Automatisierungsgrad

Die Bedeutung des Automatisierungsgrades in der Wellpappenindustrie ist nicht zu unterschätzen. Als entscheidendes Element der Produktionsanalyse lässt er sowohl Rückschlüsse auf Effizienz als auch auf die Qualität der Resultate zu. Damit ergibt sich für Unternehmen, die ihre Verpackungsprozesse optimieren möchten, ein äußerst relevantes Betätigungsfeld.

Der Automatisierungsgrad fungiert zugleich als strategische Kennzahl in der Fertigungssteuerung: Er beeinflusst Auftragsabwicklung, Rückverfolgbarkeit, Mitarbeitersicherheit und die Fähigkeit, Prozesswissen zu standardisieren. In Zeiten digitaler Vernetzung und datenbasierter Entscheidungen bildet er die Brücke zwischen Technik (Anlagen, Sensorik, Software) und organisatorischen Standards (Arbeitspläne, Prüfpläne, Freigaberoutinen).

Je präziser der Automatisierungsgrad erfasst und gesteuert wird, desto verlässlicher lassen sich Durchsatz, Prozessstabilität und Reproduzierbarkeit sicherstellen. In der Praxis wirkt sich dies auf Rüstzeiten, Ausschussquoten, Materialfluss, Personaleinsatz und die Planbarkeit von Fertigungsaufträgen aus. Besonders in der Verarbeitung von Wellpappzuschnitten – vom Bedrucken über Rillen und Stanzen bis hin zum Falten, Kleben und Palettieren – bestimmt der Grad der Automatisierung die Leistungsfähigkeit ganzer Linien.

Darüber hinaus beeinflusst die Ausprägung der Mensch-Maschine-Schnittstellen die Nutzbarkeit automatisierter Funktionen: Klare Bedienkonzepte, verständliche Visualisierungen und sicher gestaltete Zugriffsrechte helfen, das Potenzial der Anlagen auszuschöpfen und gleichzeitig Sicherheits- sowie Qualitätsanforderungen zuverlässig einzuhalten.

Definition: Was versteht man unter Automatisierungsgrad?

Unter dem Automatisierungsgrad versteht man das Verhältnis von automatisch ausgeführten Arbeitsvorgängen zu den gesamten Arbeitsvorgängen. Er gibt Aufschluss darüber, welcher Anteil der Prozesse standardisiert, maschinell und somit automatisiert durchgeführt wird. In Bezug auf die Wellpappverarbeitung lässt sich der Automatisierungsgrad also darauf beziehen, welcher Teil des Herstellungs- oder Verpackungsprozesses automatisiert abläuft.

In Messpraxis und Produktionscontrolling wird der Automatisierungsgrad häufig als prozentuale Kennzahl ausgedrückt. Er kann sich auf Arbeitsschritte (Anzahl automatisierter Prozessschritte), Zeiten (automatisierte Bearbeitungszeit versus Gesamtzeit) oder Stückmengen (Anteil automatisch gefertigter Teile) beziehen. Wichtig ist die eindeutige Bezugsgröße, damit Vergleiche über Anlagen, Schichten oder Zeiträume hinweg belastbar sind.

Die Bezugsgrenze kann auf Maschinen-, Linien- oder Werksebene definiert werden. Je nach Zielsetzung werden angrenzende Bereiche wie Intralogistik, Qualitätsprüfung, Datenerfassung, Trocknungs- oder Aushärtezeiten sowie Verpackungs- und Palettierprozesse explizit einbezogen oder bewusst ausgeklammert. Für die Wellpappverarbeitung ist eine eindeutige Abbildung typischer Prozessschritte (Druck, Rillen, Stanzen, Falten, Kleben, Kennzeichnen, Palettieren) hilfreich, damit der Kennwert reproduzierbar bleibt.

Messgrößen, Formel und Abgrenzung

• Formel (beispielhaft): Automatisierungsgrad = (Anzahl automatisierter Vorgänge / Anzahl aller Vorgänge) × 100 %
• Zeitbasierte Sicht: Automatisierungsgrad = (automatisierte Nettoprozesszeit / gesamte Nettoprozesszeit) × 100 %
• Abgrenzung: Der Automatisierungsgrad ist nicht identisch mit OEE (Overall Equipment Effectiveness). OEE bewertet Verfügbarkeit, Leistung und Qualität einer Anlage; der Automatisierungsgrad beschreibt den Anteil automatisierter Anteile am Prozess. Beide Kennzahlen ergänzen sich.

Beispiel: In einer Linie für Faltkisten sind Zuführung, Druck, Rillung und Stanzung automatisiert; Handaufgaben erfolgen beim Einlegen von Sonderzuschnitten und beim manuellen Ausschleusen. Werden 8 von 10 wiederkehrenden Prozessschritten automatisiert abgedeckt, läge der wertfreie Automatisierungsgrad bei 80 %.

Erweiternd lässt sich die Kennzahl zeit- oder mengenbasiert gewichten, wenn Arbeitsschritte deutlich unterschiedliche Dauer oder Komplexität aufweisen. In Kleinserien mit häufigen Sonderformaten kann ein hoher Anteil manueller Eingriffe sinnvoll bleiben, ohne die Gesamtleistungsfähigkeit zu beeinträchtigen – entscheidend ist die klare Definition der Bezugsgröße und die konsequente Erfassung über einen ausreichend langen Messzeitraum.

Datenerfassung und Methoden

Zur Ermittlung werden Produktionsdaten aus Steuerungen, Sensorik und Leitsystemen mit Zeitstudien und Beobachtungen kombiniert. Ereignis- und Zustandsdaten (Start/Stop, Störungen, Formatwechsel, Ausschleusungen) sollten mit einheitlichen Codes erfasst werden, damit die Abgrenzung zwischen „automatisch“ und „assisted“ eindeutig bleibt. Plausibilitätsprüfungen, Stichproben und regelmäßige Audits sichern die Datenqualität.

Bedeutung des Automatisierungsgrads für die Produktivität

Ein hoher Automatisierungsgrad kann die Produktivität eines Unternehmens enorm steigern. Er ermöglicht es, Arbeitsprozesse zu standardisieren und somit die Effizienz zu erhöhen. Durch die Verringerung menschlicher Interaktionen und Fehler kann zudem die Qualität verbessert werden. Im Kontext der Wellpappenindustrie bedeutet dies, dass durch eine hohe Automatisierung qualitativ hochwertige Verpackungen in kürzerer Zeit und mit weniger Fehlern produziert werden können.

Produktivitätseffekte zeigen sich insbesondere durch stabile Taktzeiten, geringere Rüstaufwände, kürzere Materialwege und eine bessere Linienbalancierung. Sensorik, Kamerasysteme und automatische Ausschleusungen reduzieren Nacharbeit und Ausschuss. Durch die Integration in MES/ERP lassen sich Reihenfolgen optimieren, Stillstände schneller analysieren und Engpässe transparent machen.

Zusätzlich steigt die Prozessfähigkeit (z. B. stabilere Registerhaltigkeit und Klebegenauigkeit), was zu geringeren Schwankungen der Endqualität führt. Reduzierte Umlaufbestände (WIP) und klar definierte Pufferzonen verkürzen Durchlaufzeiten und verbessern die Planbarkeit entlang der gesamten Verpackungslinie.

• Konstante Taktraten durch verkettete Aggregate (Zuführung, Druck, Rill-/Stanzwerk, Falt-/Klebetechnik, automatisches Palettieren)
• Reduzierte Durchlaufzeit durch minimierte Übergabe- und Suchzeiten sowie weniger Umrüstfehler
• Reproduzierbare Qualität durch automatische Registerregelung, Anpressdrucksteuerung und Inline-Inspektion
• Planbare Kapazität durch datenbasierte Taktzeit- und Verfügbarkeitsprognosen

Praxisaspekt: Standardisierung und Materialfluss

Standardisierte Arbeitspläne, definierte Abmessungen der Zuschnitte und eine eindeutig geregelte Materialbereitstellung erleichtern die Automatisierung. Wo Zuführungen, Greifer und Fördertechnik auf wiederkehrende Formate ausgelegt sind, sinkt die Störanfälligkeit. Entkoppelte Puffer und klare Übergabepunkte stabilisieren den Fluss selbst bei variierenden Losen und Sortenwechseln.

Ein durchdachtes Layout mit kurzen Wegen, eindeutiger Kennzeichnung (Ladungsträger, Bahnlaufrichtung, Greifpunkte) und abgestimmter Intralogistik (z. B. feste Bereitstellzonen, Kanban-Regeln, standardisierte Transportmittel) unterstützt die Verfügbarkeit. Einheitliche Formatbibliotheken, Greifer- und Saugerkassetten sowie gut gepflegte Rüstrezepte reduzieren Abstimmungsaufwand und Wechselzeiten zusätzlich.

Einfluss des Automatisierungsgrades auf die Kosten

Betrachtet man die Automatisierung in Bezug auf die Kosten, so fallen neben den Vorteilen auch gewisse Nachteile auf. Einerseits können durch die starke Automatisierung Personalkosten reduziert und Effizienzsteigerungen realisiert werden. Andererseits sind die Anschaffungs- und Wartungskosten für hochautomatisierte Maschinen oftmals erheblich. Zudem kann ein hoher Automatisierungsgrad auch dazu führen, dass erfahrene Mitarbeiterrollen entfallen oder sich stark verändern, was wiederum Qualifizierungs- und Umstellungskosten verursacht.

Für eine belastbare Beurteilung empfiehlt sich die Betrachtung der Total Cost of Ownership (TCO): Neben Investitionskosten (CAPEX) sind Betriebskosten (OPEX) wie Energie, Instandhaltung, Verschleißteile, Qualifizierung, Softwarelizenzen und produktionsbedingte Ausfälle einzubeziehen. Gleichzeitig senken geringere Stückkosten, weniger Ausschuss, reduzierte Nacharbeit und planbare Wartungsfenster die laufenden Aufwendungen.

Zusätzlich zu direkten Kostenpositionen sind Lebenszyklusaspekte relevant: Modernisierbarkeit (Retrofit-Fähigkeit), Ersatzteilverfügbarkeit, Update- und Upgrade-Pfade sowie die Risiken technologischer Obsoleszenz. Auch Anfahrverluste bei Erstinbetriebnahme und nach Umbauten sollten in die Kalkulation aufgenommen werden.

ROI, Skaleneffekte und Rüstzeiten

• ROI-Einfluss: Höherer Durchsatz bei gleicher Belegschaft, sinkende Fehlerkosten und kürzere Anlaufkurven verbessern die Amortisationszeit.
• Rüstzeitreduktion: Automatische Formatwechsel, gespeicherte Rezepte und digitale Voreinstellungen verkürzen Stillstandszeiten.
• Skaleneffekte: Bei hohen Wiederholraten, standardisierten Formaten und stabiler Nachfrage entfaltet ein hoher Automatisierungsgrad die größten Kostenvorteile.
• Grenzen: Bei häufig wechselnden Kleinserien, unregelmäßigen Aufträgen oder stark variierenden Materialien kann eine übermäßige Automatisierung zu Unterauslastung und Mehrkosten führen.

Zur Bewertung eignen sich Break-even- und Sensitivitätsanalysen über mehrere Szenarien (Nachfrage, Ausschuss, Energiepreise). So lassen sich Unsicherheiten transparent machen und Investitionsentscheidungen belastbarer treffen.

Vor- und Nachteile von Automatisierungsgrad

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Automatisierungsgrad sowohl Vor- als auch Nachteile mit sich bringt. Vorteile sind die Steigerung der Effizienz und Produktivität sowie die Reduzierung menschlicher Fehler. Nachteile können hingegen die hohen Investitions- und Wartungskosten sowie der Verlust von Arbeitsplätzen sein. In jedem Fall sollten Unternehmen stets eine ausgewogene Balance zwischen Automatisierung und manuellen Prozessen suchen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

• Vorteile
  • Höhere Prozessstabilität, geringere Varianz, bessere Wiederholgenauigkeit
  • Transparenz durch Datenerfassung (z. B. Störgründe, Taktzeiten, Ausschuss)
  • Ergonomiegewinne durch Reduktion körperlich belastender Tätigkeiten
  • Verbesserte Qualitätssicherung mittels Inline-Messung und automatischer Rückverfolgung
• Nachteile
  • Hoher Investitionsbedarf, komplexere Instandhaltung und Qualifizierungsaufwände
  • Geringere Flexibilität bei häufigen Formatwechseln und Sonderanforderungen
  • Abhängigkeit von Lieferketten (Ersatzteile, Softwareupdates) und Spezialwissen
  • Risiken bei Störungen: Höherer Outputverlust pro Stillstand bei verketteten Linien

Balance zwischen Flexibilität und Automatisierung

Die optimale Ausprägung hängt von Produktmix, Varianz, geforderter Lieferzeit und Qualitätsanforderungen ab. Kombinierte Ansätze – etwa teilautomatisierte Zuführungen mit manuellen Eingriffsmöglichkeiten an seltenen Sonderstationen – halten die Anpassungsfähigkeit hoch, ohne die Prozessstabilität der Hauptschritte zu gefährden. Kurze Wege, klare Standards und lernende Fehleranalysen sind zentrale Erfolgsfaktoren.

In der Umsetzung bewähren sich entkoppelte Puffer, Bottleneck-orientierte Steuerung sowie modulare Werkzeugsysteme. Kollaborative Unterstützung bei speziellen Formaten oder empfindlichen Oberflächen kann die Flexibilität erhalten, während die Kernschritte weiter automatisiert laufen.

Zusätzliche Praxisaspekte in der Wellpappverarbeitung

• Qualität: Automatische Register- und Druckbildkontrolle, Überwachung von Rilltiefe, Klebstoffauftrag und Kantenpressung verringern Nacharbeit.
• Materialfluss: Verkettete Fördertechnik, angepasste Greifer und definierte Übergabepunkte sichern die Eintaktung variierender Formate.
• Variantenmanagement: Rezepturen und Formatdatensätze beschleunigen Umstellungen bei wechselnden Aufträgen.
• Prozessintegration: Schnittstellen zu Planungssystemen ermöglichen eine belastbare Reihenfolgenplanung und zügiges Störungsmanagement.
• Sicherheit: Durchdachte Schutzeinrichtungen und Zonenlogik erhöhen die Betriebssicherheit, ohne den Materialfluss zu hemmen.

Standardisierte Formate und definierte Prozessfenster erleichtern die Wiederholbarkeit. Wo auf eine breite Auswahl an sofort verfügbaren Verpackungen ab Lager zurückgegriffen wird, lassen sich Zuführ- und Greifsysteme effizient auslegen und Wechselzeiten reduzieren.

Auch Materialeigenschaften der Wellpappe (z. B. Feuchte, Grammatur, Wellenprofil) wirken auf die optimale Parametrierung automatisierter Stationen. Eine stabile Rohmaterialqualität und passende Klebstoffe senken Störquoten und erleichtern die Reproduzierbarkeit von Ergebnissen.

Kennzahlen und Benchmarking

Typische Zielkorridore für den Automatisierungsgrad variieren je nach Linientyp, Auftragsstruktur und Variantenvielfalt. Beim Vergleich zwischen Standorten oder Anlagen ist auf identische Definitions- und Messregeln zu achten. Sinnvoll sind regelmäßige Benchmarks mit klar dokumentierten Annahmen (Zeitraum, Schichtmodell, Ausschussdefinition), um Trends zu erkennen und Maßnahmen abzuleiten.

Typische Fehlerquellen und Gegenmaßnahmen

Häufige Ursachen für Fehlinterpretationen sind unklare Bezugsgrößen, unvollständige Datenerfassung sowie das Ausblenden von Rüst- und Stillstandszeiten. Abhilfe schaffen präzise Messleitfäden, Pilotphasen mit enger Begleitung, Schulungen für Bedien- und Instandhaltungsteams sowie eine fortlaufende Wirksamkeitskontrolle der Verbesserungsmaßnahmen.

Implementierung und Vorgehensmodell

Analyse und Zielbild

Ausgangspunkt sind Wertstromaufnahme, Zeitstudien und eine eindeutige Definition der Prozessschritte. Daraus entsteht ein Zielbild mit Prioritäten (Sicherheit, Qualität, Durchsatz), klaren Schnittstellen und Machbarkeitsbewertung.

Pilotierung und Skalierung

In Pilotabschnitten werden Lösungen unter realen Bedingungen verprobt, Kennzahlen verifiziert und Standards (Rezepte, Formatbibliotheken, Prüfpläne) etabliert. Anschließend erfolgt die stufenweise Skalierung auf weitere Linien oder Werke.

Betrieb und Weiterentwicklung

Im Regelbetrieb sichern standardisierte Wartung, Datenqualität, Schulungen und strukturierte Störungsanalysen die Zielerreichung. Regelmäßige Updates, Ersatzteilkonzepte und eine vorausschauende Kapazitätsplanung halten die Systeme langfristig leistungsfähig.

Zusammenfassung:

• Der Automatisierungsgrad eines Unternehmens bezieht sich auf das Ausmaß, in dem Prozesse ohne menschliches Eingreifen durchgeführt werden können. In einem Unternehmen, das Wellpappe-Verpackungen produziert, bedeutet ein hoher Automatisierungsgrad beispielsweise, dass viele Schritte im Produktionsprozess automatisiert sind.
• Ein hoher Automatisierungsgrad in der Verpackungsproduktion kann zu einer Steigerung der Effizienz und einer Senkung der Produktionskosten führen. Lieferungen können schneller bereitgestellt werden und menschliche Fehler in der Produktion werden reduziert. Dies bietet einen großen Vorteil für Unternehmen, die auf qualitativ hochwertige, zuverlässige und kostengünstige Verpackungslösungen angewiesen sind.
• Der Automatisierungsgrad kann jedoch variieren und muss sorgfältig auf die spezifischen Bedürfnisse des Unternehmens abgestimmt werden. Eine zu hohe Automatisierung kann in manchen Fällen die Flexibilität des Unternehmens einschränken und Investitionen in teure Maschinen und Ausrüstung erfordern. Für Unternehmen, die Wellpappverpackungen suchen, sollte daher der optimale Automatisierungsgrad sorgfältig geprüft und ausgewählt werden.
• Für die Praxis gilt: Messmethodik klar definieren, relevante Kennzahlen (z. B. OEE, Ausschuss, Rüstzeiten) gemeinsam betrachten und Automatisierung dort vertiefen, wo Stabilität, Wiederholrate und Nutzen am größten sind.

Empfehlenswert sind ein systematisches Vorgehen von der Analyse bis zur Skalierung sowie belastbare Datenstandards. So bleibt der Automatisierungsgrad eine aussagekräftige Kennzahl, die Entscheidungen in der Wellpappverarbeitung objektiv unterstützt.