Herausforderungen und Lösungen bei der Automatisierung in der metallverarbeitenden Automobilzulieferindustrie

Die Automobilzulieferbranche befindet sich in einem enormen Umbruch, getrieben vorwiegend vom technologischen Wandel zur E-Mobilität. Bereits jetzt sind die Qualitätsansprüche und der globale Wettbewerb enorm. Weil für E-Autos im Vergleich zum Verbrenner weit weniger Teile benötigt werden – und Zulieferer somit auch weniger Komponenten absetzen können – wird der Druck weiter steigen.  

In diesem Artikel beschreiben wir Lösungsansätze für die wichtigsten Herausforderungen zur Integration von Robotern in bestehende Produktionsprozesse. Es wird aufgezeigt, wie mittelständische Automobilzulieferer durch kluge Planung, flexible Systeme und gut geschulte Mitarbeitende langfristig wettbewerbsfähig bleiben. 

Gerade für metallverarbeitende Betriebe, die filigrane Bauteile für die Automobilindustrie herstellen, bieten moderne Automatisierungslösungen in Verbindung mit Industrierobotern und den heutigen Möglichkeiten von Künstlicher Intelligenz enormes Potenzial. 

Allerdings: Wer sich in Richtung vollständig automatisierter Prozesse aufmacht, steht vor vielfältigen Herausforderungen: technische Integration, Kosten, Qualifizierung der Belegschaft und die Sicherung hoher Qualitätsstandards.

1. Technische Herausforderungen: Integration in bestehende Fertigungssysteme

Die Basis vieler metallverarbeitender Betriebe bilden CNC-Maschinen, Pressen oder Laserschneidanlagen, die teilweise auch noch in komplexe Fertigungslinien eingebunden sind. Eine neue Automatisierungslösung – etwa ein Industrieroboter plus alle notwendigen Komponenten für die Bestückung von Maschinen – muss nahtlos und verlässlich mit diesen Maschinen kommunizieren. Auch Flexibilität ist entscheidend, da sich die Bauteile je nach Kundenauftrag häufig ändern können. 

Industrie-4.0-Ansätze

Damit Daten wie Bearbeitungsparameter oder Produktionskennzahlen automatisiert erfasst und ausgewertet werden können, sollten Industrieroboter und die angeschlossene Peripherie in die vorhandenen Systeme eingebunden werden. Durch standardisierte Schnittstellen, etwa OPC UA, lassen sich Maschinen- und Prozessdaten in Echtzeit austauschen, um für lückenlose Abläufe zu sorgen. 

Schrittweise Integration

Besonders für mittelständische Unternehmen ist es ratsam, eine Automatisierung nicht in einem einzigen großen Projekt zu realisieren, sondern schrittweise. Wer zunächst die Maschinenbeladung automatisiert und dabei bereits Erfahrungen sammelt, kann den Eingriff in laufende Prozesse minimieren. Auf diese Weise bleibt die Produktion stabil, während man die Vorteile neuer Technologien erprobt.

2. Qualifizierte Arbeitskräfte: Belegschaft für Automatisierung weiterbilden

Bei jeder Automatisierungslösung bleibt der Mensch in einer zentralen Rolle. Die Integration und Nutzung von Industrierobotern in der metallverarbeitenden Automobilzulieferindustrie erfordert Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die im Umgang mit Robotik geschult sind. Diese Qualifizierung kann eine Hürde sein, insbesondere wenn bereits ein Fachkräftemangel besteht. 

Schulungen und Weiterbildung

Moderne Software für Roboter verfügt oft über benutzerfreundliche Programmieroberflächen und KI-gestützte Assistenzfunktionen, die den Einstieg erleichtern. Gerade die Programmierung der Anwendungen wird immer einfacher. Dennoch ist es wichtig, die Belegschaft frühzeitig in das Projekt einzubinden und ihnen Schulungsmöglichkeiten zu bieten. Dies kann von E-Learning-Angeboten über interne Workshops bis zu Partnerschaften mit Fachschulen oder Hochschulen reichen. 

Intuitive Bedienkonzepte

Eine wachsende Anzahl von Robotersystemen lässt sich per grafischer Programmierung und in einigen Fällen sogar direkt am Bedienpanel über ein realitätsgetreues 3D-Modell des Roboters teachen (Einrichtung neuer Programme). Somit ist kein tiefgehendes Expertenwissen in Robotik mehr erforderlich. Auch Facharbeiterinnen und Facharbeiter ohne entsprechenden Hintergrund können schnell produktiv arbeiten. Das baut Hemmschwellen ab und steigert die Akzeptanz.

3. Finanzielle Aspekte: Rentabilität und Investitionshürden

Industrieroboter und erst recht vollständige Automatisierungslösungen bedeuten in der Regel beträchtliche Anfangsinvestitionen. Besonders herkömmliche High-End-Roboter können eine kostspielige Angelegenheit werden. Umso mehr gilt das, wenn sie – gemessen am Bedarf der Nutzer – overengineered sind. Neben den Anschaffungskosten für Hardware und Software sollten Unternehmen auch Folgekosten berücksichtigen – etwa für Wartung, Schulung und mögliche Anpassungen der Infrastruktur. 

Finanzierungsmodelle und Skalierbarkeit

Durch Leasing, Mietkauf oder Robot-as-a-Service-Modelle können insbesondere kleine und mittlere Automobilzulieferer das finanzielle Risiko senken. Ebenso bieten modulare Automatisierungsplattformen Möglichkeiten zur Senkung der Investition. Auch weil diese bereits voreingerichteten und CE-zertifizierten Module als Komplettpaket von einem Anbieter bezogen werden können und sichergestellt ist, dass alle verbauten Komponenten miteinander kompatibel sind. Es empfiehlt sich, vor dem Kauf den Vergleich zur manuellen Arbeit zu ziehen.  

Schnelle Amortisation

In vielen Fällen amortisieren sich Automatisierungsprojekte binnen 12 bis 24 Monaten, im besten Fall sogar schon innerhalb eines halben Jahres. Ein Grund dafür sind Effizienzgewinne bei gleichzeitiger Senkung der Ausschussquote und verbesserte Planungsmöglichkeiten. Der genaue Zeitraum variiert natürlich je nach Produktionsvolumen und Komplexität des Fertigungsprozesses. Gerade in wirtschaftlich unsicheren Zeiten sind schnelle Amortisationszeiten aber ein wichtiger Anreiz für Unternehmen, den Automatisierungsschritt zu wagen.

4. Hybride Fertigung: Kombination von manueller und automatisierter Produktion

Der Einsatz von Industrierobotern bedeutet nicht, dass alle manuellen Arbeitsschritte entfallen. In der metallverarbeitenden Automobilzulieferindustrie bieten oft hybride Konzepte aus manuellen und automatisierten Prozessen die besten Resultate. So können beispielsweise hochpräzise Bearbeitungsaufgaben oder repetitive Aufgaben durch Roboter übernommen werden, während Tätigkeiten, die ein hohes Maß an Flexibilität oder Erfahrung erfordern, weiterhin manuell erfolgen. 

Strategische Planung 

• Frühe Einbindung der Teams: Die Mitarbeitenden sollten am besten schon in der Planungsphase einbezogen werden, um Ängste abzubauen und wertvolles Feedback zu erhalten. 

• Identifikation sinnvoller Automatisierungsbereiche: Nicht jeder Prozessschritt ist sinnvoll oder rentabel automatisierbar. Eine Analyse der Prozesskette deckt Potenziale und mögliche Engpässe auf. 
• Mensch-Roboter-Kollaboration: Cobots (kollaborative Roboter) können direkt neben Menschen arbeiten, ohne dass ein Schutzzaun erforderlich ist. Das kann dann sinnvoll sein, wenn eine enge Zusammenarbeit zwischen Maschine und Mensch inklusive Berührungen wirklich notwendig ist. Andererseits sind Cobots für industrielle Zwecke oft nicht ausreichend leistungsfähig und zudem relativ kostspielig, besonders auf lange Sicht.

5. Qualitätskontrolle und Compliance: Prozesssicherheit durch Automatisierung

In der Automobilindustrie sind Normen, Richtlinien und hohe Qualitätsstandards an der Tagesordnung. Nicht selten stellen Kunden die Zusammenarbeit schon bei ersten Unzufriedenheiten infrage. Metallverarbeitende Zulieferer müssen enge Toleranzen einhalten, da ihre Bauteile in sicherheitsrelevanten Bereichen verbaut werden. 

Inline-Prüfungen und KI-gestützte Sensorik

Moderne Automatisierung geht Hand in Hand mit fortschrittlichen Mess- und Prüfsystemen. Industrieroboter können Bauteile während oder nach der Bearbeitung durch Sensorik überprüfen lassen. Dabei erkennen KI-Algorithmen eventuelle Mängel frühzeitig und leiten Korrekturmaßnahmen ein. Das minimiert den Ausschuss und senkt das Risiko teurer Rückrufaktionen. 

Vernetzung mit ERP- und MES-Systemen

Qualitätsdaten können in Echtzeit an übergeordnete Steuerungssysteme gemeldet werden, was eine lückenlose Dokumentation ermöglicht. Für die Fertigung nach Industrie-4.0-Standards ist dies ein entscheidender Schritt hin zu einer transparenten und effizienten Wertschöpfungskette. 

Fazit und Ausblick 

Die Automatisierung in der metallverarbeitenden Automobilzulieferindustrie zu wagen, bietet zahlreiche Chancen, um effizienter, hochwertiger und wettbewerbsfähiger zu produzieren. Dabei sollten Unternehmen jedoch einige zentrale Punkte im Blick behalten: 

• Gute Vorbereitung: Eine gründliche Analyse des Status quo erleichtert die Auswahl der passenden Automatisierungssysteme. 

• Mitarbeiterqualifizierung: Schulungen und intuitive Bedienkonzepte stellen sicher, dass die Belegschaft die neuen Technologien annehmen und sinnvoll nutzen kann. 

• Finanzielle Planung: Modulare Lösungen und alternative Finanzierungsmodelle helfen, Investitionsrisiken zu verteilen und den ROI zu sichern. 

• Kontinuierliche Optimierung: Mit einer Vernetzung aller Fertigungs- und Qualitätsdaten über das Industrial Internet of Things lassen sich Prozesse laufend verbessern. 

Gerade für metallverarbeitende Automobilzulieferer, die mit einem hohen Zeit- und Kostendruck konfrontiert sind, kann die schrittweise Einführung von Industrierobotern ein entscheidender Wachstumsmotor sein. Angefangen bei einfachen Automatisierungsaufgaben wie der Maschinenbeladung bis hin zur voll vernetzten Fertigungsstraße – jedes Unternehmen kann das Tempo selbst bestimmen. 

Mit einer klaren Vision, einem tragfähigen Konzept und der richtigen Technologie sind Unternehmen in der Lage, die Herausforderungen der Automatisierung zu meistern und langfristig erfolgreich am Markt zu agieren. 

Wie können wir Sie unterstützen?

Wenn Sie mehr über konkrete Automatisierungslösungen, Finanzierungsmodelle oder Schulungskonzepte in der metallverarbeitenden beraten wir Sie gerne. Wir sind von der Planung bis zur Umsetzung Ihrer Automatisierungsstrategie für Sie da –  damit Ihre Produktion fit für die Zukunft bleibt.