Automatisierung,
Automation, die Einrichtung und Durchführung von Arbeits- und Produktionsprozessen durch Einsatz geeigneter technischer Aggregate (automatische Einrichtungen) in einer Weise, dass der Mensch weitgehend von Routine- sowie gefährlichen, gesundheitsschädigenden, körperlich schweren Arbeiten entlastet wird und für ihren Ablauf nicht unmittelbar tätig zu werden braucht; alle Prozesse (einschließlich ihrer Steuerung, Regelung und zum Teil Kontrolle) erfolgen selbsttätig. Während durch die Mechanisierung der Produktion die physische Arbeitsleistung durch mechanische Werkzeuge und Maschinen unterstützt oder ersetzt wird, ist Automatisierung dadurch gekennzeichnet, dass durch sie auch die psychisch-mentalen Komponenten der Arbeit, das heißt die Regulation und Organisation des logisch notwendigen Ablaufs der einzelnen Arbeitsschritte, ihre Kontrolle und gegebenenfalls ihre Korrektur, von technischen Anlagen übernommen werden.Mechanisierung beziehungsweise Mechanisierbarkeit von Arbeitsverrichtungen ist daher die Vorstufe und Voraussetzung einer Automatisierung. Sie erfordert Strukturen, die aus verketteten (technischer Aspekt) und gekoppelten (räumlicher Aspekt) Elementen bestehen. Das Ziel der Automatisierung ist, Einzelmaschinen und -anlagen sowie Fertigungs- beziehungsweise Produktionssysteme selbsttätig und mit hoher Produktqualität, geringen Kosten, geringem Zeitaufwand und flexibel zu betreiben. Durch die Automatisierung wird menschliche Arbeit eingespart oder z. B. auf Tätigkeiten im Bereich der Konstruktion, Installierung, Programmierung, Überwachung und Reparatur beschränkt.
Der Begriff Automatisierung stammt aus dem angloamerikanischen Sprachraum und wurde 1936 von Ford-Manager D. S. Harder eingeführt. In den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften hat sich die Bezeichnung Automation durchgesetzt, während in den Ingenieurwissenschaften eher die Bezeichnung Automatisierung verwendet wird. Gelegentlich wird auch mit Automation der erreichte Zustand und mit Automatisierung der Weg zu diesem Zustand beziehungsweise der Prozess bezeichnet. Die Automatisierung muss im Zusammenhang mit der technischen Entwicklung gesehen werden (technischer Fortschritt) und ist insofern die Fortsetzung des Prozesses, der mit der Erfindung von Werkzeugen einsetzte und wesentliche Schübe durch die industrielle Revolution erhielt. Unter wirtschaftlichem Aspekt ist Automatisierung ein Teilbereich der Rationalisierung. Stand im Zuge der industriellen Entwicklung lange Zeit die industrielle Fertigung als Hauptanwendungsbereich der Automatisierung im Vordergrund, so hat sich v. a. mit der Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnik auf der Basis der Mikroelektronik das Anwendungsgebiet der Automatisierung auf alle Bereiche menschlicher Arbeit ausgedehnt.
Technischer Stand und Aussichten industrieller Anwendung
Die komplexe technische und logistische Verflechtung des Automatisierungsbegriffs lässt nur eine Strukturierung in die Gebiete Güterproduktion und Informationsproduktion und -verarbeitung zu.
Das Ziel bei Produktionsprozessen in der Güterproduktion ist, alle von einer Produktidee bis zur Fertigung ablaufenden Prozesse mittels eines durchgehenden computerunterstützten Informationsflusses zu organisieren und damit weitestgehend zu automatisieren. Entwurfs- und Entwicklungsarbeiten finden an Bildschirmen und weniger am Zeichenbrett statt. Dies gilt für den Ablauf vom kreativen Entwurf bis zur fertigen, normgerechten Konstruktionszeichnung mittels Computergraphiksystem. Dabei werden Dialogsysteme (Operator-Computer) mit entsprechender Hard- und Software eingesetzt, die die Idee des Konstrukteurs verwirklichen (in der computergestützten Konstruktion wird CAD, Abkürzung für englisch computer aided design, verwendet) und darüber hinaus gleichzeitig die Werkzeugwege (NC-Maschinenprogramme), die Werkstoffauswahl sowie Material- und Stücklisten erarbeiten. Das CAM-System (Abkürzung für englisch computer aided manufacturing) ist das für die Fertigungsautomatisierung wesentliche Informations-, Regelungs- und Steuerungssystem. Die weitere Entwicklung besteht in der Kombination und Integration dieser und weiterer Systeme, z. B. CAD/CAM und CAQ (Abkürzung für englisch computer aided quality, ein computergestütztes Qualitätskontrollsystem), zu einem für den gesamten mithilfe elektronischer Datenverarbeitungssysteme vernetzten Produktionsablauf. Diese Entwicklung ist für alle Fertigungsarten (Massen-, Serien- und Einzelfertigung) und Organisationsformen der Fertigung (Werkstatt-, Reihen- und Fließfertigung) festzustellen.
Ein hoher Automatisierungsgrad der Fabrik ist durch die Einführung von CIM (Abkürzung für englisch computer integrated manufacturing, ein computergestütztes flexibles Fertigungs- und Planungssystem) gekennzeichnet; es besteht aus den informationstechnisch vernetzten, rechnergestützten Komponenten im technischen Informationsfluss CAE, CAD, CAP, CAM (mit Steuerung der NC-Maschinen, Transport-, Lagersteuerung), CAQ und den komplementären Komponenten im betriebswirtschaftlich-planerischen Bereich, das heißt Vertrieb, Kalkulation, Materialwirtschaft, Kapazitätsabgleich, Fertigungssteuerung, BDE/MDE (Bediendatenerfassung/Maschinendatenerfassung) und Versandsteuerung. Ein mit CAE (Abkürzung für englisch computer aided engineering) bezeichnetes System unterstützt den Produktentwurf. Es kommt bei Analyseaufgaben zum Einsatz. Dabei verwendet es numerische Modelle von neuen Produkten, die zumeist im CAD-Prozess entstehen.
Die starke Zeitverkürzung der rechnerunterstützten Arbeitsweise in CAE- und CAD-Systemen erlaubt, verschiedene Alternativprodukte zu entwerfen und zu analysieren und das geeignetste auszuwählen. CAP (Abkürzung für englisch computer aided planning) steht für die Hard- und Software, die die Arbeitsplanung und NC-Programmierung unterstützt. Der Weg zur automatischen Fertigung und Montage führte über die mechanische Teilautomatisierung (z. B. Kurven- und Nockensteuerungen), die numerische Steuerung (NC, Abkürzung für englisch numerical control; CNC, für computer numerical control) von Werkzeugmaschinen. Der Umfang der mit NC-Maschinen ausführbaren Funktionen wächst ständig.
Flexible automatische Fertigungseinheiten, die primär an Computersteuerung ausgerichtet werden, sind Bearbeitungszentren (automatische Werkzeugmaschinen, Mehrverfahrensmaschinen), flexible Fertigungszellen in Punktstruktur (mit zusätzlicher Werkzeugüberwachung sowie automatischer Werkstückspann-, Belade- und Puffereinrichtung), flexible Fertigungssysteme in Netzstruktur (mit gemeinsamem automatischen Fördersystem für Werkstücke und gegebenenfalls Werkzeuge) sowie flexible Fertigungslinien in Reihenstruktur (gemeinsames Fördersystem, gerichteter automatischer Materialfluss, getaktet). Primär an Teilefamilien, Bearbeitungszentren und Gruppenarbeit ausgerichtet sind Fertigungsinseln (Netzstruktur), die Aufgaben indirekter Bereiche integrieren. Der automatisierte Materialfluss von Grund- und Hilfsmaterialien, Roh- und Fertigteilen, Werkstücken und Werkzeugen, Vorrichtungen und Abfällen zwischen den Operationsstationen wird mithilfe geeigneter Regelungs- und Steuerungsprogramme den Produktionsprozessen angepasst. Er umfasst Grundausrüstungen (z. B. Fördermittel) und Zusatzkomponenten (z. B. Förderhilfsmittel), Fahrbahneinrichtungen (z. B. Positioniereinrichtung), Übergabeeinrichtungen (z. B. Manipulatoren), Steuerungseinrichtungen sowie Arbeitsschutzeinrichtungen.
Die Automatisierungsmittel lassen sich in Einlegegeräte, Telemanipulatoren und Industrieroboter untergliedern.
Die Automatisierung der Prüfprozesse mit CAQ soll zu deren zeitlicher Verkürzung und Objektivierung führen bei gleichzeitiger Qualitätserhöhung. Wie für andere automatisch-technologische Ausrüstungen werden die Flexibilitätsanforderungen an die zugehörige Messtechnik (z. B. in der Zeiterfassung; bei Gebergeräten für geometrische, mechanische, magnetische und elektrische Größen; in der Analysetechnik, z. B. die automatische Durchführung und Auswertung von Messreihen sowie deren Darstellung) durch den Einsatz frei programmierbarer Rechner erfüllt. In der Energiewirtschaft bestehen Steuerungs- und Regelungsprobleme für kontinuierliche Prozessabläufe, dies betrifft z. B. die Kraftwerksauslastung, die Strombereitstellung und -verteilung; dabei lassen sich die Aufgabenstellungen nur noch über Prozessrechner (Digitalrechner, die Eingaben und Messwerte erfassen und verarbeiten und daraus für den Prozess der Wärmekraftkopplung optimale Steuerbefehle geben) lösen. Die Kopplung rechnergesteuerter Fertigungsmaschinen mit automatisierten Werkstück- und Werkzeugspeichern, Lager-, Transport-, Kontroll- sowie Versorgungs- und Entsorgungssystemen ist eine Entwicklungsrichtung der flexiblen automatisierten Produktion.
Die Entscheidungs- und Organisationsprozesse in allen Bereichen der Informationsproduktion und -verarbeitung bedürfen entsprechender technischer Daten und gezielter Informationen.
Die Automatisierung setzt hier im Wesentlichen bei der Informationsübertragung und -verarbeitung ein. Die Rationalisierung der Bürotätigkeiten im weiteren Sinn durch Automatisierung ist auf die selbstständige maschinelle Informationsspeicherung, -übertragung und -verarbeitung durch integrierte und multifunktionale Büroinformationssysteme (Kombination von Einzelgeräten) gerichtet. Das Konzept von Multifunktionalsystemen macht den gleichzeitigen getrennten Einsatz spezieller Einrichtungen, die zum Teil nur einmal vorhanden sein müssen, möglich. Die Aussichten der industriellen Automatisierung werden bestimmt durch die Weiterentwicklung der Schlüsseltechnologien: Computertechnik (rechnerintegrierte Fertigung, Expertensysteme, Sprach-, Bild-, Mustererkennung), Informations- und Kommunikationstechnologien (Bürokommunikation, Telekommunikation, optische Datenverarbeitung), Sensorik (Sensortechnik, Indikatoren für Steuerungen, Mikroperipherie), Lasertechnik, Verbundwerkstoffe, Technologien für neue Rohstoffe, Umweltsanierungstechnologien, Abfallverwertung durch Pyrolyse, Supraleitungsanwendung, Energiespeichertechnologien, Molekularelektronik.
Wirtschaftliche und soziale Aspekte
Maßnahmen der Automatisierung werden aus betriebswirtschaftlicher Sicht neben der Beseitigung von Gefährdungen an Arbeitsplätzen v. a. aus Rentabilitätsgesichtspunkten heraus ergriffen, um die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens zu sichern, und stellen insofern Investitionen dar. Die Automatisierung wird sich nur dann lohnen, wenn durch die Freisetzung von Arbeitskräften (Freisetzungseffekt) und/oder den effizienteren Einsatz der Arbeitskräfte (steigende Arbeitsproduktivität) bei möglichst vollständiger Auslastung der Kapazitäten insgesamt kostengünstiger produziert werden kann. Die Wechselbeziehung zwischen Automatisierung und Flexibilität eines Unternehmens hängt von den eingesetzten Automatisierungsmitteln ab, deren Ausprägung sich an der Fertigungsart und Organisationsform der Fertigung orientiert.
In flexiblen Fertigungssystemen, die in der Serienfertigung eingesetzt werden können, lassen sich zahlreiche Produktvarianten herstellen. Durch die höheren Arbeitsgeschwindigkeiten der Komponenten und niedrigere Terminierungsaufwendungen der Arbeitsabläufe ermöglicht die automatisierte Fertigung höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten. Flexible Automatisierung unterstützt die Produktflexibilität (Teilevielfalt) und Produktionsflexibilität, das heißt technologische Flexibilität (Arbeitsbereichanpassung, Umrüstbarkeit, Vielseitigkeit), kapazitive Flexibilität (Speicherfähigkeit, Erweiterungsfähigkeit) und strukturelle Flexibilität (Durchlauffreizügigkeit).
Flexible automatische Fertigungseinheiten, das heißt flexible Fertigungszellen, flexible Fertigungssysteme, flexible Fertigungslinien und flexible Fertigungsinseln, ermöglichen abhängig von der Systemzuverlässigkeit höhere Programmlaufzeiten.
Der Kapitalbedarf von Automatisierungsmaßnahmen, meist verbunden mit einem erhöhten Investitionsrisiko, führt zu Veränderungen in der betrieblichen Kostenstruktur: Im Vergleich zu den Arbeitskosten steigt der Anteil der Kapitalkosten, die zeitproportionalen fixen Kosten (z. B. Abschreibungen) erhalten gegenüber den mengenproportionalen variablen Kosten ein Übergewicht.
Auf volkswirtschaftlicher Ebene wird v. a. die Frage diskutiert, inwieweit durch Automatisierung Arbeitskräfte auf Dauer freigesetzt werden und die technologisch bedingte Arbeitslosigkeit ansteigt. Nach der Freisetzungstheorie erhöht sich durch Automatisierung das Rationalisierungspotenzial, die Produktivität steigt stärker als die gesamtwirtschaftliche Produktion, mit der Folge, dass fortlaufend Arbeitskräfte freigesetzt werden (Rationalisierungsinvestitionen). Diese Freisetzungseffekte können nach der Neutralitäts- und Fortschrittshypothese (Kompensationstheorie) zumindest ausgeglichen werden, wenn mit den freigesetzten Arbeitskräften zusätzliche Gütermengen produziert werden (Erweiterungsinvestitionen), die gesamtwirtschaftliche Produktion somit stärker wächst als die durch Automatisierung hervorgerufene Produktivitätssteigerung und/oder die Arbeitszeit verkürzt wird. Durch Automatisierung bedingte Arbeitslosigkeit wäre nur eine vorübergehende Erscheinung, bis neue Märkte und Tätigkeitsfelder erschlossen sind. Vertreter der Freisetzungstheorie wenden allerdings ein, dass Automatisierung mittlerweile fast alle Bereiche menschlicher Arbeit umfasse und die Kompensationsmöglichkeiten zu gering seien, um dauerhafte technologisch bedingte Arbeitslosigkeit zu verhindern.
Durch Automatisierung wird tendenziell wirtschaftliche Konzentration gefördert, da die technische Entwicklung zu einer zunehmenden Betriebsgröße führt, Großbetriebe eher das erforderliche Kapital aufbringen können und die Produktionsmengen je Unternehmen steigen, verbunden mit einer Reduzierung der Anbieterzahl.
Im betrieblichen Bereich ändern sich zudem die qualifikatorischen Anforderungen und die Arbeitsbedingungen. Im Fertigungssektor beschränken sich bei der Teilautomatisierung (z. B. Fertigungsstraßen) die physischen Arbeitsleistungen auf wenige Handgriffe am Fließband und auf die Versorgung der Maschinen mit Material. Die psychischen Belastungen steigen hingegen (z. B. Zwang zur Anpassung an die vorgegebene Taktzeit). Bei Vollautomatisierung wird die menschliche Arbeit von ihrer zeitlichen Bindung an den Arbeitstakt von Maschinen und Anlagen gelöst, sich ständig wiederholende, gleichartige Arbeitsverrichtungen entfallen; Arbeitsplätze mit erhöhter Unfallgefahr und potenziellen gesundheitlichen Beeinträchtigungen können beseitigt werden. Es verbleiben z. B. Aufgaben der Überwachung, Wartung und Instandsetzung, Planung, Arbeitsvorbereitung und Programmierung. Die Verschiebung bei den Aufgaben kann, bezogen auf die berufliche Qualifikation, zu Prozessen der Höherqualifizierung (z. B. verstärkter Bedarf an Ingenieuren), zur Andersqualifizierung (z. B. berufliche Weiterbildung von Facharbeitern für den direkten Umgang mit speziellen automatischen Anlagen), aber auch zu Dequalifizierung (technische Zeichner werden z. B. durch CAD zu Hilfskräften) führen.
Es wird auch die Meinung vertreten, dass durch Automatisierung zunehmend die breite mittlere Qualifikationsschicht (z. B. Facharbeiter) ersetzt wird durch eine kleine Gruppe hoch qualifizierter sowie eine große Gruppe minderqualifizierter Arbeitskräfte (Polarisierungsthese). Entscheidend ist hierbei, ob durch Automatisierung Funktionen zentralisiert (z. B. spezialisierte Bildschirmarbeit im zentralen Schreibbüro) oder dezentralisiert wird (z. B. Überwachung einer computergesteuerten Fertigungsstraße durch ein Team von spezialisierten Fachkräften).
Sozial unerwünschte Folgen (z. B. Abhängigkeits- und Monotonieeffekte, verringerte Kommunikationsmöglichkeiten) versucht man durch Arbeitsumstrukturierungen (etwa durch Einführung teilautonomer Arbeitsgruppen) zu mildern oder zu beseitigen.
Durch die Automatisierung verändern sich auch soziale Struktur und soziale Organisation des Betriebes, weil der große und relativ homogene Anteil der an- und ungelernten Arbeitnehmer an der Belegschaft geringer und der Verwaltungsbereich größer und durch neue Arbeitsaufgaben in sich differenzierter wird. Hinzu kommt, dass automatisierte Abläufe den Handlungsspielraum des einzelnen Arbeitnehmers verringern und sich innerbetriebliche Strukturen verschieben. Unter den Vorgesetztenfunktionen gewinnen Koordinations- im Vergleich zu Kontrollaufgaben an Bedeutung. Betriebsrat und Gewerkschaften sehen sich zunehmend technischen Sachzwängen (z. B. vermehrte Schichtarbeit zur Kapazitätsauslastung, Rationalisierungsschutzabkommen) und neuen Sachfragen (z. B. innerbetrieblicher Datenschutz) gegenüber.
Die durch den Automatisierungsprozess sich wandelnden Qualifikationsanforderungen haben auch eine Veränderung des beruflichen Systems und der Bildungsinstitutionen zur Folge. Es entstehen neue Berufsbilder, während traditionelle verschwinden oder verändert werden. Die Automatisierung verändert die sozialen Strukturen und ist daher eine Bestimmungsgröße des sozialen Wandels. Sie folgt jedoch keiner reinen Sachgesetzlichkeit, sondern ist auch von politischen Entscheidungen abhängig. Neben die technische Machbarkeit und den ökonomischen Nutzen der Automatisierung treten deren politische und soziale Beherrschbarkeit. In diesem komplexen Wirkungsgeflecht gewinnen gesellschaftspolitisch umfassende Technikfolgenabschätzungen an Bedeutung, um das technisch und wirtschaftlich Wünschenswerte mit dem sozial Verantwortbaren zu verknüpfen.
Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie v. a. auch in den folgenden Artikeln:
Arbeit · Arbeitslosigkeit · Bürokommunikation · Dienstleistungsgesellschaft · Humanisierung der Arbeit · Kybernetik · POS-Systeme · Scanning · sozialer Wandel · Wettbewerbsfähigkeit
Literatur:
H. H. Ehm: Automation, Arbeitssituation, Arbeitsmotivation (1985);
A. Picot u. a.: Automation, in: Staatslexikon, Bd. 1 (71985);
Mensch u. A., hg. v. K. Henning u. a. (1990);
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A. u. Wandel der betriebl. Arbeitswelt. Beitrr. v. G. Spur u. a. (1993);
R. D. Schraft: A. der Produktion (1998);
E. Schnieder: Methoden der A. (1999);
G. Gehnen: Integriertes Netzwerk zur Fertigungssteuerung und -automatisierung (1999);
Hb.A. (2000).