Ein Artikel über den Grenzbereich von Digitalisierung und Automatisierung und ein flammendes Plädoyer für den menschlichen Erfahrungsschatz
Unsere Gegenwart ist erfüllt vom Streben nach Digitalisierung möglichst vieler Abläufe bei technischen wie auch bei formalen Abläufen mit dem Ziel, Zeit einzusparen und – damit verbunden – auch noch höhere Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Denn Zeiteinsparung bedeutet meist Einsparung von Arbeitskraft, d. h. Personalkosten-Reduzierung. Gerade in einer Zeit wirtschaftlicher Schwäche haben kostensparende Maßnahmen höchste Priorität. Das gilt nicht nur für den produktiven Bereich, sondern auch für die in Deutschland besonders ausgeprägte Bürokratie und ihre gerade für neue Verfahren oft langwierigen Genehmigungsprozesse. Wenn man die zahlreichen Veröffentlichungen liest, gewinnt man leicht den Eindruck, als wäre durch Einführung digitaler Prozesse ein ganz wesentlicher Schritt zur Rationalisierung gefunden.
Selten sind Informationen über mögliche Grenzen zu finden. Anscheinend sind digitale Prozesslösungen fast überall möglich und es ist nur eine Frage des Wollens, sich für den eigenen Bereich entsprechend zu engagieren. Für die Einführung und die Entwicklung von digitalen Prozesslösungen hat sich eine ganz neue Branche entwickelt, die bemüht ist, für jeden Anwendungsfall das optimale System zu entwickeln. Grenzen scheint es nicht zu geben, „digital“ scheint als eine Art Zauberwort für alle Fälle zu gelten.
Digitale Verfahren ergänzen die heute in den meisten Produktionen zumindest teilweise gegebene Automatisierung, indem sie Prozessdaten mit großer Geschwindigkeit auswerten und an die verarbeitende Stelle weiterleiten, ohne dass arbeitszeitintensive menschliche Eingriffe erforderlich sind. Außerdem arbeiten automatisierte Verfahren meist freier von Fehlern als solche, die von der Zuverlässigkeit von Mitarbeitern abhängen. Aber Automatisierung und Digitalisierung setzen voraus, dass sich die durch sie gesteuerten Prozesse für möglichst große Stückzahlen und nach genau fixierten Daten – gewissermaßen mathematisch genau erfassbaren Teilstufen – ermitteln lassen. Je komplexer ein Prozessablauf ist und je mehr Faktoren ihn beeinflussen können, desto schwieriger wird die zur Automatisierung erforderliche gesetzmäßige Erfassung. Wenn diese Faktoren auch noch unregelmäßig durch kaum erfassbare Einflüsse ablaufen, dann werden Automatisierung und digitale Steuerung schwierig oder kommen an ihre Grenzen.
Vollautomatisierte Verchromung bei Hansgrohe in Offenburg - (Foto: Robert Piterek)
Galvanik
Letzteres trifft auf galvanische Prozesse zu. Die elektrolytische Metallabscheidung unterliegt zahlreichen Einflüssen, die unter konstanten Bedingungen berechenbar sind, z. B. Form, Distanz der Elektroden zueinander, also das elektrische Feld. In einer Galvanik mit unterschiedlicher Form, Oberfläche und vielleicht noch wechselnder Zusammensetzung der zu beschichtenden Ware, wie es insbesondere in Lohngalvaniken, aber auch in vielen Industriebetrieben der Fall ist, unterliegt das elektrische Feld beim Abscheideprozess ständigen Änderungen. Selbst an einem einzigen dreidimensionalen Blechteil ist das elektrische Feld örtlich unterschiedlich. Durch entsprechende, meist organische Zusätze versucht man die Unterschiede zu minimieren, doch wird die Überwachung und Steuerung problematisch und kann Automatisierung und Digitalisierung beeinflussen. Dennoch produzieren die allermeisten Galvaniken auch mit Galvanisierautomaten unter Erfüllung der geforderten Qualitätsstandards. Wie ist das möglich?
Bei all den Bestrebungen nach automatischen Abläufen steht neben der Forderung nach gleichbleibender Qualität die Bestrebung, teure menschliche Arbeitskraft einzusparen. Dieser „menschliche Faktor“ trägt aber immer noch wesentlich dazu bei, dass galvanische Prozesse trotz der verfahrens- und warenbedingten Einflüsse weitgehend durchgängig einwandfreie Qualität liefern. Die dazu beitragende individuelle fachliche Erfahrung des Galvanikpersonals lässt sich weder automatisieren noch digitalisieren – auch nicht mit „künstlicher Intelligenz“.
Ein Beispiel aus der Praxis soll das belegen: Als Leiter eines Fertigungsbereiches eines großen Industriekonzerns unterstand mir auch die Galvanik, in der u. a. Schaltelemente für Hochspannungsanlagen versilbert werden mussten. Ein besonderes Qualitätsmerkmal war die einwandfreie Haftung der Silberschicht; schon kleinste Stellen abplatzenden Silbers könnten zu schweren Störungen des Schalters ggf. sogar bis zu dessen Explosion führen. Eines Morgens inspizierte ich die Galvanik, als mir der Meister meldete, dass die Silberabscheidung gestört sei und er die Produktion der entsprechenden Teile aussetzen musste. Der herbeigerufene Betriebs-Ingenieur zog eine Badprobe und gab sie ins Labor zur Untersuchung. Gegen 14 Uhr berichtete er mir, dass man meint, den Fehler gefunden zu haben. So gingen wir in die Galvanik, um den Meister anzuweisen, die nötige Badkorrektur vorzunehmen und einen Probelauf zu fahren. Der Meister entgegnete uns, dass er bereits seit drei Stunden wieder produziere; er hatte aufgrund seiner Erfahrung selbst eine Badkorrektur vorgenommen ohne Labor und die dadurch verlorene Zeit. Dieses Beispiel zeigt, wie wesentlich die Erfahrung des Personals ist, die sich nicht durch Automatisierung und Digitalisierung kompensieren lässt.
Mehrfach hatte ich in der Vergangenheit über die Entwicklung der Galvanotechnik in Thailand berichtet. Eine gezielte und entsprechend geordnete Berufsausbildung oder gar eine definierte, anerkannte Abschlussprüfung – wie bei uns vor der IHK – gibt es dort nicht. Das Personal muss einzeln in dem jeweiligen Betrieb herangebildet werden. Die dabei entwickelte Erfahrung ist der „kostbarste Schatz“ des einzelnen Mitarbeiters, den zu erhalten, ist das größte Interesse des Unternehmens. Der Betrieb, über den ich im letzten Jahr kurz berichtete, war während der Corona-Hysterie bestrebt, trotz der erheblich zurückgehenden Aufträge sein Personal und dessen Erfahrungen nicht zu verlieren, und bot den zunächst in der Galvanik nicht benötigten Mitarbeitern an, vorübergehend auf einer in einem anderen Teil Thailands liegenden Farm zu arbeiten. Die Mitarbeiter machten weitgehend von dem Angebot Gebrauch, erhielten sich damit ihren Arbeitsplatz, und dem Betrieb blieben die wertvollen Erfahrungsträger erhalten.
Wie weit die Erfahrungen der einzelnen Mitarbeiter einer digital gesteuerten Automatisierung hinderlich sein können, soll durch die folgende Erfahrung gezeigt werden: In einem großen Konzern mit verschiedenen Fertigungs-Standorten sollten insbesondere im oberflächentechnischen Bereich, also dem Bereich mit chemischen Behandlungsverfahren, die einzelnen Verfahrensschritte dezidiert schriftlich, gewissermaßen als Verfahrens-Vorschriften festgelegt werden, damit bei einem Wechsel des Fertigungsstandortes auch dort in gleicher Qualität weiter produziert werden könnte. Die auf gründlicher Untersuchung aufgebauten funktionierenden Verfahren wurden zu diesem Zweck akribisch schriftlich fixiert. Jede einzelne Behandlungschemikalie wurde genau vorgeschrieben und deren Lieferfirma dazu verpflichtet, jede Änderung rechtzeitig bekannt zu geben, damit man ggf. Zeit genug hätte, die veränderte Chemikalie genau zu prüfen, bevor sie zum Einsatz käme.
Dann wurde tatsächlich die betreffende Fertigung an einen anderen Standort verlegt. Doch trotz der akribischen Festlegung der einzelnen Fertigungsschritte und -mittel ergaben sich am neuen Standort erhebliche Probleme. Die Ursache lag in scheinbar unwesentlichen Kleinigkeiten der Handhabung durch die Mitarbeiter. Kleinigkeiten, die sich kaum in Vorschriften formulieren lassen. Nachdem man den Vorarbeiter aus dem ursprünglichen Fertigungsstandort in den neuen Betrieb beordert hatte, funktionierte die Fertigung dort auch wie zuvor an alter Stelle.
Dieses Beispiel zeigt, dass scheinbar unwesentliche, kaum erkennbare Einflüsse bei der Verfahrensdurchführung, gerade bei chemischen Behandlungen, eine entscheidende Rolle spielen können. Wenn sie aber nicht erkannt werden, dann lassen sie sich auch in kein automatisches oder digitales System einspeisen und können dann zu Fehlergebnissen bzw. Qualitätseinbußen führen. Nicht alle menschlichen Handlungsweisen lassen sich leicht erkennen und von automatischen Systemen übernehmen. An komplexen Fertigungspunkten lässt sich der persönliche Mitarbeiter kaum ersetzen; er und seine Erfahrung können seinen Ersatz durch automatische Systeme begrenzen. Trotz Automatisierung und Digitalisierung bleibt der persönliche Mitarbeiter unentbehrlich!
Automatisierung bei der Trommelverzinkung - (Foto: stock.adobe.com/josef)
Oberflächentechnik
Galvanotechnik ist nicht der einzige Bereich, in dem der Mensch als Mitarbeiter aufgrund seiner Erfahrung von wesentlicher Bedeutung bleibt. Dabei kann noch ein weiterer Faktor eine Rolle spielen: Das Denken in Hierarchien – bestimmte Maßnahmen sind nur einem Vorgesetzten, möglichst mit akademischem Titel, vorbehalten; der einzelne Mitarbeiter hat nur die ihm zugeteilten Arbeiten zu verrichten. Auch diese oft in größeren Unternehmen und auch Behörden anzutreffende Haltung kostet die betreffenden Firmen gegebenenfalls erhebliche Mittel, weil die Erfahrungen der Mitarbeiter durch Glauben an die „alles ermöglichende digital gesteuerte Automatisierung“ keine Beachtung finden. Dann fließen nur scheinbar logische Faktoren in die Technik ein, während die Praxis nicht zur Kenntnis genommen wird.
Auch hierfür ein Beispiel: Im gleichen Unternehmen mussten badeofengroße Schaltkessel oberflächenseitig für die anschließende Lackierung vorbehandelt werden. Das erfolgte in einer automatischen Schleuderradstrahlanlage, in der die Teile mit Stahlkies beschossen wurden, um die Warenoberfläche für die anschließende Lackierung korrosionsfrei zu machen. Die von meinem Vorgänger entgegen dem Rat von Verfahrenstechnikern beschaffte Anlage „fraß sich“ aufgrund des begrenzten Warenaufkommens und ihrer Form selbst auf und verursachte hohe Kosten. Deshalb sollte eine neue Anlage beschafft werden. Von den verschiedenen Angeboten schien eines optimal für unsere Anforderungen geeignet. Der Anbieter nannte uns ein Referenzunternehmen, das durch seine Erfahrungen die Funktion des angebotenen Systems bestätigen sollte. Ich erbat einen Besichtigungstermin, um mir selbst ein Bild von der Anlage und – was mir wichtig war – dem Umfeld zu machen.
Dabei ergab sich ein Problem: Ich wollte den Maschinenführer unserer Anlage zu der am anderen Ende Deutschlands liegenden Besichtigung mitnehmen. Das wurde mir zunächst verwehrt, allenfalls meinen Betriebsingenieur könne ich mitnehmen. Aber der Maschinenführer, der Mann vor Ort, kann wesentliche Kleinigkeiten im Betrieb weit besser beurteilen, vielleicht sogar entdecken, als jeder außerhalb der Anlage operierende Vorgesetzte. Nach nicht ganz leichten Diskussionen machten wir die Reise schließlich zu dritt. Vor Ort konnten wir feststellen, dass die Anlage tatsächlich optimal funktionierte. Aber der Warendurchsatz war im Vergleich zu unserer eigenen Situation so unterschiedlich, dass sich das gesamte System für uns als ungeeignet erwies, und wir mussten das Angebot verwerfen. Die wesentlichsten Probleme hatte unser Maschinenführer im Hinblick auf die Anlagenwartung und -bedienung in Verbindung mit unserem Warendurchsatz und einigen anderen betrieblichen Gegebenheiten erkannt.
Persönliche Erfahrung ist aus Winkels Sicht nicht durch Automatisierung und Digitalisierung zu ersetzen, wie auch das Entsorgungsbeispiel der giftigen Schlämme zeigt - (Foto: stock.adobe.com/blende11.photo)
Genehmigungsbehörden
Die anlagenbezogene Betriebseinrichtung unterliegt vielfach der Genehmigung durch zugeordnete Behörden, oft der zuständigen Umweltämter, die ihrerseits auch bestrebt sind, ihre Arbeit durch digitale Prozesse zu beschleunigen. Digitale Prozesse müssen mit den betreffenden Aufgabenstellungen „gefüttert“ werden; und hierzu sind Menschen mit entsprechenden Erfahrungen erforderlich. Auch hier hat die hierarchische Ordnung ihren Einfluss, der zu wirtschaftlichen Einbußen nicht nur für ein einzelnes Unternehmen in mindestens sechsstelliger Höhe führen kann. Hierzu ein die Oberflächentechnik betreffendes Beispiel: Als vor etwa 30 Jahren das Thema der Entsorgung „hochgiftiger Galvanikschlämme“ höchst aktuell war, fanden sich zahlreiche Entsorger, die z. T. auf unlautere Art den Sonderabfall beseitigten. Schließlich setzte sich der Trend zum Recycling durch, und es wurde die Wiedergewinnung des enthaltenen Metallanteils insbesondere durch Elektrolyse für ca. 800 DM je Tonne, zuzüglich des infolge hoher Sicherheitsbestimmungen ebenfalls teuren Transportes, offeriert.
Ein US-amerikanisches Unternehmen bot an, die Schlämme für ca. 250 DM je Tonne inklusive Transport wiederverwendbar zu verarbeiten, und verwies auf bereits über zehn Jahre Erfahrung mit Schlämmen aus Asien, die in dem Betrieb in den USA mit gutem Ergebnis verarbeitet wurden. Angesichts der Erfahrungen mit unseriösen Entsorgern und dem dazu noch unverhältnismäßig geringen Preis vermutete man hinter dem amerikanischen Angebot ebenfalls ein unseriöses Geschäft – wurden die Schlämme gar im Atlantik verklappt? Ein Angebot der Firma zur Besichtigung in den USA wurde abgelehnt: Einem niederen, aber sachkundigen Mitarbeiter stand behördlicherseits eine solche Reise nicht zu, und ein höher gestellter hatte offenbar Wichtigeres zu tun und darüber hinaus keine Fachkenntnis; und schließlich hätte die Reise, deren Kosten das Unternehmen sogar übernommen hätte, als Bestechung gewertet werden können. Schließlich verabredete ich selber in Verbindung mit einer privaten USA-Reise eine Besichtigung in Pennsylvania und war überrascht, ein sehr sauberes Fabrikgebäude vorzufinden – ohne rauchende Schornsteine oder groß angelegte Abwasseranlage.
Das Geheimnis des niedrigen Angebotspreises lag in einer völlig anderen Verfahrensweise als bei den in Deutschland operierenden Entsorgern: Man sammelte die sehr sorgfältig ausgewählten und nach ihrer Zusammensetzung getrennten Schlämme aus solchen Betrieben, in denen Schlämme gleicher Art in regelmäßigen Mengen anfielen und verarbeitete die verschiedenen Schlammarten zu inhaltlich in gewissen Grenzen definierten metallhaltigen Konzentraten; diese wurden dann an Kunden verkauft, die sie für ihre Prozesse in der dann vorliegenden Art gebrauchen konnten. Dadurch, dass die Metallinhalte aus den angelieferten Schlämmen nicht erst durch Elektrolyse isoliert werden und dann für den neuerlichen Einsatz ggf. wieder gelöst werden mussten, umging man teure Prozessschritte und konnte die Ware zu einem günstigen Preis offerieren. Die Be- und Verarbeitung von Schäumen, die überwiegend aus Konzentrations- und nur wenigen Fällungsprozessen stammten, erforderte auch keine großen Abwasser- oder Abluft-Aufbereitungsanlagen und trug so gleichfalls zu niedrigen Kosten bei. So wurden die Galvanikschlämme für den verarbeitenden Betrieb in den USA zu einem Rohstoff zur Herstellung neuer Produkte für andere Verwerter – zu einem Rohstoff, der höhere Metallgehalte als natürliche Erze enthielt und mit weniger Energieaufwand erschlossen werden konnte als Erze, die meist einen energieintensiven thermischen Aufschluss erfordern.
Wesentlich für das amerikanische Verfahren waren die Schlammanalytik und die Logistik des Antransports der Schlämme, um einen raschen Durchlauf und geringe Lagermengen zu erreichen. Ein Gespräch mit dem amerikanischen Zollamt räumte auch die Bedenken aus, dass die Schlämme im Atlantik unbehandelt verklappt würden, denn es wurden in strengen Kontrollen nur solche Schlämme zur Verarbeitung zugelassen, die einen gewissen Mindestgehalt an metallischen Inhaltsstoffen aufwiesen.
Kaum zurück in Berlin, wurde ich insbesondere von den behördlichen Sachbearbeitern bestürmt, um über das Verfahren zu berichten. Nach Veröffentlichung meines Reiseberichtes in der Zeitschrift Galvanotechnik dauerte es nur relativ kurze Zeit, und das amerikanische Unternehmen erhielt die Genehmigung, in Wurzen ein Werk zur Schlamm-Aufbereitung zu errichten und sich somit den Weg über den Atlantik zu ersparen. Der damalige Ministerpräsident von Sachsen, Kurt Biedenkopf, kam persönlich zur Eröffnung des Werks.
Auch dieser Fall zeigt, dass die persönliche Erfahrung nicht durch Automatisierung und Digitalisierung zu ersetzen ist und weiterreichende Einflussfaktoren von wesentlichem Einfluss sind. Auch bei Behörden, insbesondere den für die Wirtschaft wesentlichen Genehmigungs-behörden, ist persönliche Erfahrung der Entscheidungsträger von erheblicher Bedeutung. Faktoren, die solche Entscheidungen beeinflussen, sind nicht sämtlich Tabellen und Fachbüchern zu entnehmen, die sich auf ein digitales System übertragen lassen, sondern erfordern möglichst umfassende Sachkenntnis und -erfahrung; da diese aber eher bei den Sachbearbeitern im unteren Bereich der Hierarchien gegeben ist, müsste – wollte man die gegebene Situation verbessern – ein Bruch mit unserem Hierarchie-Denken stattfinden.
Fazit
Automatisierung und Digitalisierung sind Verfahren, die insbesondere in der Produktion, aber auch in der Verwaltung erhebliche Personaleinsparungen, insbesondere auch Zeiteinsparungen, ermöglichen und die Wirtschaftlichkeit entscheidend beeinflussen können. Sie setzen aber voraus, dass man möglichst sämtliche Einflussgrößen kennt und – fast einer mathematischen Formel gleich – berücksichtigen kann.
Dort, wo die Einflüsse aufgrund ihrer Unregelmäßigkeit und Vielfalt nicht mehr voll überschaubar sind – wie in vielen Galvaniken –, sowie dort, wo individuelles menschliches Verhalten einfließt, können durch digitale Technik gesteuerte Automatenprozesse zu Fehlinvestitionen sowie zur Verteuerung von Prozessen führen. Hinzu kommen Fehlentscheidungen, die durchaus wirtschaftliche Entwicklungen verhindern oder um Jahre hinauszögern können. Hierarchisches Denken der hierarchischen Verwaltungsstruktur kann darüber hinaus Entscheidungen blockieren und dabei praktische Erfahrungsträger, die oft am unteren Ende der Verwaltungs-Hierarchie rangieren, ignorieren. Hier ist eine stärkere Berücksichtigung wünschenswert.
Erfahrene Praktiker in Entscheidungsprozesse für die Einführung digital gesteuerter Automatisierungssysteme einzubeziehen, sollte gerade in Produktionsbetrieben, aber auch in für die Genehmigung verantwortlichen Ämtern, unerlässliche Forderung sein. Entscheidungen, die allein von praxisunerfahrenen Managern getroffen werden, können zu teuren Fehlentscheidungen führen, die sich kaum noch korrigieren lassen, wenn die Konkurrenz cleverer und schneller ist.
