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Ratgeber
Auf dem Weg zur digitalen Transformation – Stichwort: Industrie 4.0 – spielt die Automatisierung eine Hauptrolle. Sie ist durch smarte und autonome Systeme gekennzeichnet, unter anderem durch Datenaustausch und maschinelles Lernen. In unserem Ratgeber stellen wir Ihnen die wesentlichen Kategorien der industriellen Automatisierung vor und erklären Einsatzgebiete sowie typische technische Komponenten.
Automatisierung im industriellen Kontext bezieht sich auf den Einsatz von Technologien und Systemen zur Steuerung und Durchführung von Produktionsprozessen mit minimaler oder ganz ohne menschliche Intervention. Die Prozessautomatisierung umfasst eine breite Palette von Technologien, darunter Maschinen, Roboter, Computertechnik und Anwendungssoftware. Typische Branchen sind beispielsweise Fertigung, Transport und Energie. Hauptzweck der Prozessautomatisierung: Steigerung der Effizienz, Produktivität und Qualität der Produktion, während gleichzeitig Kosten gesenkt, die Sicherheit verbessert und menschliche Fehler reduziert werden.
Prozessautomatisierung lässt sich in verschiedene Kategorien unterteilen. Hier die wesentlichen:
Integrierte Installation
Sie bezieht sich auf ein vollständig automatisiertes System, das verschiedene Prozesse und Funktionen integriert, von der Rohmaterialverarbeitung bis hin zum fertigen Produkt. Integrierte beziehungsweise intelligente Automatisierung nutzt inzwischen fortschrittliche Technologien wie künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge.
Programmierbare Installation
Für die Herstellung verschiedener Produkte lassen sich Produktionsausrüstungen schnell neu programmieren. Das bietet eine größere Flexibilität als feste Automatisierung, erfordert jedoch zusätzliche Zeit für die Umprogrammierung und Umrüstung der Maschinen.
Feste Installation
Diese Art der Automatisierung basiert auf spezialisierter Ausrüstung für die Produktion eines einzigen Produkts oder einer Produktgruppe. Sie ist sehr effizient, aber weniger flexibel bei Produktänderungen oder -anpassungen.
Flexible Installation
Diese Form der Prozessautomatisierung kombiniert die Vorteile der festen und programmierbaren Automatisierung. Sie bietet damit eine hohe Effizienz sowie die Fähigkeit, schnell zwischen verschiedenen Produkten wechseln zu können, und zwar ohne umfangreiche Umrüstzeiten.
Verfahren der Automatisierung finden sich in zahlreichen Industriebereichen. Ziel ist immer die Steigerung von Effizienz, Produktivität, Sicherheit und Genauigkeit. So gehören in der Fertigungsindustrie automatisierte Verfahren zum Standard. Sie beschleunigen Arbeitsabläufe, verbessern die Produktqualität und senken die Produktionskosten. Beispiele sind robotergestützte Montagelinien, CNC-Maschinen und automatisierte Qualitätskontrollsysteme.
Die Automobilindustrie lässt sich durchaus als Vorreiter in der Anwendung von Automatisierungstechnologien bezeichnen, insbesondere in der Massenproduktion. Heute übernehmen Roboter ansonsten von Menschen erledigte Aufgaben wie Schweißen, Lackieren, Montage und Prüfung.
In Logistik und Lagerhaltung verbessern automatisierte Lagersysteme und autonome Fahrzeuge die Produktivität in Lagerhäusern und Distributionszentren. Lösungen der Regelungstechnik ermöglichen ein schnelleres und präziseres Handling von Waren.
Die Pharmaindustrie profitiert von automatisierten Systemen nicht nur durch genaue Dosierung von Wirkstoffen, sondern auch bei Verpackung und Etikettierung sowie bei der Steuerung der Produktionsumgebungen. In der Landwirtschaft gibt es automatisierte Bewässerungssysteme, Drohnen für die Überwachung der Felder und automatisierte Erntemaschinen. Automatisierungssysteme überwachen und steuern Prozesse in Kraftwerken und bei der Verteilung von Elektrizität.
Von der Verarbeitung der Rohstoffe über die Verpackung bis hin zur Qualitätskontrolle wird in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie Automatisierung eingesetzt, nicht zuletzt zur Gewährleistung von Hygienestandards. Automatisierte Anlagen steuern chemische Reaktionen und Prozesse in der Herstellung, machen sie sicher und sorgen für die Einhaltung von Umweltstandards.
Im Gesundheitswesen reicht intelligente Automatisierung von der Diagnose bis zur Medikamentenabgabe. In der Elektronikindustrie sind hochgradig automatisierte Fertigungsstraßen für die Montage und Prüfung elektronischer Komponenten und Geräte im Einsatz.
In der Prozessautomatisierung gibt es verschiedene Komponenten und Technologien. Hauptaufgaben ist das Steuern, Überwachen und Optimieren. Nachfolgend einige der typischen Komponenten, die in automatisierten Anlagen zu finden sind:
Steuerungssysteme
Dazu zählen zum Beispiel programmierbare Logikcontroller und industrielle Computer. Sie bilden sozusagen das Gehirn der Automatisierungstechnologie. Steuerungssysteme empfangen Daten von Sensoren, verarbeiten diese Informationen und geben Befehle an Aktoren aus, um bestimmte Aktionen durchzuführen.
Sensoren
Sensoren sind notwendig, um Daten automatisch über physikalische Zustände wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Bewegung und Licht zu sammeln. Diese Daten sind für die Überwachung und Steuerung von Automatisierungsprozessen unerlässlich.
Aktoren
Dabei handelt es sich um Geräte, die physische Bewegungen oder Aktionen ausführen, basierend auf Signalen von Steuerungssystemen. Beispiele sind Elektromotoren, pneumatische Zylinder und Hydraulikpumpen.
Mensch-Maschine-Schnittstellen
Sie ermöglichen die Interaktion zwischen Bedienern und Maschinen, überwachen Informationen über den Prozess und nehmen Eingaben entgegen. Mensch-Maschine-Schnittstellen können von einfachen Anzeigetafeln über Tastaturen, Joysticks und Mäusen bis zu komplexen Touchscreen-Panels reichen.
Visionsysteme
Sie verwenden Kameras und Bildverarbeitungssoftware, um Objekte zu erkennen, zu identifizieren und zu klassifizieren. Zu finden sind sie oft in der Qualitätskontrolle und bei der robotergesteuerten Handhabung.
Industrieroboter
Diese Roboter sind vielseitig einsetzbare Maschinen, programmierbar für eine Vielzahl von Aufgaben, darunter Schweißen, Montieren, Lackieren und Prüfen. Sie bieten eine hohe Präzision und Produktivität.
Kommunikationssysteme
Netzwerke und Kommunikationsprotokolle ermöglichen die Verbindung und den Datenaustausch zwischen verschiedenen Komponenten eines Automatisierungssystems. Beispiele hierfür sind Industrial Ethernet, Profibus und Modbus.
Software und Anwendungen
Software spielt eine entscheidende Rolle in der Automatisierung. Die Bandbreite reicht von der Programmierung der Steuerungssysteme über die Datenanalyse bis hin zum Management des gesamten Produktionsprozesses.
Sicherheitssysteme
Zu den Sicherheitskomponenten gehören Not-Aus-Schalter, Lichtschranken, optische und akustische Signalgeber sowie Sicherheitssteuerungen. Ihre Komponenten sorgen in Automatisierungssystemen für die Sicherheit von Bedien- und Wartungspersonal.
Antriebssysteme
Sie steuern die Geschwindigkeit, Positionierung und Bewegung von Maschinenteilen. Typische Komponenten sind Frequenzumrichter, Getriebe und Motoren.
RPA steht für Robotic Process Automation. Bezeichnet wird damit eine Technologie zur Automatisierung von Geschäftsprozessen mit Software-Robotern – kurz Bots – oder künstlicher Intelligenz. RPA ermöglicht es Unternehmen, manuelle und sich wiederholende Aufgaben zu automatisieren. Software oder Bots imitieren dabei Aufgaben über Benutzeroberflächen, die zuvor von Menschen ausgeführt wurden. Diese Technologie ist darauf ausgerichtet, routinemäßige und zeitaufwändige Aufgaben zu übernehmen, wie das Eingeben von Daten, das Verarbeiten von Transaktionen, das Verwalten von Daten und das Kommunizieren mit anderen digitalen Komponenten.
Im Gegensatz zu traditionellen Automatisierungstechnologien, die oft eine umfassende Integration in die bestehende IT erfordern, kann RPA auf der Benutzeroberfläche agieren, ohne dass tiefgreifende Systemanpassungen oder -entwicklungen notwendig sind. Dies macht RPA zu einer flexiblen und relativ kostengünstigen Lösung für die Automatisierung.