Im Jahr 2015 waren ungefähr 64 % der globalen, fertigungsbezogenen Tätigkeiten mit bestehender Technologie automatisierbar. Heute kann branchenübergreifend etwa die Hälfte der von Menschen ausgeführten Aufgaben automatisiert werden.
Automatisierungstechnik, die die Nutzung von Steuerungssystemen zur Bedienung von Anlagen mit minimalem menschlichen Eingriff umfasst, hat die Industrie im vergangenen Jahrhundert dramatisch verändert. Von den frühen Tagen der Handzeichnung und mechanischen Steuerungen bis hin zu den heutigen, hoch entwickelten, auf künstlicher Intelligenz (KI) basierenden Systemen ist die Entwicklung der Automatisierungstechnik ein Zeugnis menschlicher Ingenieurskunst und technologischen Fortschritts.
Diese Entwicklung der Automatisierung und Digitalisierungstechnologie zu verstehen ist entscheidend, um die aktuellen fortschrittlichen Fähigkeiten, wie Echtzeit-Datenintegration und vorausschauende Wartung, zu würdigen. Diese Verbesserungen setzen weiterhin neue Maßstäbe in Effizienz und Innovation in verschiedenen Sektoren.
Die Anfänge der Automatisierungstechnik
Das Handzeichnen war das Herzstück der Designarbeit im 17. und 18. Jahrhundert, wobei die Mühle von Oliver Evans die erste vollautomatische Produktionslinie war. In diesen frühen Tagen der Automatisierungsdesigns verließen sich Ingenieure auf Werkzeuge wie Bleistifte, Pergamentpapier, Zeichenwinkel und Zirkel, um detaillierte technische Zeichnungen von Hand zu erstellen. Dieser arbeitsintensive Prozess erforderte erhebliche Fähigkeiten und Präzision, da jede Änderung das Neuzeichnen ganzer Abschnitte des Entwurfs bedeutete.
Die Einführung von Computer-gestütztem Design (CAD) in den 1960er Jahren revolutionierte dieses Feld, indem viele dieser Aufgaben automatisiert wurden. CAD-Software ermöglichte es Ingenieuren, Entwürfe digital zu erstellen, zu verändern und zu optimieren, was den erforderlichen Zeit- und Arbeitsaufwand erheblich verringerte. Sie erlaubte auch die Erstellung von 3D-Modellen, die eine umfassendere Sicht auf den Entwurf boten und eine bessere Analyse, schnellere Designiterationen und die Zusammenarbeit im Team erleichterten. Dieser Wandel verbesserte auch die Genauigkeit und Komplexität der technischen Entwürfe.
Digitalisierungstechnologie: Der Aufstieg der digitalen Zwillinge
Ein digitaler Zwilling ist die virtuelle Darstellung eines physischen Objekts oder Systems, das sein materielles Gegenstück durch gleichzeitige Daten und Simulationen präzise abbildet. Digitale Zwillinge integrieren diese dynamischen Fähigkeiten in CAD-Modellen, wodurch Hersteller ihre Designs verbessern und die Produktion optimieren können. Diese Technologie ermöglicht auch vorausschauende Wartung und Qualitätsmanagement, was letztendlich die Produktivität verbessert.
Das Konzept der digitalen Zwillinge in der Fertigung begann in den frühen 2000er Jahren Gestalt anzunehmen. Experten schreiben es häufig Dr. Michael Grieves zu, der die Idee 2002 einführte und sie auf das Produktlebenszyklusmanagement anwendete. Ursprünglich sollten digitale Zwillinge virtuelle Modelle von Produkten erstellen, um deren Verhalten und Leistung während des gesamten Lebenszyklus zu replizieren. Im Laufe der Zeit hat der technologische Fortschritt ihre Möglichkeiten erweitert. Heute können Hersteller die Technologien des digitalen Zwillings auf ganze Produktionssysteme und Arbeitsabläufe anwenden. Dies ermöglicht eine Datenintegration in Echtzeit und ausgefeiltere Simulationen, die es Führungskräften in der Fertigung ermöglichen, schnell datengestützte Entscheidungen zu treffen.
Die Entstehung von Systemzwillingen
Systemzwillinge sind fortschrittliche digitale Darstellungen, die mehrere digitale Zwillinge zusammenführen und in den 2010er Jahren als Konzept entstanden sind. Heute erkennen Hersteller den Wert dieser neuen Technologie, da sie einen umfassenden Überblick über vernetzte Fertigungssysteme bietet. Im Gegensatz zu digitalen Zwillingen, die einzelne physische Entitäten virtuell replizieren, umfassen Systemzwillinge alle Maschinen, Geräte und Prozesse innerhalb einer Fertigungslinie oder eines anderen komplexen Netzwerks. Diese Integration ermöglicht eine dynamischere Simulation, wie mehrere Komponenten miteinander interagieren, und bietet eine detailliertere Perspektive auf potenzielle Produktionsprobleme.
Die Integration mehrerer digitaler Zwillinge zu einem Systemzwilling erfordert die Kombination von Daten aus verschiedenen Quellen, um ein einheitliches Modell zu erstellen, das den Echtzeitstatus und das Verhalten des gesamten Netzwerks abbildet. Der Prozess ist komplex, da er die Synchronisierung von Daten aus verschiedenen Maschinen, Sensoren und Steuerungssystemen erfordert, um eine genaue und einheitliche Darstellung zu gewährleisten. Das Ergebnis liefert jedoch unschätzbare Einblicke in die Gesamteffizienz und Funktionalität.
Systemzwillinge verbessern auch die Betriebseffizienz, indem sie ein umfassendes Verständnis der gesamten Systemleistung bieten, wodurch eine vorausschauende Wartung in der Fertigung ermöglicht wird, bevor es zu Ausfällen kommt. Dies kann die Lebensdauer der Ausrüstung verlängern, Störungen minimieren und Kosteneinsparungen erhöhen.
Herausforderungen und Ausblick in die Zukunft
Mehrere aufkommende Trends könnten die Zukunft der Automatisierungstechnik prägen, wobei die Integration von KI und maschinellem Lernen (ML) an vorderster Front steht. Diese Technologien könnten noch ausgefeiltere, autonome Systeme ermöglichen.
KI/ML können große Mengen an Echtzeitdaten analysieren. Dies bedeutet, dass Systeme aus vergangener Leistungsfähigkeit lernen, sich an neue Bedingungen anpassen und kontinuierlich die Effizienz und Effektivität verbessern können. Das Zusammenwirken von KI mit digitalen Zwillingen und Systemzwillingen wird die Fähigkeiten dieser Technologien weiter verbessern, indem noch genauere Simulationen und Einblicke geliefert werden.
Mit der fortschreitenden Entwicklung der Automatisierungstechnik können wir auch mit einer verstärkten Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschinen rechnen. KI-gesteuerte Systeme werden komplexere Aufgaben übernehmen sowie weiterhin einfache, sich wiederholende Aufgaben erledigen, wodurch das Personal sich auf höherwertige strategische Aktivitäten konzentrieren kann. Diese Veränderung wird die Produktivität verbessern, Innovationen ermöglichen und neue Chancen in verschiedenen Branchen eröffnen.
Ein Schritt in die Zukunft der Automatisierungstechnik
Im Laufe der Jahrzehnte haben transformative Digitalisierungstechnologien wie CAD-Zeichnungen, digitale Zwillinge und Systemzwillinge die Automatisierungstechnik geprägt. Während wir uns auf die spannende Zukunft der Automatisierungstechnik zubewegen, müssen führende Fertigungsunternehmen über die neuesten Fortschritte in diesem Bereich auf dem Laufenden bleiben. Die Integration von KI und maschinellem Lernen mit diesen Technologien verspricht noch größere Fähigkeiten, wodurch Innovation und Effizienz auf neue Höhen getrieben werden. Durch das frühzeitige Aufgreifen dieser Fortschritte können Branchenführer weiterhin die Grenzen des Möglichen erweitern und sicherstellen, dass sie in einem sich ständig weiterentwickelnden Umfeld wettbewerbsfähig bleiben.
Jedes Projekt ist einzigartig. Wir möchten uns Ihre Herausforderungen anhören und Ihnen mitteilen, wie Sie Ihr Projekt durch Automatisierung rechtzeitig auf den Weg bringen können.
Roland Echter
Geschäftsführer – Digital
ATS Industrial Automation
Roland Echter hat Unternehmen in zahlreichen Branchen dabei unterstützt, die Produktion mit digitalen Lösungen zu automatisieren und zu optimieren. In Zusammenarbeit mit Kunden konfiguriert er Dienstleistungen und Systeme unter Verwendung von Strategien mit digitalen Werkzeugen, um die Produktion aufzubauen, zu skalieren und die betriebliche Effizienz zu steigern.
