5 Schritte zum Automatisierungserfolg in der Metallfertigung

Aug 07, 2023

ABBILDUNG 1. Ein Cobot lädt Teile auf eine Maschine zum Entgraten flacher Teile und ein Cobot bedient eine elektrische Abkantpresse. Die Herausforderungen variieren je nach Anwendung, aber wenn ein Vorgang etwas einfach und langwierig ist – also etwas, auf das die Mitarbeiter gerne verzichten würden – könnte er ein guter Kandidat für die Automatisierung sein. Bilder: Mid Atlantic Automation

Umstrukturierungsbemühungen, Herausforderungen in der Lieferkette, steigende Löhne, eine alternde Bevölkerung qualifizierter Arbeitskräfte, eine Arbeitslosenquote auf dem niedrigsten Stand seit einer Generation – die Herausforderungen in der Metallverarbeitung scheinen sich von Tag zu Tag unaufhaltsam zu vervielfachen. Und sie wachsen und verstärken sich gegenseitig und gefährden nicht mehr nur die Vorlaufzeiten und Margen eines Herstellers, sondern auch seine grundlegende Fähigkeit, die Geschäftskontinuität und die Kundenbeziehungen aufrechtzuerhalten.

Bewährte, weit verbreitete Automatisierungslösungen können einige dieser Belastungen lindern, doch viele Unternehmen zögern, selbst relativ einfache Anwendungen zu übernehmen. Warum unternehmen sie nicht die ersten Schritte? Es könnte auf einen natürlichen Widerstand gegen Veränderungen und die Angst vor dem Unbekannten zurückzuführen sein. Bei richtiger Verwaltung zwingen Veränderungen Organisationen dazu, zu lernen und zu wachsen, und sie sind für eine Organisation unerlässlich, um relevant und wettbewerbsfähig zu bleiben.

Das Versäumnis, sich zu ändern, kann katastrophal sein. Betrachten Sie die Geschichte von Kodak, eine bekannte warnende Geschichte. Der einstige Foto- und Filmriese, dessen Wurzeln bis ins Jahr 1901 zurückreichen, war jahrzehntelang Marktführer. Doch als sich die digitale Fotografie Anfang der 2000er Jahre immer weiter verbreitete, beschloss Kodak, sich weiterhin auf sein Kerngeschäft, den Film, zu konzentrieren. Digitalkameras zerstörten diesen Markt schnell und als Kodak reagierte, war es zu spät. Das Unternehmen meldete 2012 Insolvenz an.

Automatisierung wird für Unternehmen immer mehr zu einer Notwendigkeit, um mit den Kundenanforderungen Schritt halten zu können. Wird Ihr Unternehmen den Wandel der Automatisierung annehmen oder wird es zum nächsten Kodak?

Automatisierung mag einschüchternd wirken, sollte es aber nicht sein, solange Sie den richtigen Fokus haben. Versuchen Sie zunächst, sich auf fünf vernünftige Schritte zu konzentrieren. Wenn sie gut befolgt und in einem positiven Kreislauf wiederholt werden, tragen sie dazu bei, ein umfassendes Rahmenwerk für die Automatisierung der Metallfertigung zu schaffen – eines, das weit über einen einzelnen Prozess oder eine einzelne Arbeitsstation hinausgeht.

Wie bei jeder Reise besteht der erste Schritt auf dem Weg zur Automatisierung darin, festzulegen, wohin die Reise geht. Setzen Sie Erwartungen und machen Sie diese deutlich. Was möchte Ihr Unternehmen mit der Automatisierung erreichen und welche Auswirkungen hat dies? Besteht beispielsweise die Absicht, schrittweise oder in großem Maßstab zu automatisieren, und wie wird sich die Automatisierung auf die Arbeitsabläufe in den Bereichen Konstruktion, Planung und Produktion auswirken? Wer wird der designierte Automatisierungs-Champion?

Wie nehmen Mitarbeiter Automatisierung wahr? Viele sehen darin einen Jobkiller. Tatsächlich erweitern jedoch Arbeitnehmer, die sich mit Robotik und Automatisierung auskennen, ihre Fähigkeiten, verbessern ihre Karrierechancen und werden für ihr Unternehmen wertvoller. Unternehmen müssen Automatisierungsexperten im Engineering, in der Fertigung und im Fertigungsbereich identifizieren und unterstützen.

Was sind abschließend die finanziellen Auswirkungen? Finanzieller Erfolg liegt nicht nur in Kosteneinsparungen, sondern auch in der Erweiterung der Fähigkeiten eines Unternehmens, Durchlaufzeiten zu verkürzen, mehr Produkte auf den Markt zu bringen und mehr Umsatz zu erzielen.

Kurz gesagt: Sie müssen die Automatisierung einplanen. Es wird nicht alle Probleme auf einmal lösen, aber es kann die richtigen Probleme sehr gut lösen und (oft unerwartete) Möglichkeiten für Innovationen schaffen, einschließlich zusätzlicher Karrieremöglichkeiten. Automatisierung kann Geld sparen, aber was noch wichtiger ist, sie bringt mehr Umsatz. Um dies zu erreichen, sind fokussierte und befähigte Programmverfechter erforderlich, die daran arbeiten, klar definierte Ziele zu erreichen. klar kommunizieren; und führen Sie konsistente und gründliche Überprüfungen der erzielten Fortschritte durch.

Ordnen Sie gezielte Prozesse basierend auf dem Risiko und ihren Gesamtauswirkungen auf das Unternehmen. Automatisierung löst die richtigen Probleme sehr gut. Die Kunst besteht darin, die richtigen zu automatisierenden Prozesse in der richtigen Reihenfolge auszuwählen und sie auf die optimale Automatisierungstechnologie abzustimmen.

ABBILDUNG 2. Diese Matrix zeigt die Schwierigkeiten bei der Automatisierung bestimmter Vorgänge bei einem Metallverarbeiter. Die Matrix variiert je nach Produkt-, Prozess- und verfügbarem Ressourcenmix eines Unternehmens.

Industrieroboter eignen sich beispielsweise gut für große Auflagen einheitlicher Teile und verursachen erhebliche Anschaffungskosten. Einfache Bedienungen mit wenig Variation eignen sich gut für relativ kostengünstige Geräte. Dazwischen, bei kleinen bis großen Volumina mit erheblicher Teilevariabilität, gleichen flexible Systeme wie adaptive kollaborative Roboter (Cobots) Kosten und Komplexität aus.

In der Vergangenheit hing die Entscheidung für eine Automatisierung oft von einer einfachen Berechnung des Return on Investment (ROI) ab. „Wir fertigen X Stück dieses Teils pro Monat zu Y Kosten und können so viel pro Teil einsparen. Die Kapitalkosten betragen Z und die Amortisationszeit beträgt so viele Monate.“ Im heutigen Umfeld ist das Bild jedoch komplexer. ROI-Berechnungen sind hilfreich, aber oft wirken sich die Auswirkungen eines durch eine stillstehende Maschine verursachten Engpasses viel stärker auf das Endergebnis eines Unternehmens aus. Wenn ein großer Endartikel aufgrund fehlender gefertigter Komponenten zu relativ geringen Kosten nicht versendet werden kann, muss die tatsächliche Amortisation im Hinblick auf den durch den Engpass verursachten Umsatzverlust gesehen werden – ein finanzieller Effekt, der ein Vielfaches dessen betragen kann, was eine einfache ROI-Berechnung ergeben würde.

Ein effektiver Ansatz besteht darin, wirkungsvolle Prozesse auf der Grundlage der Gesamtanforderungen Ihres Unternehmens zu bewerten. Jede Fabrik ist anders und gewichtet Variablen unterschiedlich. Zu den häufigsten Faktoren gehören die Gesamtkosten im Verhältnis zum Umsatz, Auswirkungen auf die Durchlaufzeiten der Kunden, Schwierigkeiten bei der Gewinnung qualifizierter Bediener für die Maschinen, Engpässe bei den Arbeitsabläufen, inakzeptable Qualitätsniveaus, Sicherheitsprobleme, Leerlaufzeiten am Arbeitsplatz, Komplexität der Integration und allgemeine Prozessbeschwerden Punkte. Wenn sich viele Leute, die an einem Arbeitselement beteiligt sind, wirklich wünschen, dass es einfach verschwindet, dann ist es wahrscheinlich ein guter Kandidat (sieheAbbildung 1 ). Durch die Darstellung der Variablen in einer einfachen Grafik, die die Gesamtauswirkungen auf das Unternehmen und die Schwierigkeit der Implementierung bewertet, kann die Entscheidungsfindung klarer dargestellt werden (siehe).Figur 2).

Rankingverfahren wie diese helfen dabei, die Auswahl auf eine kleine Anzahl potenzieller Ziele einzugrenzen. An diesem Punkt ist die Entscheidungsfindung sowohl eine Kunst als auch eine Wissenschaft, daher ist eine übermäßige Analyse im Allgemeinen nicht sinnvoll. Wählen Sie den Prozess aus, der das beste Gleichgewicht zwischen Implementierungskomplexität und Geschäftsnutzen zu bieten scheint, und beginnen Sie dort.

Achten Sie dabei jedoch darauf, Ihre vorhandenen Engineering- und Automatisierungsfähigkeiten ehrlich zu bewerten. Wenn Sie über einige interne Ressourcen verfügen und sich selbst integrieren möchten, achten Sie besonders auf die Integrationsschwierigkeiten. Versuchen Sie nicht, alles auf einmal zu erledigen, aber denken Sie daran, mit welchem ​​Automatisierungsgrad Sie beginnen möchten. Es kann so einfach sein wie ein einachsiges Pick-and-Place-Gerät, das Werkstücke von Punkt A nach Punkt B bewegt. Am anderen Ende des Spektrums stehen hochgradig maßgeschneiderte Industrieroboter, die für die Produktion stabiler Werkstücke in großen Mengen geeignet sind. Dazwischen liegen Geräte wie Cobots, die recht flexibel und mit den richtigen Werkzeugen und Anwendungsunterstützung relativ einfach anzupassen und zu programmieren sind.

Vergessen Sie bei jeder Art von Automatisierung niemals die ordnungsgemäße Absicherung. Automatisierte Systeme müssen sicher eingesetzt werden, wobei die Sicherheitskosten in die Budgetierungsphase der Projektplanung einbezogen werden müssen. Natürlich haben die Komplexität des gewählten Prozesses, der Zeit- und Kapitalaufwand sowie das Volumenprofil der ausgewählten zu bauenden Teile Einfluss auf die Gesamtentscheidung.

Die Automatisierung reproduziert normalerweise keinen manuellen Vorgang. Stattdessen gestalten Planer den Prozess für die Automatisierung neu, immer im Kontext des gesamten Fertigungsablaufs.

Ein guter erster Schritt besteht darin, eine einfache Karte manueller Prozesse zu erstellen (sieheFigur 3 ). Die Karte ist nicht erschöpfend, die Karte muss nur die Elemente beschreiben, die berücksichtigt werden müssen. Analysieren Sie nach dem Zeichnen Ihrer Karte die Faktoren, die sie beeinflussen. Sind die Eingaben (z. B. eingehende Teile) stabil im Design und wiederholbar in der Form? Ist der bestehende Prozess stabil? Ist die vorhandene Ausrüstung dazu geeignet? Sind die derzeitigen Qualitätsniveaus akzeptabel? Ist die laufende menschliche Interaktion mit dem Prozess vorhersehbar? Stellt der bestehende Prozess Sicherheits- oder Gesundheitsrisiken dar? Die Lösung dieser grundlegenden Probleme hilft zunächst dabei, eine solide Grundlage zu schaffen.

Sobald Sie sich mit den Grundlagen befasst haben, erstellen und veröffentlichen Sie eine klare und prägnante Liste der entscheidenden Ziele und entsprechenden Ergebnisse für das Projekt. Richten Sie einen regelmäßigen Überprüfungsprozess ein, um sicherzustellen, dass bestimmte Ziele immer noch relevant und im Plan sind. Vergessen Sie nie die einfache Tatsache, dass die Automatisierung nicht bestehende Aufgaben ersetzt, sondern von jedem ein Umdenken im gesamten Fertigungsprozess erfordert. Einen guten Roboter an einen schlechten Prozess anzuschließen, funktioniert nie und kann sehr teuer sein. Der Vorteil besteht darin, dass der Aufbau einer effektiven Automatisierung häufig zugrunde liegende (und oft nicht realisierte) Probleme aufdeckt und deren Lösung erzwingt.

Ein weiterer kritischer Faktor ist oft am schwierigsten zu berücksichtigen: eine ehrliche und realistische Bewertung der verfügbaren internen Ressourcen und Fähigkeiten. Im Vordergrund steht die Benennung und Ermächtigung eines oder mehrerer Automatisierungs-Champions. Sie müssen nicht unbedingt über große Erfahrung und Kompetenz in der Automatisierung verfügen, sollten jedoch Ihre bestehenden Prozesse und die Ziele Ihres Automatisierungsprojekts gründlich verstehen. Darüber hinaus muss es ihnen ermöglicht werden, sich auf das Projekt zu konzentrieren, anstatt gezwungen zu sein, es als eine wöchentliche Ablenkung zu betrachten.

Automatisierung mag einschüchternd wirken, sollte es aber nicht sein, solange Sie den richtigen Fokus haben.

Champions können ein gewisses Maß an Projektkontrolle an externe Integratoren abtreten. Dennoch müssen sie diese Kontrolle gegen den Erfahrungsumfang, das technische Fachwissen eines Integrators und das Potenzial eines kürzeren ROI abwägen. Bitten Sie einen potenziellen Integrator um Referenzen bestehender Kunden und Beispiele ihrer abgeschlossenen Arbeiten.

Denken Sie daran, dass die Beauftragung eines Integrators weder einen internen Automatisierungsexperten ersetzt noch die Notwendigkeit verringert. Die Projektumsetzung, Feedback zum Fortschritt und die Konzentration auf Fertigstellungspläne erfordern klare Kommunikationskanäle mit jedem Integrationsteam, und eine bestimmte Person muss diesen Prozess vorantreiben.

Sobald Sie die Projektergebnisse dargelegt, einen Automatisierungsexperten bevollmächtigt und die Rolle des Integrators definiert haben, ist es an der Zeit, die Projektergebnisse mit Laserpräzision zu überprüfen. Fordern Sie, dass sie klar definiert und dokumentiert werden, und führen Sie eine regelmäßige Überprüfung durch. Legen Sie die Rollen des Automatisierungs-Champions, des Implementierungsteams und des Integrators klar fest. Dokumentieren Sie diese Rollen und überprüfen Sie sie strukturiert.

Überprüfen Sie abschließend, was Sie von dem Projekt erwarten, ob die Ergebnisse diesen Erwartungen entsprechen und dass sie realistisch und innerhalb des vorgegebenen Zeitrahmens und Budgets erreichbar sind. Übertreiben Sie es nicht.

Vermeiden Sie schließlich sorgfältig die Fallen unrealistischer Erwartungen und des Projektschleichens. Ihr erstes Automatisierungsprojekt wird nicht alle Probleme in Ihrer Fabrik lösen.

Überwachen Sie kontinuierlich die Leistung des Prozesses und seine Auswirkungen auf den Rest der Fabrik. Eines der erfreulichsten Ergebnisse eines erfolgreichen Automatisierungsprojekts (über höhere Umsätze und ROI hinaus) ist der damit einhergehende Zuwachs an institutionellem Wissen. Selbst ein einfaches erstes Programm bietet umfangreiches Lernen darüber, wie man ein Projekt auswählt und Ziele festlegt, wie man Kandidaten für die zukünftige Automatisierung prüft, wie man die richtige Ausrüstung und die richtigen Personen für die Erledigung der Arbeit auswählt und wie man Zeitpläne und finanzielle Vorteile vorhersagt.

Dokumentieren Sie abschließend laufende Automatisierungserfolge sowie Bereiche, die verbessert werden müssen. Diese datenbasierten Erkenntnisse helfen dabei, die Grundlage für zukünftige Automatisierungsprojekte zu schaffen. Sie werden auch sehen, wo bestimmte Automatisierungsstrategien an anderer Stelle repliziert werden könnten.

Dokumentieren Sie stets offen und klar und feiern Sie Erfolge. Wählen Sie das nächste Projekt genauso sorgfältig aus wie das erste und nutzen Sie dabei Ihr aktuelles Wissen, um den nächsten, produktiveren Schritt auf Ihrem Weg zur Automatisierung zu unternehmen.

Kein Maß an technologischer Zauberei kann alle Probleme in Ihrer Fabrik lösen, aber ein disziplinierter Ansatz bei der Automatisierung kann Ihnen zum Sieg verhelfen. Jede Initiative wird nur mit einem klaren Plan, den richtigen Leuten, einer durchdachten Vorbereitung und intelligent entwickelten Erwartungen erfolgreich sein.

Automatisierung ist eine Gelegenheit, ein klareres Verständnis Ihrer Abläufe zu entwickeln, Innovationen voranzutreiben, wertvolle Prozesse und institutionelles Wissen zu entwickeln, fähige Mitarbeiter zu identifizieren und zu stärken und Ihr Endergebnis zu steigern. Vor allem kann eine verwaltete Automatisierung Ihren Kunden einen besseren Service bieten und es Ihrem Unternehmen ermöglichen, im heutigen, sich schnell entwickelnden Geschäftsklima relevant zu bleiben.

ABBILDUNG 3. Eine einfache Prozesskarte, die nicht erschöpfend sein muss, beschreibt die grundlegenden Schritte eines bestimmten Fertigungsprozesses, die von der Automatisierung abgedeckt werden müssen.