Automation – nicht nur eine Frage des Geschmacks

Produkte, Produktionsmengen, Zyklizität, Variabilität, als auch interne und externe Rahmenbedingungen, sowie die Supply Chain stellen die Ausgangslage für ein Produktionsdesign dar. Die Prozesse haben einen besonderen Stellenwert – je nach Aufgabenstellung sind sie vorgegeben, können angepasst oder neu entwickelt werden. Prozesse stellen die Basis dar, nach denen sich die Produktion und allenfalls die Organisation richten. Die Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und die Betriebsfreundlichkeit gehören zu den zwingenden Anforderungen.

In diesem Kontext wird auch der Automationsgrad von Bedeutung. Per Definition versteht man unter ‚Automation‘ „künstliche Systeme, die selbsttätig ein Programm befolgen und dabei aufgrund des Programms Entscheidungen zur Steuerung und ggf. Regelung von Prozessen treffen (Prof. Dr. Kai-Ingo Voigt, Univ. Erlangen-Nürnberg). Oder gemäss DIN 19 233: Das Ausrüsten einer Einrichtung, so dass sie ganz oder teilweise ohne Mitwirkung des Menschen bestimmungsgemäss arbeitet. Die Automatisierung kann sich auf Be- und Verarbeitungsvorgänge, Förder-, Handhabungs- und lagertechnische Vorgänge sowie auf Entwicklungs-, Produktionsplanungs- und -steuerungsvorgänge beziehen.

Buss Ko Kneter

Buss Ko Kneter für die kontinuierliche Produktion von Kunststoffcompounds

Doch welches ist der ideale Automationsgrad für eine Produktion oder einen Prozess? Die Beantwortung dieser Frage fällt komplexer aus – dabei sind mehrere Aspekte zu berücksichtigen

  • Zuerst einmal braucht es Klarheit darüber, wie weit sich der betreffende Produktionsprozess effektiv automatisieren lässt. Was ist überhaupt machbar? Wichtige Hinweise dazu liefert die Klärung der Frage, wie weit der chemische resp. physikalische Hintergrund eines Prozesses wirklich bekannt ist – oder ob der Prozesshintergrund unklar ist, weil er auf empirischem Weg entwickelt wurde.
  • Auch die Frage, wie detailliert der Produzent bereits über das relevante Know-how verfügt – resp. wie weit dieses, wie bei der Herstellung von Schokolade der Fall, beim Lieferanten der Produktionsanlagen vorhanden ist.
  • In einem Prozess stellt sich die Frage, welche Anforderungen an das Equipment gestellt werden, und wie der Prozess kontrolliert und überwacht werden muss. Die Stabilität eines Prozesses hat dabei einen wesentlichen Einfluss. Sind die technologischen Möglichkeiten vorhanden, die relevanten Zustände / Parameter möglichst inline und verlustlos zu messen? Qualitätsanforderungen können daneben für einen hohen Automationsgrad sprechen.
  • Die Entscheidung zwischen diskontinuierlichen und kontinuierlichen Produktionsmethoden wird zusätzlich durch das benötigte Produktionsvolumen und die Verweilzeiten beeinflusst. Dabei ist zu beachten, dass in einer kontinuierlichen Produktion Parameter oft stark von Werten einer diskontinuierlichen Produktion abweichen (Schergefälle, Temperaturen, Drücke), ohne dass Qualitätseinbussen auftreten. Im Gegenteil! Oft können höhere Qualitäten bei kontinuierlichen Verfahren erzielt werden, denn Verweilzeiten sind in kontinuierlichen Prozessen wesentlich kürzer, und die Belastung des Produkts geringer. Ein kontinuierliches Verfahren kann trotz höherer Investitionssumme und auch, wenn Anfahr- und Reinigungsverluste mit einbezogen werden, kostenmässig einen Quantensprung ausmachen. Der Prozess ist einfacher automatisierbar und die Anlagengrössen sind vergleichsweise klein.

Automation ist durchaus nicht nur eine Frage des Geschmacks. Diskontinuierliche, beziehungsweise wenig automatisierte Produktionsverfahren sind gefragt, wenn kleine Produktionsmengen vorliegen und / oder manuelle Eingriffe in den Produktionsprozess notwendig sind. Dies gilt ebenfalls falls hohe Verweilzeiten auftreten oder falls Qualitätsprüfungen offline erfolgen müssen. Dann sind Batchprozesse in der Regel sinnvoll und wirtschaftlicher.

Für Abfüll- und Verpackungsanlagen gibt es zunehmend Lösungen, die auch bei kleineren Mengen und / oder unterschiedlichen Produkten attraktive Lösungen mit einem hohen Automationsgrad bieten. Die Herausforderung dieser Anlagen ist der grosse Handlingaufwand, der naturgemäss zu tieferen Verfügbarkeiten führt. Parallel beeinflusst die Reinigung und der Umrüstaufwand auf andere Formate die Nutzbarkeit. Generell haben Qualitätsunterschiede und „Cleverness“ der Anlagen einen wesentlichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit, denn Störungen kosten überproportional viel Geld und Ressourcen.

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