Lights-out ist eine Fertigungsmethode, bei der die Produktion vollständig automatisiert ist und keine menschliche Anwesenheit erfordert, so dass die Beleuchtung und sogar die Belüftung abgeschaltet werden können. Das Konzept klingt zwar futuristisch, ist aber schon seit einigen Jahrzehnten im Umlauf. Tatsächlich haben mehrere Organisationen in den letzten Jahrzehnten eine Form von Lights-Out-Fabriken betrieben
IBM baute 1980 in Texas ein Lights-out-Werk für die Montage von Computertastaturen. Das Projekt wurde jedoch eingestellt, weil die Anlage aufgrund der festen Werkzeugbestückung nicht flexibel genug war, um sich an Produktänderungen anzupassen. In ähnlicher Weise betrieb GE Anfang der 1990er Jahre eine Glühbirnenfabrik in Virginia, die mehr als 10.000 Einheiten pro Stunde produzierte und in der nur wenige Mitarbeiter für die Wartung der Maschinen eingesetzt wurden, bevor das Werk 2010 geschlossen wurde. Fanuc hat seit Anfang der 2000er Jahre 22 Lights-Out-Fabriken betrieben, in denen Roboter zur Herstellung von CNC-Maschinen eingesetzt werden. Die Roboter können bis zu einem Monat am Stück unbeaufsichtigt und ohne Wartung arbeiten. In ähnlicher Weise betreibt Philips in den Niederlanden Lights-Out-Fabriken zur Herstellung von Elektrorasierern mit einem Team von 128 Robotern und neun Qualitätssicherungsmitarbeitern (QA).
Es ist klar, dass Lights-Out kein neues Konzept ist, aber es hat in den letzten Jahren aus verschiedenen Gründen stark an Dynamik gewonnen. Auf der anderen Seite gibt es trotz der treibenden Kräfte immer noch Hindernisse für die Einführung. In diesem Blog erörtern wir die Arten und die Bedeutung der Triebkräfte und Hindernisse für Lights-Out.
Lux Tech Signal
Anhand des Lux Tech Signal-Diagramms können wir erkennen, dass die Aktivitäten im Bereich der Lights-Out-Fertigung stetig zunehmen. Einige der Ideen, die im späten 20. Jahrhundert entwickelt wurden, werden durch moderne Technologien wie fortschrittliche Robotik, Computer Vision, industrielles IoT, maschinelle Lernalgorithmen und verbessertes Computing (Cloud und Edge) ermöglicht. Neben den technischen Möglichkeiten gibt es weitere Faktoren, die für die wachsende Nachfrage nach Lights-Out-Produkten verantwortlich sind und die wir im Folgenden auflisten.
Treiber für Lights-Out:
1. Minimierung der Betriebskosten
Eine der Motivationen für die Automatisierung ist die Senkung der Betriebskosten. Roboter haben zwar hohe Anschaffungskosten, können aber im Laufe der Zeit billiger sein als menschliche Arbeitskräfte. Darüber hinaus treibt der Druck zur Erhöhung der Mindestlöhne und Sozialleistungen für Fabrikarbeiter große Unternehmen zu einem höheren Automatisierungsgrad.
2. Höhere Effizienz durch Automatisierung
Im Gegensatz zu menschlichen Arbeitskräften kann ein robust gebautes Robotersystem rund um die Uhr arbeiten, ohne dass Pausen, Urlaub oder Schichtwechsel erforderlich sind. Dieser höhere Durchsatz kann automatisierte Roboter effizienter machen als menschliche Arbeitskräfte.
3. Reduzierung der Ausfallzeiten
Man schätzt, dass etwa 23 % aller ungeplanten Ausfallzeiten in der Fertigung durch menschliche Fehler verursacht werden. Je nach Art der Produktionsanlage können diese zu Umsatzeinbußen in Millionenhöhe führen. Neben den ungeplanten Ausfallzeiten sind der Mangel an flexiblen Produktionssystemen und die Notwendigkeit manueller Inspektion, Wartung und Reparatur (IMR) Gründe für geplante Ausfallzeiten in der Fertigung. Die Unternehmen sind sehr daran interessiert, diese Aufgaben und Prozesse zu automatisieren, um Ausfallzeiten zu reduzieren.
4. Minimierung der Verschwendung aus Gründen der Nachhaltigkeit
Zusätzlich zu den Betriebs- und Wartungskosten führen Ineffizienz und Ausfallzeiten, die durch menschliche Arbeitskräfte und unflexible Fertigungssysteme verursacht werden, auch zu einer erhöhten Materialverschwendung und einem größeren ökologischen Fußabdruck. Siem Offshore hat sich beispielsweise mit einem Anbieter von vorausschauender Wartung (PdM) zusammengetan, um seinen CO2-Fußabdruck zu verringern, der durch reisende Besatzungen für IMR verursacht wird. In ähnlicher Weise behauptet das kanadische Unternehmen Eigen Innovations, mit seinem automatischen Inspektionssystem den Materialabfall in industriellen Prozessen zu reduzieren. Der wachsende Megatrend der Reduzierung von Kohlenstoffemissionen wird den Bedarf an Automatisierung weiter vorantreiben.
5. Zunehmende Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der Arbeitnehmer und der damit verbundenen Kosten
Der Einsatz von Technologien zur Verbesserung der Arbeitssicherheit hat sich für Fabrikarbeiter als zweischneidiges Schwert erwiesen. Ein sicherer Arbeitsplatz für Fabrikarbeiter hat mehrere Vorteile, ist aber mit höheren Kosten verbunden, die große Unternehmen bereits zu senken versuchen. Zwar können durch den Ersatz einiger Arbeiter durch Roboter Betriebskosten eingespart werden, doch erfordert der Einsatz von kollaborierenden Robotern (Cobots) weitere Arbeitsschutzmaßnahmen für die übrigen Arbeiter. Daher sind die Unternehmen an einer vollständigen Automatisierung mit Lights-out interessiert.
6. Personalmangel
Einige Branchen, wie die Öl- und Gasindustrie, leiden notorisch unter einem Arbeitskräftemangel, der sowohl durch die Überalterung der Arbeitsplätze als auch durch den Mangel an Hochschulabsolventen verursacht wird. Auch in anderen Branchen sind der Wissenstransfer und die Ausbildung neuer Arbeitskräfte schwierig und teuer, so dass der Bedarf an Automatisierung wächst.
7. Produktanpassung
In fast allen Branchen steigt der Bedarf an maßgeschneiderten Produkten und Verpackungen. Diese Nachfrage zu befriedigen, ist jedoch selbst für Unternehmen schwierig, die in der digitalen Transformation fortgeschritten sind und Roboter zur Fertigung und Montage von Teilen in siloartigen Umgebungen einsetzen. Die optimale Nutzung von Ressourcen und flexible Fertigungsprozesse, die für eine bedarfsgerechte Herstellung individueller Produkte erforderlich sind, lassen sich durch eine ganzheitliche Automatisierung mehrstufiger Prozesse erreichen(siehe Fallstudie Siemens). Eine vollautomatische Fabrik löst dieses Problem idealerweise durch die Vereinheitlichung der Automatisierung von Managementsystemen auf Fabrikebene bis hin zu computergesteuerten Maschinen.
8. COVID-19
Die COVID-19-Pandemie war eine beispiellose Triebkraft für mehrere technische Innovationen(siehe unseren Bericht), darunter auch die Lichtabschaltung. Sie hat den Unternehmen die Bedeutung der Automatisierung vor Augen geführt, da viele Fabriken wegen krankheits- und vorschriftsbedingter Arbeitsausfälle geschlossen werden mussten. Unternehmen wie Hitachi, Mitutoyo und Omron haben COVID-19 auch als Motivation für ihre Investitionen und M&A-Initiativen im Bereich Automatisierung seit 2020 genutzt.
Hemmnisse für die Automatisierung:
1. Engpässe in der Technologie
Zwar gibt es kontinuierliche Entwicklungen im Bereich der intelligenten Fertigung, doch die für eine vollständige Automatisierung oder Lights-Out erforderlichen Technologien hinken immer noch hinter der Nachfrage her. Neben Engpässen in den Bereichen Sensorik, Konnektivität sowie Echtzeit-Feedback und -Verarbeitung mangelt es in der Fertigungsindustrie auch an einheitlichen Standards für die Automatisierung. Dies ist ein so großes Hindernis für die Automatisierung, dass einige Unternehmen von der Lights-Out-Technik Abstand genommen haben. In seinem berühmten Tweet "Menschen werden unterschätzt" entschuldigte sich Elon Musk für den Einsatz "übermäßiger Automatisierung" bei Tesla und ersetzte Roboter wieder durch menschliche Arbeitskräfte. Später gab Tesla bekannt, dass die Ersetzung der Automatisierung durch gute alte menschliche Arbeiter einige Qualitätsprobleme in seinen Fahrzeugen behoben hat.
2. Finanzielle Machbarkeit
Obwohl Roboter auf lange Sicht billiger sein könnten, stellen ihre übermäßig hohen Kosten oft ein Hindernis für die Einführung dar, insbesondere für kleine Fertigungsunternehmen. Darüber hinaus ist der Einsatz von Robotern in Ländern mit niedrigen Lohnkosten und laxen Sicherheitsvorschriften für Arbeitnehmer immer noch teurer.
3. Regulatorische Hürden und kultureller Pushback
Die Automatisierung wird oft kritisiert, da sie Arbeitsplätze vernichten kann und die Gefahr besteht, dass die Arbeitslosigkeit zunimmt. Während Lights-Out für Unternehmen aufgrund der oben genannten Vorteile der Automatisierung eine utopische Zukunft sein mag, ist es für Menschen, die sich für die Rechte der Arbeitnehmer einsetzen und daher Vorschriften gegen eine solche groß angelegte Automatisierung fordern, ein dystopisches Konzept. Auch wenn die Sichtweise der Menschen auf Automatisierung und Lights-Out je nach Land, Kultur und politischer Einstellung unterschiedlich ist, so stellt es doch ein erhebliches Hindernis dar.
4. Qualifikationslücken
Der Ausfall der Beleuchtung könnte zwar Zehntausende von Fabrikarbeitern arbeitslos machen, aber er wird auch einen Bedarf an einer neuen Art von Arbeitskräften schaffen, die die notwendige Hard- und Software für diese Systeme entwerfen und entwickeln. Dies wird den bereits bestehenden Mangel an qualifizierten Arbeitskräften, insbesondere im Bereich der Datenanalyse, noch verstärken.
Visualisierung von Treibern und Hemmnissen der Automatisierung
#LuxTake:
- Während die Triebkräfte für die Automatisierung immer mehr zunehmen, gibt es immer noch mehrere Hindernisse für ihre Einführung. Das Gleichgewicht zwischen Triebkräften und Hindernissen wird den Zeitplan für die Abschaffung der Lichter bestimmen.
- Da Maschinen effizienter und weniger fehleranfällig sind als Menschen, sind die wichtigsten Gründe für die Automatisierung eine höhere Produktionseffizienz und eine Verringerung der Ausfallzeiten.
- Auf der anderen Seite sind die größten Hindernisse für die Automatisierung technologische Engpässe und rechtliche/kulturelle Fragen. Während die Automatisierungstechnologien im Laufe der Zeit immer ausgereifter werden, müssen die Unternehmen auch einen strategischen Wandel in der Unternehmenskultur vollziehen, damit die Automatisierung auf allen Ebenen akzeptiert wird.
- Es gibt keinen Schalter, mit dem man Lights-Out sofort umsetzen kann; es ist ein mehrstufiger Prozess. Der Zeitplan für die vollständige Automatisierung hängt auch vom digitalen Reifegrad Ihres Unternehmens ab, den Kunden anhand des Rahmens in unserem Bericht bewerten können.