Was ist Automation?
Woher stammt der Begriff Automation?
Was ist der Unterschied zwischen Automation und Automatisierung?
Welche Arten von Automation gibt es?
Automatisierung und die (vierte) industrielle Revolution
Welche Technologien sind Basis für die Industrieautomation?
Welche Trends prägen die Industrieautomation?
Welche Rolle spielt KI in der Industrieautomation?
Organisationen und Verbände in Deutschland rund um Automation und Automatisierung
Wichtige Messen in Deutschland rund um Automation und Automatisierungstechnik
Was ist Automation?
Unter Automation versteht man den Einsatz von Technologien, um Abläufe, Prozesse oder Systeme zu automatisieren – also so zu steuern oder auszuführen, dass menschliche Eingriffe minimiert oder sogar vollständig eliminiert werden. Kurzum: Bei der Automation werden technische Systeme (Maschinen und/oder Automatisierungstechnik) eingesetzt, um Aufgaben zu erledigen, die sonst von Menschen ausgeführt werden müssten.
Der Hauptzweck einer Automation besteht meist darin, Abläufe zu optimieren, Produktivität und Geschwindigkeit zu steigern, Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern und menschliche Fehler zu reduzieren. Auf Automation trifft man in der Industrie und in der Fabrik, aber auch in verschiedenen anderen Bereichen, darunter Gebäude, Logistik, Verkehr, Handel, Landwirtschaft, Verwaltung oder sogar im Haus bzw. Privatleben.
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Ursprung: Woher stammt der Begriff Automation?
Der Begriff Automation leitet sich vom griechischen Wort „automatos“ ab, was „sich selbst bewegend“ oder „selbsttätig“ bedeutet. Im antiken Griechenland verehrte man die Göttin „Automatia“: Sie war die Göttin des Zufalls und des Glückes und der ohne menschliches Zutun eintretenden Ereignisse
Im modernen Sinne wurde der Begriff Automation erstmals im 20. Jahrhundert verwendet, um automatisierte Maschinen oder elektronische Technologien zu beschreiben, die in verschiedenen Branchen eingesetzt wurden, um dort Abläufe und Prozesse zu automatisieren.
Der Ursprung des modernen Konzepts zur Automatisierung in der Industrie reicht aber bis in die industrielle Revolution im 18. Jahrhundert zurück, als mechanische Maschinen begannen, menschliche Arbeit in Fabriken zu ersetzen. Im 18. und 19. Jahrhundert wurden in der ersten industriellen Revolution die ersten Industrieautomaten erfunden, wie z.B. Webstühle oder Dampfmaschinen (siehe dazu auch ????.
Die Idee, Prozesse zu mechanisieren und menschliche Arbeit zu ersetzen, reicht allerdings sogar bis in die Antike zurück. Bereits in der Antike gab es einfache Automaten, wie z.B. mechanische Vögel (Archytas von Tarent baute um 400 v. Chr. einen mechanischen Vogel, der mit Druckluft angetrieben wurde) oder Wasseruhren (Ktesibios von Alexandria erfand um 250 v. Chr. die Wasseruhr, die mit einem automatischen Ventil die Zeit anzeigt).
Im Mittelalter und vor allem in der Renaissance wurden dann sogar komplexere Automaten entwickelt, wie z.B. mechanische Musikinstrumente oder Figuren. Dazu gehören etwa automatische Uhren mit Figurenspiel, die zu bestimmten Zeiten Glocken läuteten, Musik spielten oder Szenen darstellten.
Was ist Unterschied zwischen Automation und Automatisierung?
Oft werden die Begriffe „Automation“ und „Automatisierung“ synonym verwendet, jedoch gibt es durchaus feine Unterschiede.
- Automatisierung bezieht sich auf den Prozess oder die Methode der Umwandlung manueller Prozesse in automatisierte Abläufe durch den Einsatz von Technologien.
- Automation hingegen beschreibt den Zustand oder das Ergebnis des Automatisierungsprozesses – also das automatisierte System als Ganzes.
Dementsprechend ist eine Fabrik (mit (automatisierteen Prozessen) ein Beispiel für Automation, während die Installation von Maschinen oder Robotern in einer Fabrik ein Beispiel für Automatisierung ist.
Eine andere Definition versteht unter Automatisierung die einzelnen technischen (Automatisierungs-) Komponenten (etwa Roboter, Aktoren, Sensoren, Steuerungen) und bezeichnet als Automation dann die gesamte Automatisierungslösung.
Von Industrie über Gebäude bis Home: Welche Arten von Automation gibt es?
Es gibt verschiedene Arten von Automation, die je nach Anwendungsbereich variieren:
- Industrieautomation/Fabrikautomation: Das ist die Automatisierung von Produktionsprozessen in einer Fabrik oder einer Fertigungsanlage mit Technologien wie Robotik, Sensorik, Steuerungstechnik, um die Effizienz zu steigern und die Produktqualität zu verbessern.
- Gebäudeautomation: Hier geht es um die Steuerung einer Gebäudeinfrastruktur wie Heizung, Lüftung, Klimatisierung und Beleuchtung mittels technischer Systeme wie Thermostate, Bewegungsmelder oder Kameras, um etwa den Energieverbrauch zu optimieren und den Komfort zu erhöhen.
- Prozessautomation/Geschäftsprozessautomation: Darunter versteht man die Automatisierung von Geschäftsprozessen wie Rechnungswesen und Kundendienst, meist mithilfe von Softwarelösungen (ERP, CRM) und Datenbanken. Bei der Robotic Process Automation (RPA) werden Geschäftsprozesse durch sogenannte Software-Bots automatisiert, was aber nichts mit der Industrtierobotik zu tun hat.
- Logistikautomation: Hierbei geht es um automatisierte Systeme in Lagerhäusern und Distributionszentren, um den Warenfluss, die Lagerung und den Versand optimieren.
- Homeautomation: Die Automation von Funktionen im privaten Haushalt wie Kochen, Waschen oder Unterhaltung mittels technischer Systeme wie Smartphones, Sprachassistenten oder Smart-Home-Geräten.
Automatisierung und die (vierte) industrielle Revolution
Eng verbunden mit der Automatisierung in der Industrie sind die vier industriellen Revolutionen, die jeweils zu ihrer Zeit eine große Steigerung der Produktivität bewirkten:
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- Industrie 1.0: Die Dampfmaschinen. Die erste industrielle Revolution begann im 18. Jahrhundert durch die Nutzung der Wasserkraft und vor allem Dampfkraft. Die Dampfmaschine diente nun der Produktion in Fabriken. Dampflokomotiven ersetzten Pferdekutschen und Dampfschiffe ersetzten Segelschiffe.
- Industrie 2.0: Elektrizität und Fließband. Mit dem Beginn der Elektrizität am Ende des 19. Jahrhunderts entstand die zweite industrielle Revolution (Industrie 2.0). Besonders einschlägig war aber auch das durch Henry Ford eingeführte Fließband in der Automobilbranche: Da jeder Mitarbeiter nur noch eine Arbeitseinheit erledigte, wurde die Produktion sehr viel schneller.
- Industrie 3.0: Elektronik und IT. Die dritte industrielle Revolution (Industrie 3.0) begann in den 1970er Jahren und war von Entwicklungen in der Elektronik und in der Informationstechnik geprägt. Sie führten zum verstärkten Einsatz von moderner Automatisierungstechnik (etwa programmierbare Steuerungstechnik (SPS) oder Computern in der Industrie.
- Industrie 4.0: Internet und Digitalisierung. Die vierte industrielle Revolution wird in Deutschland auch aIndustrie 4.0 genannt. Dieser Begriff wurde von Henning Kagermann, Wolf-Dieter Lukas und Wolfgang Wahlster erstmals 2011 zur Hannover Messe in die Öffentlichkeit getragen. Die vierte industrielle Revolution der Industrie 4.0 ist geprägt durch den Einsatz cyberphysischer Systeme, verstärkte Vernetzung bis zum Internet der Dinge (Internet of Things IoT). Weitere Themen sind der Einsatz von künstlicher Intelligenz und von digitalen Zwillingen.
Welche Technologien sind Basis für die Industrieautomation?
Die Fabrikautomation umfasst eine Vielzahl von Automatisierungstechnologien, die alle zusammenarbeiten, um Produktionsprozesse zu optimieren:
Robotik: Industrieroboter spielen eine entscheidende Rolle in der Fabrikautomation. Sie können repetitive Aufgaben durchführen und so Produktivität und Genauigkeit steigern. Industrieroboter werden in der Montage, Materialhandhabung, Lackierung und vielen anderen Anwendungen eingesetzt. Daneben gibt es auch Cobots (kollaborierende Roboter), die eng mit dem Menschen zusammen arbeiten können. Serviceroboter wiederum sind Roboter, die nicht direkt an industriellen Fertigungsprozessen beteiligt sind, sondern in der Industrie aber auch in anderen Bereichen (etwa Krankenhaus, Landwirtschaft, Gastronomie) nützliche Aufgaben (Dienstleistungen) ausführen.
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Sensorik: Sensoren erfassen Daten (also physische oder chemische Eigenschaften wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit oder Position) in der Umgebung und senden dies an die Steuerungssysteme. Dies ermöglicht eine präzise Überwachung und Anpassung von Prozessen.
Aktorik: Aktoren setzen elektrische Signale in physische Bewegung oder Aktion um. Beispiele sind Greifer am Roboter oder pneumatische oder hydraulische Aktoren, die in Maschinen eingesetzt werden.
Förder- und Handhabungstechnik transportiert und bewegt in der automatisierten Fabrik Materialien und Bauteile.
Steuerungstechnik: Automatisierte Systeme erfordern moderne Steuerungssysteme – etwa SPS (speicherprogrammierbare Steuerungen) oder englisch PLC (Programmable Logic Controller), um Abläufe überwachen, regulieren und steuern.
Kommunikationstechnik: Die Vernetzung von Geräten und Maschinen ermöglicht den Datenaustausch in Echtzeit, was zur Verbesserung der Koordination
Welche Trends prägen die Industrieautomation?
Die Industrieautomation und die Automatisierungstechnik unterliegen ständigen Veränderungen durch technologische Entwicklungen und industrielle Anforderungen. Einige der prägenden Trends sind:
Künstliche Intelligenz: KI-basierte Systeme ermöglichen es den Maschinen, aus Daten zu lernen, Muster zu erkennen und autonome Entscheidungen zu treffen. Dies führt zu intelligenteren und adaptiveren Fertigungsprozessen.
Digitalisierung: Die Digitalisierung von Produktionsprozessen ermöglicht die Erfassung und Analyse von Daten in Echtzeit. Dies verbessert die Prozessoptimierung und ermöglicht die Vorhersage von Wartungsbedarf
Vernetzung: Durch die Vernetzung von Maschinen und Anlagen können Echtzeitdaten gesammelt und analysiert werden, um die Produktionsprozesse zu optimieren und vorbeugende Wartung durchzuführen.
Industrial Internet of Things (IIoT): Durch eine allumfassende Vernetzung von Maschinen und Geräten entsteht ein riesiges Netzwerk, das die Datenerfassung, Analyse und Steuerung in Echtzeit ermöglicht.
Mensch-Maschine-Interaktion: Die Gestaltung von technischen Systemen, die eine intuitive und ergonomische Interaktion mit Menschen ermöglichen.
Welche Rolle spielt KI in der Industrieautomation?
Künstliche Intelligenz kann die Industrieautomation in vielerlei Hinsicht verbessern:
- Erhöhung der Produktivität durch die autonome Optimierung von Produktionsprozessen und die Vorhersage von Fehlern oder Ausfällen.
- Erhöhung der Flexibilität, in dem sich Maschinen und Roboter autonom an veränderte Bedingungen anpassen
- Erhöhung der Sicherheit und Nachhaltigkeit durch die Vermeidung von Unfällen oder Schäden, die Reduzierung von Energieverbrauch und Abfall und die Einhaltung von Umweltstandards.
KI kann dabei in verschiedenen Bereichen der Fabrikautomation eingesetzt werden, wie z.B.:
- In der Robotik, um Roboter autonomer, kollaborativer und lernfähiger zu machen, so dass sie verschiedene Aufgaben übernehmen oder mit Menschen zusammenarbeiten können.
- In der Sensorik und Aktorik, um Sensoren und Aktoren intelligenter, vernetzter und reaktionsfähiger zu machen, so dass sie physikalische Größen besser messen oder beeinflussen können.
- In der Steuerungstechnik, um Steuerungen komplexer, adaptiver und robuster zu machen, so dass sie das Verhalten von technischen Systemen regeln oder optimieren können.
Organisationen und Verbände in Deutschland rund um Automation und Automatisierung
Es gibt in Deutschland verschiedene Organisationen und Verbände, die sich mit Automation beschäftigen. Sie vertreten die Interessen der Automatisierungsindustrie, fördern den Austausch von Wissen und Erfahrungen, bieten Beratung und Weiterbildung an und unterstützen Forschung und Innovation. Einige Beispiele:
VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau): Der VDMA ist größte Industrieverband in Europa, der mehr als 3300 Mitgliedsunternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau vertritt. Der VDMA hat verschiedene Fachverbände für spezielle Bereiche der Automation, wie z.B. den Fachverband Robotik + Automation oder den Fachverband Elektrische Automation.
ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie): Der Wirtschaftsverband für die Elektroindustrie in Deutschland, der mehr als 1.600 Mitgliedsunternehmen vertritt. Der ZVEI hat verschiedene Fachverbände für spezielle Bereiche der Automation, wie z.B. den Fachverband Automation oder den Fachverband Messtechnik und Prozessautomatisierung.
VDI (Verein Deutscher Ingenieure): Der größte technisch-wissenschaftliche Verein in Deutschland, der mehr als 150.000 Mitglieder aus Ingenieurwissenschaften und Naturwissenschaften vertritt. Der VDI hat verschiedene Fachgesellschaften für spezielle Bereiche der Automation, wie z.B. die Fachgesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik oder der Fachgesellschaft Produktion und Logistik.
Wichtige Messen in Deutschland rund um Automation und Automatisierungstechnik
Verschiedene Messen bieten eine Plattform für Unternehmen, um ihre neuesten Produkte und Innovationen im Bereich Automation und in der Automatisierungstechnik zu präsentieren. Neben der Hannover Messe als größte Industrie-Schau widemen sich auch Spezialmessen der Industrieautomation. Einige wichtige Messen rund um Automation und Automatisierung in Deutschland sind:
automatica: Eine internationale Fachmesse für Leitmesse für intelligente Automation und Robotik. Die automatica findet alle 2 Jahre im Juni in München statt.
Motek: Jährliche Fachmesse (Oktober) für Produktions- und Montageautomatisierung in Stuttgart.
SPS – Smart Production Solutions – vormals SPS IPC Drives – ist eine der größten internationalen Fachmessen für elektrische Automatisierungstechnik und findet jedes Jahr im November in Nürnberg statt.
all about automation: Eine auf regionale Besucherzielgruppen ausgerichtete Fachmessereihe für Industrieautomation. Diese Regional.essen finden regelmäßig in verschiedenen deutschen Städten statt, etwa Friedrichshafen, Hamburg, und Heilbronn oder Wetzlar, Chemnitz, Düsseldorf oder Straubing.
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