Automatisierung in der Fertigung: Woran Projekte wirklich scheitern

In vielen Werkhallen steht ein Roboter, der weniger arbeitet als geplant. Er wurde mit großen Erwartungen gekauft. Nach der Abnahme zeigte sich dann: Die Teile kommen nicht sauber an, das Umrüsten dauert zu lange, und bei Störungen weiß nur der externe Dienstleister weiter.

Solche Fälle sind kein Argument gegen Automatisierung. Sie zeigen aber, wo die eigentliche Arbeit liegt. Steuerungen, Sensoren und Industrieroboter sind ausgereift und zuverlässig. Schwierig wird es an den Übergängen: zwischen Maschine und Material, zwischen Anlage und IT, zwischen Technik und Belegschaft.

Dieser Beitrag beschreibt die häufigsten Fehlerquellen in Fertigungsbetrieben. Er richtet sich an Geschäftsführer, Produktionsleiter und alle, die ein Projekt planen oder ein festgefahrenes wieder in Gang bringen wollen.

Was Automatisierung in der Fertigung umfasst

Der Begriff klingt nach Robotern, meint aber deutlich mehr. Die Grundlage bildet fast immer eine speicherprogrammierbare Steuerung, kurz SPS. Sie liest Signale von Sensoren, verarbeitet sie nach festen Regeln und schaltet Motoren, Ventile oder Förderbänder. Darauf bauen Roboter, Kamerasysteme zur Qualitätsprüfung und Software für die Planung der Produktion auf.

Für die Planung hilft eine einfache Unterscheidung. Feste Automatisierung erledigt einen Ablauf in sehr hoher Stückzahl, etwa beim Abfüllen von Getränken. Flexible Automatisierung lässt sich auf neue Teile umstellen. Dafür braucht sie Programmierung, Vorrichtungen und Zeit. Die meisten mittelständischen Betriebe bewegen sich irgendwo dazwischen.

Fehler eins: der falsche Prozess

Viele Projekte beginnen mit der Technik statt mit dem Ablauf. Jemand sieht auf einer Messe eine beeindruckende Roboterzelle und sucht danach eine passende Aufgabe. Besser ist der umgekehrte Weg. Gute Kandidaten sind Arbeitsschritte, die oft wiederkehren, gleich ablaufen und körperlich belasten oder eintönig sind.

Heikel sind dagegen Prozesse mit vielen Varianten. Fertigt ein Betrieb hundert verschiedene Teile in kleinen Losen, muss die Anlage ständig umgestellt werden. Jede Umstellung kostet Zeit und birgt Fehler. Hier lohnt oft eine Teillösung. Der Roboter übernimmt das Be- und Entladen einer Maschine, der Mensch kümmert sich um die Sonderfälle.

Ein zweiter Prüfstein ist die Stabilität des Prozesses. Ein Ablauf, der heute nur mit viel Erfahrung gelingt, wird durch Automatisierung nicht besser. Er wird nur schneller schlecht. Zuerst muss der Prozess sauber laufen, dann kann eine Maschine ihn übernehmen.

Fehler zwei: Teilezuführung und Rüsten unterschätzt

Ein Roboter kann nur greifen, was er findet. In der Handarbeit liegen Teile oft lose in Kisten, und der Mensch sortiert nebenbei. Für die Maschine muss jedes Teil in definierter Lage ankommen. Das gelingt mit Vibrationsförderern, Werkstückträgern oder Kameras, die Teile in der Kiste erkennen. Jede dieser Lösungen kostet Geld und Planung.

Dazu kommt das Rüsten, also das Umstellen auf ein anderes Produkt. Greifer werden getauscht, Programme geladen und Vorrichtungen gewechselt. Wer diese Zeit im Angebot nicht genau betrachtet, erlebt später eine Anlage, die viel steht. Planen Sie die Umrüstung deshalb so sorgfältig wie den eigentlichen Arbeitstakt.

Auch die Fehlerbehandlung wird oft vergessen. Was passiert, wenn ein Teil schief liegt oder ein Sensor verschmutzt ist? Eine Anlage, die bei jeder Kleinigkeit stoppt und einen Spezialisten braucht, frisst den erhofften Gewinn schnell auf.

Fehler drei: Daten ohne Plan

Unter dem Schlagwort Industrie 4.0 werden Maschinen seit Jahren vernetzt. Sie melden Stückzahlen, Störungen und Energieverbrauch an zentrale Systeme. Offene Standards wie OPC UA erleichtern den Austausch zwischen Geräten verschiedener Hersteller. Technisch ist das heute gut lösbar.

Das Problem liegt woanders. Viele Betriebe sammeln Daten, ohne zu wissen, welche Frage sie damit beantworten wollen. So entstehen Bildschirmtafeln, die niemand ansieht. Sinnvoller ist ein klares Ziel. Bewährt hat sich die Gesamtanlageneffektivität, im Englischen OEE genannt. Sie fasst Verfügbarkeit, Leistung und Qualität einer Anlage in einem Wert zusammen. So sehen Sie, wo Zeit verloren geht.

Vernetzung bringt zudem neue Risiken. Eine Maschine, die mit dem Firmennetz verbunden ist, kann auch angegriffen werden. Trennen Sie deshalb das Produktionsnetz vom Büronetz. Regeln Sie Fernwartungszugänge streng und geben Sie sie nur bei Bedarf frei.

Fehler vier: Niemand im Haus versteht die Anlage

Viele Betriebe kaufen eine komplette Lösung bei einem Integrator. Das ist vernünftig, denn er bringt Erfahrung aus vielen Projekten mit. Gefährlich wird es, wenn nach der Abnahme niemand im eigenen Haus Programme ändern oder Störungen beheben kann. Dann wird jede kleine Anpassung zum Serviceauftrag.

Planen Sie deshalb von Anfang an mindestens zwei Mitarbeiter ein, die das Projekt begleiten. Sie sollten bei der Inbetriebnahme dabei sein, Schulungen besuchen und die Dokumentation prüfen. Auch die Belegschaft an der Linie gehört dazu. Wer versteht, warum eine Anlage kommt und was sie verändert, arbeitet mit ihr statt gegen sie.

Eine Anlage, die nur ihr Lieferant versteht, gehört Ihnen nur auf dem Papier.

So planen Sie ein Projekt solide

Erfolgreiche Projekte folgen meist einem ähnlichen Muster. Sie beginnen klein, messen ehrlich und wachsen erst danach.

• Erfassen Sie den Ist-Zustand über mehrere Wochen: Taktzeiten, Stillstände, Ausschuss und Rüstzeiten.
• Wählen Sie einen Prozess mit klarer Wiederholung und überschaubarer Zahl an Varianten.
• Beschreiben Sie im Lastenheft auch Sonderfälle, typische Fehlerbilder und die gewünschte Rüstzeit.
• Starten Sie mit einer Pilotzelle und legen Sie vorab fest, woran Sie den Erfolg messen.
• Planen Sie Schulung, Ersatzteile und Wartung als festen Teil des Budgets ein.

Bei den Kosten lohnt ein vollständiger Blick. Neben der Anlage selbst fallen Planung, Vorrichtungen, Sicherheitstechnik, Schulung und Wartung an. Ein Angebot, das nur den Roboter zeigt, ist noch kein Angebot für eine funktionierende Zelle.

Besondere Aufmerksamkeit verdient die Abnahme. Vereinbaren Sie, dass die Anlage unter realen Bedingungen geprüft wird: mit Ihren Teilen, Ihrem Personal und über mehrere Schichten. Eine Vorführung mit sorgfältig ausgewählten Musterteilen sagt wenig über den Alltag. Halten Sie im Vertrag fest, welche Taktzeit und welche Verfügbarkeit die Zelle erreichen muss.

Bei der Planung lohnt auch ein Blick nach vorn. Mehrere Trends kommen gerade kleineren Betrieben entgegen. Kollaborative Roboter, oft Cobots genannt, arbeiten mit begrenzter Kraft und Geschwindigkeit neben Menschen. Nach einer Risikobeurteilung brauchen sie häufig keinen Schutzzaun. Grafische Programmieroberflächen senken die Einstiegshürde. Kamerasysteme mit lernender Software erkennen Teile, die bisher eine aufwendige Zuführung gebraucht hätten.

An den Grundregeln ändert das wenig. Die Technik wird zugänglicher, doch die Fragen bleiben: Welcher Prozess eignet sich, wer betreut die Anlage, und wie messen Sie den Erfolg? Wer diese Fragen vor dem Kauf beantwortet, hat die halbe Arbeit schon getan.