Inhaltsverzeichnis
- 1 Was ist Automatisierung?
- 2 Die Automatisierungspyramide in der Industrie
- 3 Die Automatisierungspyramide im Büro
- 4 Was sind Automatisierungssysteme?
- 5 Welche Technologien umfasst die Automatisierung?
- 6 Welche Sicherheitsvorkehrungen benötigt die Automatisierung?
- 7 Was sind die Ziele der Automatisierung?
- 8 Welche Herausforderungen & Nachteile hat die Automatisierung?
- 9 Welche Arten der Automatisierung gibt es?
- 10 Häufig gestellte Fragen
Automatisierung „kurz erklärt“
Die Automatisierung bezeichnet die Fähigkeit von Systemen, vollständig oder teilweise ohne menschlichen Eingriff zu funktionieren.
Was ist 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 häufig in der Automatisierungspyramide übersichtlich 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 das Digitalisieren die Umwandlung analoger Daten in ein digitales Format. Die Begriffe unterscheiden sich also im umzuwandelnden Objekt.
Die E-Rechnungspflicht
Durch die schrittweise Einführung der E-Rechnungspflicht ab 2025 wird die Automatisierung in Unternehmen weiter vorangetrieben. Die Pflicht besagt, dass seit dem 1. Januar 2025 alle Unternehmen in der Lage sein müssen, elektronische Rechnungen zu empfangen. In den folgenden Jahren wird auch das Versenden solcher Rechnungen zur Pflicht. In diesem Zuge werden auch die digitale Dokumentenverwaltung und Prozessautomatisierung immer wichtiger.
Die Automatisierungspyramide in der Industrie
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- (Enterprise Resource Planning) oder ECM.
Die Automatisierungspyramide im Büro
Auch für den nichtindustriellen Bereich gibt es Modelle der Automatisierungspyramide, wie die folgende Abbildung zeigen soll.
Feldebene
Die Feldebene bildet durch die Datenerfassung und Infrastruktur das Fundament der Automatisierung. Auf dieser Stufe werden die Dokumente lediglich gesammelt und gespeichert, unter anderem durch Dokumentenmanagementsysteme, Enterprise Content Management (ECM) oder digitale Formulare.
Steuerungsebene
Die Steuerungsebene beschäftigt sich mit der regelbasierten Ausführung, meist durch RPA (Robotic Process Automation). Das bedeutet, dass die Software einfache Arbeitsschritte in strukturierten Datensätzen übernimmt und Prozesse somit vereinfacht, beispielsweise durch das automatische Übertragen von Adressen zwischen Systemen.
Prozessleitebene
Die Prozessleitebene im Büro ist geprägt von intelligenter Datenverarbeitung. IDP steht hierbei für „Intelligent Document Processing“ und bedeutet, dass relevante Metadaten selbstständig extrahiert und validiert werden.
Betriebsleitebene
Die Betriebsleitebene wird maßgeblich durch KI-Agenten und kognitive Assistenz unterstützt. Dadurch können auch komplexe und unstrukturierte Daten verarbeitet werden, beispielsweise indem Kundenbeschwerden analysiert und vorgefertigte Antworten erstellt werden, welche dann nur noch von einem Mitarbeiter überprüft und verschickt werden müssen.
Unternehmensleitebene
Die Unternehmensleitebene sorgt für eine autonome Steuerung. Process-Mining-Tools überprüfen die innerbetrieblichen Abläufe kontinuierlich, decken Engpässe auf, optimieren den Datenfluss und bereiten strategische Entscheidungen vor.
Die folgende Tabelle vergleicht noch einmal übersichtlich, wie sich ein manueller Arbeitsprozess von einem automatisierten System unterscheidet:
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Was sind 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.
Welche Technologien umfasst die Automatisierung?
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 die Umsetzung erleichtern). -
Kognitive/Intelligente Automatisierung
Intelligent Document Processing (IDP) kombiniert OCR mit KI-gestützter Klassifizierung, Datenextraktion und Validierung, um den Inhalt des Dokuments möglichst genau zu erfassen. Außerdem vereinfachen generative KIs die Erstellung von Texten, Bildern, Präsentationen oder E-Mails. -
Autonome 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 automatisiert werden können.
Welche Sicherheitsvorkehrungen benötigt die Automatisierung?
Sicherheit beim Thema Automatisierung betrifft viele Bereiche eines Unternehmens.
Die GoBD besagen, dass Unterlagen in Dokumentensystemen revisionssicher aufbewahrt werden müssen. Dies gilt auch für den Eingriff von automatisierten Softwares. Hier entsteht oft eine Lücke in der Einhaltung dieser Grundsätze, wenn die Bot-Aktivitäten nicht überwacht und dokumentiert werden.
Die Datenschutzgrundverordnung gibt weitere Richtlinien und Verordnungen zur sicheren Datenverarbeitung. Risiken bestehen vor allem bei der Verwendung ausländischer KI-Systeme in internen Prozessen, da oft wenig durchschaubar ist, ob die Daten an Dritte weitergegeben werden.
Eine weitere Vorgabe, welche beachtet werden sollte, ist die EU-KI-Verordnung. Hierbei geht es darum, dass KI keine hochsensiblen Entscheidungen in Unternehmen trifft, ohne dass sie von Menschen verifiziert werden.
Um die technische Sicherheit zu garantieren, muss sichergestellt sein, dass jeder Bot als separater, technischer Nutzer angelegt wird und niemals über die Zugangsdaten eines menschlichen Mitarbeiters arbeitet. Hierfür kann das Identity Access Management (IAM) herangezogen werden. Die Passwörter, welche die Bots für den Login verwenden, dürfen zudem niemals lesbar im Quelltext erscheinen.
Außerdem müssen Daten, wenn sie zwischen Systemen wechseln oder übertragen werden, immer stark verschlüsselt sein, um sie vor unbefugten Eingriffen zu schützen.
In kritischen Prozessen sollten Bots niemals vollautonome Entscheidungen treffen können. Dies ist besonders bei Zahlungsfreigaben oder finalen Vertragsentwürfen der Fall. Außerdem muss ein Benachrichtigungssystem für potenzielle Abstürze von Bots eingerichtet werden, sodass Probleme sofort auffallen und nicht erst nach Stunden oder Tagen. Das System muss weiterhin die genauen Muster des Bots dokumentieren und speichern, also welche Logik verwendet wird, wie mit Fehlern umgegangen wird und wo die Verantwortlichkeit für die Wartung und die Codierung liegt.
Was sind die Ziele der Automatisierung?
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
Welche Herausforderungen & Nachteile hat die Automatisierung?
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 nicht geprüfte KI-Systeme
- Fehlende Nachvollziehbarkeit der KI-Entscheidungen
- Technische Inkompatibilität von Systemen
- Fehlende und unklare interne Richtlinien für KI-Einsatz
- Unrealistische Erwartungen an Systeme
Welche Arten der Automatisierung gibt es?
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.
Während eine Vollautomatisierung sehr viele Vorteile verspricht, ist aktuell das hybride Modell besonders bei Dokumentenprozessen vorzuziehen. Eine Unterstützung durch eigenständige Systeme hilft, den Arbeitsalltag zu erleichtern, die Ergebnisse sollten dennoch immer von Menschen kontrolliert werden.
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 Bewerbende 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 etwa 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.