In Branchen wie der Luft und Raumfahrt sowie der allgemeinen Fertigung ist Unvorhersehbarkeit zur Norm geworden. Originalgerätehersteller (OEMs) verlagern die Variabilität weiter in die Lieferkette und verlangen von ihren Zulieferern, eine größere Anzahl von Teilenummern, engere Toleranzen und schnellere Umrüstzeiten zu bewältigen oft ohne zusätzliches Personal oder mehr Platz.
Laut Make UK, dem führenden britischen Verband der Hersteller, sind die Hersteller sehr daran interessiert, ihre Produktion zu automatisieren, nennen jedoch den Mangel an technischen Fachkräften und die Verfügbarkeit von Arbeitskräften als wesentliche Hindernisse für eine erfolgreiche Umsetzung. Tatsächlich können diese Herausforderungen den Einsatz von Automatisierungstechnik ebenso stark beeinträchtigen wie die Leistungsfähigkeit der Maschinen selbst.
Der jährliche Bericht Facts and Figures der „Aerospace, Security and Defence Industries Association of Europe“ (ASD) für das Jahr 2024 hat deutlich gemacht, dass Engpässe bei Arbeitskräften und in der Lieferkette die Produktionsleistung in der Luft und Raumfahrtindustrie trotz steigender Nachfrage weiterhin bremsen. Automatisierung ist eine naheliegende Lösung, doch wie sie eingesetzt wird, ist ebenso wichtig wie die Frage, ob sie überhaupt eingesetzt wird. Betrachten wir einige der Fallstricke bei der Einführung von Automatisierung.
Wenn Individualisierung zum Hemmnis wird
Jahrelang wurden viele Automatisierungsprojekte standardmäßig übermäßig individuell angepasst. Die Fertigungszellen wurden auf eine begrenzte Auswahl an Bauteilen, Vorrichtungen und Arbeitsabläufen ausgelegt und auf einen bestimmten Zeitpunkt ausgerichtet. Doch wenn sich die Nachfrage ändert, geraten diese Systeme an ihre Grenzen. Jede Änderung der Bauteilgeometrien, Materialanforderungen oder Auftragsprofile erfordert eine Neugestaltung, neue Programmierung und führt zu Ausfallzeiten. Einfach ausgedrückt: Was einst eine maßgeschneiderte Lösung war, wird zu einer Einschränkung.
Am anderen Ende des Spektrums stehen vollständig standardisierte Systeme. Diese Systeme versprechen Schnelligkeit und Kostenkontrolle, lassen jedoch oft die Anpassungsfähigkeit vermissen, die in der realen Fertigung erforderlich ist. Schließlich fertigen CNC-Werkstätten selten identische Teile, sondern haben es stattdessen mit unterschiedlichen Werkstoffen, variablen Taktzeiten und wechselnden Kundenanforderungen zu tun. Ein starres System, das dieser Vielfalt nicht gerecht wird, läuft Gefahr, nicht voll ausgelastet oder gar ganz umgangen zu werden.
Die Herausforderung besteht also nicht darin, zwischen Standardisierung und Individualisierung zu wählen, sondern zu verstehen, wo der jeweilige Ansatz am sinnvollsten ist.
Modulare Automatisierung als Mittelweg
Welche Alternativen gibt es zu einer übermäßig standardisierten oder übermäßig maßgeschneiderten Automatisierung? Eine Antwort lautet: modulare Automatisierung. Mit anderen Worten: Anstatt sich zwischen Standardisierung und Maßanfertigung entscheiden zu müssen, können Hersteller beide Ansätze voneinander trennen.
Einerseits werden also „Kernkomponenten“ standardisiert: Roboterarme, Sicherheitssysteme, Schnittstellen und Steuerungssoftware werden als bewährte, wiederverwendbare Module ausgewählt. Um diesen stabilen Kern herum erfolgt eine individuelle Anpassung dort, wo sie einen Mehrwert bietet, beispielsweise bei den End-of-Arm-Werkzeugen, den Strategien zur Teilehandhabung, den Palettenlayouts und der Zellenkonfiguration.
Diese Unterscheidung ist mehr als nur theoretischer Natur. Die Standardisierung des „Kerns“ reduziert den Entwicklungsaufwand und die Risiken bei der Inbetriebnahme durch validierte Module, vertraute Schnittstellen und eine schnellere Inbetriebnahme. Gleichzeitig sorgt die Flexibilität rund um den Kern für eine hohe Reaktionsfähigkeit. Greifer können ausgetauscht, Vorrichtungen angepasst und Zellen umgerüstet werden.
Entscheidend ist, dass diese Änderungen weder eine vollständige Umgestaltung des Systems noch eine Neugestaltung der Automatisierungsstrategie von Grund auf erfordern.
Bei der CNC-Bearbeitung entspricht dieser Ansatz weitgehend der tatsächlichen Entwicklung in der Produktion. So kann ein Betrieb beispielsweise damit beginnen, das Be und Entladen einer einzelnen Maschine zu automatisieren. Mit zunehmender Erfahrung lässt sich dieselbe Roboterplattform auf weitere Maschinen, längere unbeaufsichtigte Laufzeiten oder komplexere Teilefamilien ausweiten. Eine schrittweise Erweiterung ist möglich, da die Grundlage standardisiert ist.
Zulieferer der Luft- und Raumfahrtbranche verdeutlichen diesen Vorteil besonders anschaulich. Viele von ihnen arbeiten in Umgebungen mit hoher Produktvielfalt und geringen Stückzahlen, die hohe Qualitätsanforderungen stellen. Eine zu stark maßgeschneiderte Automatisierung kann sie in unflexible Fertigungszellen zwängen gerade dann, wenn Programme hochgefahren werden oder sich ändern.
Modulare Systeme ermöglichen es Herstellern, die Auslastung anzupassen, ohne im Vorfeld überdimensionierte Lösungen entwickeln zu müssen wie etwa maßgeschneiderte Zellen für zukünftige Produktionsmengen, die möglicherweise nie erreicht werden; sie können ihre Investitionen streuen und gleichzeitig die Einhaltung von Vorschriften und die Rückverfolgbarkeit gewährleisten.
Hier können Plattformen wie die CubeBox von Tezmaksan, eine modulare CNC-Automatisierungszelle, und die RoboCAM-Software Herstellern helfen, ein Gleichgewicht zwischen starrer und flexibler Automatisierung zu finden.
Durch die Kombination einer standardisierten Roboterzellenarchitektur mit konfigurierbaren Handhabungs- und Softwareebenen können sich Systeme parallel zur Produktion weiterentwickeln, anstatt ihr vorauszueilen. Das Ziel besteht nicht darin, die Individualisierung aus der Automatisierung zu verbannen, sondern die Systeme dort einzusetzen, wo sie Flexibilität statt Anfälligkeit bieten.
Die wichtigste Erkenntnis ist, dass Automatisierung niemals als einmaliges Projekt betrachtet werden sollte, das lediglich dazu dient, die Probleme von heute zu lösen. Vielmehr müssen sich die Möglichkeiten der Automatisierung kontinuierlich an veränderte Märkte, Materialien und Kundenerwartungen anpassen. Die Standardisierung zentraler Automatisierungsmodule sorgt für Stabilität, während maßgeschneiderte Schnittstellen und Werkzeuge die Flexibilität bewahren. Zusammen bieten sie einen Weg zu zukunftssicheren CNC-Betrieben, ohne die Kosten und Risiken, die traditionell mit maßgeschneiderten Systemen verbunden sind.
Hersteller, die diesen Mittelweg erkennen, sind besser in der Lage, auf Unsicherheiten zu reagieren. Anstatt sich für eine der beiden Optionen – Standardisierung oder Individualisierung entscheiden zu müssen, können sie ein effektives und profitables Gleichgewicht zwischen beiden finden.
