Automatisierungstechnik

Ziel der Automatisierungstechnik ist es, dass eine Maschine oder Anlage völlig selbstständig und unabhängig vom Menschen arbeitet. Je besser dieses Ziel erreicht wird, um so höher ist der Automatisierungsgrad. Häufig bleiben für den Menschen noch Überwachung, Nachschub, Fertigteilabtransport, Wartung und ähnliche Arbeiten übrig. Mit dem derzeitigen Stand der Elektronik (Mikroprozessor, Software usw.) kann dieses Ziel besser als je zuvor erreicht werden. Hohe Personalkosten sind die wirtschaftliche Triebfeder.

Zur Automatisierungstechnik zählen unter anderem verschiedenste Themen der Gebäude- und Fabrikautomation wie zum Beispiel Messung, Steuerung, Regelung, Überwachung, Fehlerdiagnose und die Optimierung.

Fließbandarbeit - erfunden von Henry Ford

Häufige Anwendungen der Automatisierungstechnik

Einige Themengebiete der Technik, in denen Automatisierungstechnik heute Anwendung findet sind:

• Interdisziplinäre Anwendung
  • von Bustechnik
  • zur Prozessvisualisierung

• Maschinenbau und Elektrotechnik
  • Steuer-, Mess- und Regelungstechnik
  • Fahrzeugtechnik
  • Luft- und Raumfahrttechnik
  • Robotik
  • Sensortechnik

• Chemie
• Biologie
• Medizin

Die Elektrotechnik ist meist ein übergeordnetes Gebiet in der Automatisierungstechnik. Heutzutage werden fast alle Automatisierungslösungen mit elektronischer- bzw. elektronisch-rechnergestützter Steuerung/Regelung versehen. Mechanische Steuerungen bzw. Regelungen spielen heute fast keine Rolle mehr.

In der Automatisierungstechnik spielt die Digitaltechnik eine immer bedeutendere Rolle. Vor allem die Mikroprozessoren, Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und die Analog-digital-Umsetzer (ADU) beziehungsweise Digital-Analog-Umsetzer (DAU) sind wichtige Bestandteile der Regelungstechnik, einem Teilgebiet der Automatisierungstechnik.

Methoden der Automatisierungstechnik

Entwurf, Implementierung und Inbetriebnahme von Automatisierungsfunktionen ist stark methodenorientiert. Diese Methoden der Automatisierungstechnik sind zum Teil auf bestimmte Prozesse zugeschnitten.

Die meisten der entwickelten allgemeinen Methoden der modernen Prozessautomatisierung verwenden theoretisch oder experimentell ermittelte Modelle der Prozesse in analytischer Form. Auf der Grundlage dieser Modelle können dann wissensbasierte Methoden zum Entwurf und zur Inbetriebnahme der verschiedenen Automatisierungsfunktionen entwickelt werden. Hierzu gehören Methoden wie

• Identifikation und Parameterschätzung
• adaptive Regelung
• Überwachung und Fehlerdiagnose
• Fuzzy-Logik
• evolutionäre Algorithmen
• neuronale Netze

Mit wissensbasierten Ansätzen entstehen dann zum Beispiel Automatisierungssysteme, die modellgestützte Regelungen und Steuerungen (selbsteinstellend oder kontinuierlich adaptiv) und eine Überwachung mit Fehlerdiagnose enthalten. In Abhängigkeit von der jeweiligen Information können sie Entscheidungen treffen.

Die prozessorientierten Methoden dienen der Entwicklung von Prozessen und mechatronischen Systemen. Hierzu zählen zum Beispiel die rechnergestützte Modellbildung, Simulation und digitale Regelung von Robotern, Werkzeugmaschinen, Verbrennungsmotoren, Kraftfahrzeugen, hydraulischen und pneumatischen Antrieben und Aktoren, für die auch Methoden zur Fehlerdiagnose entwickelt und praktisch erprobt werden. Von besonderer Bedeutung sind dabei auch die Entwicklung und praktische Erprobung von Methoden der Computational Intelligence, also ein Zusammenwirken von Fuzzy-Logik, neuronalen Netzen und evolutionären Optimierungsalgorithmen.

Eine Maßzahl automatisierter Systeme ist der Wiederverwendungsgrad der Komponenten stillgelegter Anlagen.

Wirtschaftliche und gesellschaftliche Bedeutung

Automatisierung und Rationalisierung gehen Hand in Hand. Arbeitsplätze in der Produktion entfallen. Die Produktivität wird laufend gesteigert.

Die Automatisierung schafft aber auch Arbeitsplätze. Zum einen müssen laufend neue Maschinen und Anlagen mit höherem Automatisierungsgrad erstellt werden. Diese haben dann in der Regel größeren Markt.

Es gibt laufend neue Produkte. Die bestehenden Anlagen und Maschinen haben nur kurze Produktionslaufzeiten, weil sich ständig Verbesserungen ergeben.

Die Erfolge und die Bedeutung der sogenannten Schlüsselindustrien sind ohne die ständigen Verbesserungen in der Automatisierung nicht denkbar.

Bedeutende Persönlichkeiten

• Henry Ford: Bildete mit der Entwicklung des Fließbandfertigung die Grundlage der Industrieautomatisierung
• Odo J. Struger: Maßgeblich an der Entwicklung der SPS beteiligt

Literatur

• Jan Lunze: Automatisierungstechnik. 2. Auflage. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2007, ISBN 3-486-58061-7(?!). 
• K.W. Früh, U. Maier: Handbuch der Prozeßautomatisierung. 3. Auflage. Oldenbourg Industrieverlag, 2004, ISBN 3-486-27048-6. 
• Walter Jakoby: Automatisierungstechnik. Algorithmen und Programme. 1. Auflage. Springer-Verlag, Berlin 1996, ISBN 3-540-60371-9.