Pandemie: Wie Covid-19 die Zukunft der Fertigungsindustrie verändert

Covid-19 hat viele Herausforderungen der heutigen Zeit in den Fokus gerückt. Noch vor 15 Monaten waren die Unternehmen sich einer der ersten von vielen Herausforderungen nicht bewusst, denen sie sich bei der Bewältigung der Pandemie weltweit stellen würden – dem Mangel an persönlicher Schutzausrüstung. Ausgelöst durch eine überwältigende Nachfrage und schwankende Lagerbestände hatten die komplexen Lieferketten überall damit zu kämpfen, Schritt zu halten. Dieser Mangel deutete jedoch auf ein viel umfassenderes Problem hin: Die derzeitige Lieferkette für die meisten Produkte war überhaupt nicht auf die Bewältigung einer derart großen Nachfrage vorbereitet, wie sie durch die globale Pandemie ausgelöst wurde. Jetzt, ein Jahr später, wissen die Unternehmen aller Branchen, dass ihre Lieferketten gründlich überdacht werden müssen, wenn die Produktionsstätten in der Lage sein sollen, angesichts des nächsten noch nie dagewesenen Ereignisses eine stetige Versorgung mit Produkten zu gewährleisten.

Autor: David Brown, Vice President and Chief Technology Officer Industrial Solutions TE Connectivity.

Globale Abhängigkeit, Skalierbarkeit der Fertigung und sichere Arbeitsbedingungen

Durch den Lockdown in Teilen Südostasiens im Januar und Februar 2020 zusammen mit Reisebeschränkungen und weiteren restriktiven Regelungen für den Import, waren kritische Materialien und halbfertige Erzeugnisse, die in europäischen Fabriken als Rohmaterial verwendet werden, plötzlich nicht mehr zu bekommen. Infolgedessen wurde die Produktion vieler Verbraucherprodukte effektiv zum Stillstand gebracht.

Allerdings waren diejenigen Produktionsstätten, die nicht auf eine globale Lieferkette angewiesen sind, nicht unbedingt in einer besseren Position. Eine Ausweitung der lokalen Produktion war nicht immer eine Option. Denn die Arbeit in den Fabriken wurde nun aufgrund des Infektionsrisikos zu einem gefährlichen und unverantwortlichen Unterfangen für die Mitarbeiter vor Ort. Wie gefährlich dies sein kann, offenbart das Beispiel aus der fleischverarbeitenden Industrie: Da die lebensmittelverarbeitende Industrie in den meisten Ländern als systemrelevant gilt, wurden fleischverarbeitende Betriebe nie stillgelegt. Prozesse wie das Entbeinen in Fleischereien sind sehr arbeitsintensiv und werden meist von Menschenhand ausgeführt. Jedoch müssen für diesen Vorgang die Menschen in unmittelbarer Nähe zueinanderstehen, um effektiv arbeiten zu können. Dieser Umstand wie auch die feuchte Umgebung, in der die Arbeiten stattfinden, begünstigen die Verbreitung des Coronavirus. Infolgedessen gab es viele Fälle von Covid-19-Ausbrüchen in der fleischverarbeitenden Industrie weltweit, unter anderem in Großbritannien, Deutschland und den Niederlanden. Tatsächlich spielten laut einer Studie fleisch- und geflügelverarbeitende Betriebe in der Frühphase der Pandemie eine bedeutende Rolle. Nicht weniger als eine von zwölf [1] Infektionen in den umliegenden Gebieten wurde diesen Betrieben zugeschrieben.

Beispielsloses Ausmaß der Nachfrageschwankungen in der Pandemie

Die Engpässe an persönlicher Schutzausrüstung sind beispielhaft für einen Industriezweig, in dem die Nachfrage in der Pandemie sehr stark gestiegen ist. Laut einer Studie sollte hier die Produktion um 40 Prozent erhöht werden, um den Bedarf abzufangen.[2] Doch es gab auch Branchen, in denen die Produktnachfrage eingebrochen ist – wie bei der Automobilindustrie.[3] Der Einbruch der Nachfrage führt unweigerlich zu Über- oder Unterkapazitätsproblemen. Dabei sind Überkapazitäten jederzeit eine große wirtschaftliche Bedrohung für Unternehmen, da die Verkäufe rückläufig sind, aber die Arbeiter immer noch bezahlt werden müssen.  Doch auch bei steigendem Bedarf gibt es ein weiteres Murphy’s Law Szenario: Die Nachfrage steigt, aber die Produktion kann nicht mit der Nachfrage Schritt halten, weil ein Teil der Belegschaft unter Quarantäne steht oder das Personal vor Ort soziale Distanzierungsregeln einhalten muss, um die Sicherheit aller zu gewährleisten.

Doch wie lässt sich die Fertigungsindustrie widerstandsfähiger gegen saisonale und unerwartete extreme Nachfrageschwankungen machen? Die Antwort lautet: flexible Anpassung der Produktionsmengen. Denn nur diese Flexibilität sichert den Produktionsunternehmen ihr Überleben.  Auch wenn das Konzept „automatisierte Fabrik“ nicht neu ist, wird es Unternehmen erlauben, viele Herausforderungen in der heutigen Zeit zu meistern.

Das Konzept der automatisierten Fabrik im Aufwind von Corona

In einer automatisierten Fabrik gibt weniger Bedarf an Arbeitskräften, die bereit sind, in Produktionseinrichten zu arbeiten und gefährliche, schwere oder sich wiederholende Arbeiten auszuführen. Der Vorteil: Arbeiten können lokal und kosteneffizient ausgeführt werden. Wenn sich alle Teile der Lieferkette in der gleichen geografischen Region befinden, ist das Risiko, die Produktion stilllegen zu müssen, um 50 Prozent niedriger, als wenn sich die Lieferkette über zwei Regionen erstreckt: Jede Region läuft theoretisch Gefahr, im Falle einer Naturkatastrophe, einer Epidemie, eines Krieges oder einer anderen regionalen Katastrophe stillgelegt zu werden. Und es gibt weitere Vorteile einer lokalen Produktion wie ein geringerer CO2-Fußabdruck dank weniger Transportkilometer und einer besseren Kontrolle über die Qualität der Produktion.

Die Skalierung in einer automatisierten Fabrik ist einfach: Obwohl es auch eine Grenze für die Geschwindigkeit gibt, mit der Roboter, Cobots (kollaborative Roboter) und andere Maschinen sicher produzieren können, ist es möglich, die Produktion in vielen Fällen einfach hochzufahren. Denn wenn die vorhandene Ausrüstung mit voller Geschwindigkeit läuft, kann sie einfach repliziert werden, um mehr Kapazität zu schaffen.  Sollte die Nachfrage wieder sinken, kann dann auch die Produktion wieder entsprechen angepasst und heruntergefahren werden. Indem sichergestellt wird, dass die Automatisierung flexibel ist, können dieselben Geräte neu konfiguriert werden, um die nachgefragten Produkte zu produzieren.

Die automatisierte Fabrik nutzt verschiedene Möglichkeiten, um Fabrikhallen zu sichereren Arbeitsumgebungen zu machen. Zunächst einmal werden weniger menschliche Hände in der Fabrikhalle benötigt. Dies macht es leichter, die Richtlinien für Social Distancing einzuhalten. Hinzu kommt, dass Maschinen wie Cobots, die Seite an Seite mit den Menschen zusammenarbeiten, durch ihre bloße Anwesenheit für Abstand sorgen.

Auch über die Covid-19-Krise hinaus gibt es weitere Vorteile für den Einsatz von Cobots. Maschinen, Roboter und insbesondere Cobots sind heutzutage so ausgereift, dass sie die Arbeit menschlicher Arbeiter im Allgemeinen weniger anstrengend und gefährlich machen können, da sie schweres Heben und sich wiederholende gefährliche Bewegungen, die normalerweise von Menschen ausgeführt werden, eliminieren. Dank der neuesten Generation von Sensoren sind sie sicher zu bedienen und können hochpräzise Aufgaben wie den oben genannten Entbeinungsprozess in der fleischverarbeitenden Industrie durchführen.

Die Pandemie fordert neue Kompetenzen

Wenn von Automatisierung die Rede ist, wird oft die Frage gestellt, ob dies Arbeitsplätze kosten wird. Die Antwort dazu lautet: Arbeitsplätze werden sich verändern, aber nicht unbedingt verschwinden. Die Aufgaben der Arbeiter werden sich ändern, und ihre Fähigkeiten werden sich weiterentwickeln. Ein sehr einfaches Beispiel, um dies zu veranschaulichen, ist Predictive Maintance. In der Vergangenheit bestand die Hauptaufgabe eines Wartungsarbeiters darin, Maschinen zu reparieren, die ausgefallen waren. In einer stärker automatisierten Fabrik der Zukunft werden die Maschinen dank Sensoren und Machine Learning bereits Stunden oder sogar Tage vor dem Ausfall Warnungen übermitteln. Jetzt muss der Wartungsmitarbeiter lernen, seine Aufgaben auf der Grundlage einer Reihe von Parametern zu priorisieren. Er muss die Feinheiten der Maschinen verstehen, beispielsweise welche Maschine wann ausfallen wird, wie viel Zeit die Wartung verschiedener Maschinen in Anspruch nimmt, ob es Wartezeiten im Wartungsprozess gibt oder welche Maschine für die Produktion am wichtigsten ist.

Eine Pandemie-sichere Fertigungsindustrie

Bereits 2008 gab es einen Anstieg der Investitionen in die Automatisierung, als sich die Unternehmen von der Finanzkrise erholten. Zu dieser Zeit waren diese Investitionen rein von dem Ziel getrieben, die Betriebskosten langfristig zu senken. Heute hat COVID-19 eine weitere Investitionswelle ausgelöst – und aufgrund der Erfahrungen aus der Vergangenheit und des aktuellen Umfelds verstehen Unternehmen die wirtschaftlichen Vorteile der Automatisierung. Mit Blick auf die Zukunft werden Investitionen in die Robotik und eine starke IIoT-Infrastruktur stärker in den Vordergrund rücken. Denn diese sind entscheidend, um eine widerstandsfähige und pandemiesichere Fertigung zu gewährleisten.

[1] https://www.foodprocessing.com/industrynews/2020/study-indicts-meat-plants-in-covid-cases/

[2] https://www.healtheuropa.eu/major-interventions-ppe-demand/103872/

[3] https://www.mes-insights.com/the-effects-of-the-coronavirus-on-the-automotive-industry-a-941116/

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