Digitalisieren ist der erste wichtige Schritt, den Unternehmen in der heutigen Welt gehen müssen. Viele Prozesse und Dokumente existieren bereits kaum noch analog, andere wie die E-Rechnungspflicht befinden sich gerade im Wandel. Die Automatisierung ist ein weiterer Prozess, der seit einiger Zeit immer mehr an Bedeutung gewinnt. Dabei geht es vor allem um das eigenständige Arbeiten von Systemen, wie der folgende Artikel ausführlich erklären wird.
Automatisierung „kurz erklärt“
Die Automatisierung bezeichnet die Fähigkeit von Systemen, gänzlich oder teilweise ohne menschlichen Eingriff zu funktionieren.
Definition: Automatisierung
Die Automatisierung beschreibt sowohl den Prozess als auch den Zustand eines Systems, ohne oder mit reduziertem menschlichen Eingreifen zu operieren. Die notwendigen Stufen zur Erreichung werden in der Automatisierungspyramide dargestellt.
Automatisierung vs. Digitalisierung
Auch wenn beide Begriffe einen technischen Fortschritt beschreiben, so definieren sie jedoch sehr unterschiedliche Prozesse. Während die Automatisierung die Umwandlung menschlicher Arbeitsschritte in technische Ausführungen bedeutet, beschreibt die Digitalisierung die Umwandlung analoger Daten in ein digitales Format. Die Begriffe unterscheiden sich also im umzuwandelnden Objekt.
Automatisierungspyramide
Die Automatisierungspyramide bildet die Basis aller strukturierten industriellen Prozessautomatisierungen, für Büro- und andere Bereiche gibt es angepasste Modelle. Sie besteht aus fünf Ebenen plus der Fertigung auf Ebene 0, welche sich in zwei Systemarten unterscheiden lassen: Prozessbereich und Unternehmensbereich. Wie die Grafik darstellt, gehören die Ebenen 0–3 zum Prozessbereich und 4 und 5 zum Unternehmensbereich.
Prozessebene
Die Prozessebene bildet den Grundstein für die Automatisierungspyramide. Hier befinden sich alle mechanischen oder verfahrenstechnischen Prozesse, welche auf Basis der Pyramide automatisiert werden sollen.
Feldebene
Die Feldebene stellt die wichtigen Informationen zur Verfügung. Dies geschieht über Sensoren für Eingangssignale und Aktoren/Aktuatoren, welche Aktionen ausführen und Ausgangssignale liefern.
Steuerungsebene
Die Steuerungsebene steuert demnach alle Prozesse auf Grundlage der Daten der Feldebene und der Vorgaben der darüberliegenden Ebenen. Hierfür wird oft eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) eingesetzt.
Prozessleitebene
In der Prozessleitebene geht es um die Planung und Überwachung der Prozesse und Systeme. Leistungsindikatoren geben Aufschluss über mögliche Anpassungen in Produktionsplänen und der Ressourcenverbrauch wird optimiert. Dies geschieht über automatisierte Systeme wie SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).
Betriebsleitebene
Die Betriebsleitebene koordiniert die Prozesse der vorhergehenden Ebene und sorgt für die notwendige Kommunikation zwischen den Abteilungen. Unterstützt werden die hier zu treffenden operativen Entscheidungen durch MES (Manufacturing Execution System).
Unternehmensleitebene
Die Unternehmensleitebene sorgt für die strategische Ausrichtung. Hier werden langfristige Ziele wie die Automatisierung in der Strategie verankert und die Entwicklung gefördert. Dabei helfen ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning).
Automatisierungssysteme
Automatisierungssysteme finden sich in der Pyramide auf der Steuerungsebene, wo sie Daten sammeln und an die oberen Ebenen weitergeben. Sie befinden sich in Schaltschränken und bestehen aus einer Zentraleinheit und Anschaltmodulen. Jedes Anschaltmodul ist mit bestimmten Sensoren für etwa Temperatur, Druck, Durchfluss, Feuchte und andere physikalische Größen verbunden. Diese Daten werden dann an die Prozesssteuerung weitergegeben.
Automatisierungssysteme bilden also die Schnittstelle zwischen der Erfassung analoger Daten und deren Umwandlung in digitale Signale, welche die automatische Steuerung der Prozesse ermöglichen.
Technologien
Die Automatisierung umfasst viele verschiedene Technologien:
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Regelbasierte/strukturierte Automatisierung
Hierzu zählen Robotic Process Automation (RPA, welche Interaktionen wie Klicks oder Kopieren am Computer ausführen können), Workflow-Automatisierungsplattformen (welche verschiedene Softwares verknüpfen) oder auch Low-Code-Plattformen (welche Nicht-IT-Mitarbeitern kleinere Programmierungsaufgaben ermöglichen). -
Kognitive/Intelligente Automatisierung
Intelligent Document Processing (IDP) ist eine Möglichkeit, welche die OCR-Texterkennung mit einer Spracherkennung kombiniert, um den Inhalt des Dokuments möglichst genau zu erfassen. Außerdem vereinfachen generative KIs die Erstellung von Texten, Bildern, Präsentationen oder E-Mails. -
Autonomie KI-Agenten
Diese Art der Automatisierung ist noch sehr neu und verspricht großes Potenzial. Diese Art von KI-Agenten kann eigenständig Entscheidungen treffen, mit Dritten interagieren und Fehler korrigieren. -
Daten- und Prozessanalyse-Tools
Diese Werkzeuge betreiben Data-Mining und analysieren die Daten oder Prozesse innerhalb eines Unternehmens. Die Ergebnisse können dann entweder für die manuelle Beseitigung von Ineffizienzen verwendet oder Arbeitsmuster aufspüren, welche wiederum von anderen Bots übernommen werden können.
Ziele
Die Automatisierung verfolgt einige Ziele, welche den allgemeinen Unternehmenserfolg verbessern sollen.
- Erhöhung der Produktion
- Ablösung schwerer körperlicher Arbeit
- Einsparung an Personalkosten
- Verbesserung und Vergleichbarkeit der Qualität
- Verringerung von Fehlproduktionen
- Erhöhung der Sicherheit
- Steigerung der Effizienz
Herausforderungen & Nachteile
Während die Ziele die Vorteile der Automatisierung klar darstellen, gibt es natürlich auch eine Schattenseite: Risiken und Nachteile des Prozesses.
✖ Hohe Investitionskosten
✖ Mangelnde Flexibilität einmal etablierter Prozesse
✖ Hoher Wartungsaufwand & Kontrollnotwendigkeit
✖ Verlust von Empathie und Kreativität
✖ Abhängigkeit und Kompetenzverlust
✖ Sinkende Arbeitsmoral durch Angst vor Jobverlust
✖ Datenschutzlücken durch berechenbare KI
✖ Fehlende Nachvollziehbarkeit der KI-Entscheidungen
✖ Technische Inkompatibilität von Systemen
✖ Fehlende, offizielle Richtlinien für KI-Einsatz
✖ Unrealistische Erwartungen an Systeme
Arten
Grundsätzlich werden drei Typen von Automatisierung unterschieden: die Teilautomatisierung, die Vollautomatisierung und die hybride Automatisierung. Sie unterscheiden sich jeweils in der Menge des menschlichen Einflusses auf das System.
Die Teilautomatisierung beschreibt lediglich den ersten Schritt zur Vollautomatisierung, bei welchem noch nicht alle Prozessteile automatisiert wurden.
Beispiel
In einer Fabrik soll die Produktion von Dübeln automatisiert werden. Die Maschine stellt die verschiedenen Dübel hierbei bereits automatisch her, die Sortierung nach Mangelware und verkaufsfähigen Exemplaren findet jedoch noch per Hand statt.
Bei einer Vollautomatisierung wird ein gesamter Teilprozess automatisiert und ist damit ohne menschliches Eingreifen ausführbar. Dies liegt oft daran, dass Maschinen wesentlich präziser arbeiten als Menschen und durch die maschinengestützte Fertigung Arbeitsschritte akkurater und zuverlässiger mit bester Qualität ausgeführt werden.
Beispiel
In einer Dübelfabrik aus dem vorhergehenden Beispiel wurde nun eine KI-gesteuerte Erkennung für intakte und mangelhafte Exemplare eingeführt. Dadurch ist kein menschliches Eingreifen zwischen der Produktion und der Verpackung mehr notwendig.
Die hybride Automatisierung hat, im Gegensatz zur Teilautomatisierung, gewollte menschliche Eingriffe. Hier geht es darum, Aufgaben, welche von Menschen besser und zuverlässiger ausgeführt werden, auch an Menschen zu übertragen. Der Mensch wird hier also bewusst eingesetzt.
Beispiel
Bei einem Möbelhersteller werden die Einzelteile maschinell aus dem Holz gefräst, auf Qualität überprüft und schließlich verpackt. Das Unternehmen bietet allerdings noch einen Montageservice an, bei welchem das Möbelstück von einem Mitarbeitenden vor Ort aufgebaut wird. Dies ist maschinell nicht möglich und obliegt deshalb dem Menschen.
Nichtindustrielle Automatisierung
Auch abseits der Produktion gibt es Bereiche im Unternehmen, welche sich automatisieren lassen.
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Büro:
Im Büro gibt es bereits einige Software-Lösungen, welche Rechnungen eigenständig verarbeiten oder Daten in Programmen automatisch ausfüllen. Einzelne KI-Agenten können auch bereits ganze Arbeitsschritte eigenständig ausführen, dies kommt jedoch noch selten vor. -
Personalwesen:
Viele HR-Abteilungen lassen Unterlagen von Bewerbern von KI-Programmen vorselektieren und wählen dann nur aus dem reduzierten Kreis Interviewees aus. -
Vertrieb & Kundenservice:
Die bekannteste Maßnahme hier sind Chatbots, welche einen Teil des Kundenservice übernehmen. Weiterhin helfen KI-gestützte Transkriptionen, Kundenbedürfnisse in verarbeitbare Form zu bringen. Außerdem können Formulare oder Präsentationen durch KI häufig automatisch erstellt werden, was sehr viel Zeit einspart. -
Finanzwesen:
Vereinfachung von Finanzprozessen über KI und Sensoren, um Interaktionen zu digitalisieren. -
Gesundheitswesen:
Im Gesundheitswesen können die Terminplanung, sowie die Verwaltung klinischer Notizen und Genehmigungen automatisiert werden, um den wachsenden Fachkräftemangel etwas abzufangen.
Häufig gestellte Fragen
Automatisierung beschreibt den Prozess sowie den Zustand eines Systems, ohne menschliches Eingreifen operieren zu können.
Eine Automatisierungspyramide stellt die einzelnen Ebenen der Prozessautomatisierung dar. Abgebildet werden folgende Ebenen:
- 0. Prozessebene (Fertigung)
- 1. Feldebene (Datenaufnahme)
- 2. Steuerungsebene (Steuerung)
- 3. Prozessleitebene (Planung/Überwachung)
- 4. Betriebsleitebene (Prozesskoordination)
- 5. Unternehmensleitebene (strategische Ausrichtung)
Die Automatisierung beschreibt die Umstellung eines Prozesses, sodass dieser in all seinen Schritten ohne menschliches Eingreifen durchgeführt werden kann. Dazu zählt beispielsweise die maschinelle Herstellung von Einzelteilen, also ein strategischer Vorgang.
Automatische Prozesse auf der anderen Seite beinhalten nur jeweils einen Arbeitsschritt, beispielsweise das Einfüllen des Materials in eine Gussform, was computergesteuert ausgeführt wird.