsindikatoren überwachen, um die betriebliche Effizienz zu steigern.

Auch wenn die anfänglichen Kosten für die Einrichtung industrieller Automatisierungssysteme hoch sein mögen, werden sie für Fertigungsunternehmen, die innovativ und wettbewerbsfähig bleiben wollen, immer wichtiger.

Der Vorstoß in die Automatisierung im Rahmen der Industrie 4.0 ist weit davon entfernt, einen Personalabbau zu bewirken. Vielmehr bietet er Fachkräften die Möglichkeit, neue Aufgaben innerhalb des Sektors zu finden und den derzeitigen Mitarbeitern die Möglichkeit, sich auf Aufgaben zu konzentrieren, die ihre Fähigkeiten verbessern und ihnen Aufstiegschancen eröffnen.

Abschließende Bemerkungen

Die Zukunft der industriellen Prozessautomatisierung und der Arbeitsplätze in der Industrieautomatisierung ist zweifellos rosig. Der Wandel hin zur intelligenten Fabrik bedeutet, dass die Industrie 4.0 eine nachhaltigere Revolution der Fertigungsprozesse darstellt, die weniger von Unterbrechungen der Lieferkette betroffen ist.

Auch wenn es wahrscheinlich ist, dass praktische Aufgaben verloren gehen, können Unternehmen die Auswirkungen der Automatisierung abmildern, indem sie auf die Weiterbildung ihrer bestehenden Belegschaft setzen.

Die Bereitstellung relevanter Lern-, Entwicklungs- und Schulungsmöglichkeiten für Ingenieure und Produktionsmitarbeiter wird entscheidend dazu beitragen, dass der Stellenabbau auf ein Minimum beschränkt bleibt und die Arbeitgeber das Wissen und die Erfahrung ihrer Mitarbeiter weiterhin nutzen können.

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