Automatisierung ist sowohl die Bezeichnung für einen Arbeitsprozess (das Automatisieren) als auch für dessen Arbeitsergebnis (automatisierte Arbeitsobjekte). Der Begriff Automatisierung dient zugleich zur Charakterisierung wirtschaftlich-technologischer Entwicklungsphasen („Zeitalter der Automatisierung“) und ist auch Gegenstand sozialpolitischer Diskussionen, speziell philosophischer Debatten bis hin zur künstlerischen Verarbeitung.

Etymologie Der Begriff „Automatisierung“ hat griechischsprachige Wurzeln mit der Bedeutung von „sich selbst bewegend“ ().Ursula Hermann, Knaurs etymologisches Lexikon, 1983, S. 61. Automatisierungssysteme sind demnach in der Lage, Aufgaben bzw. Probleme gleichbleibender oder auch wechselnder Art eigenständig zu lösen. Die Lösungen der Aufgaben bzw. Probleme sind hierbei als angestrebte „Ziele“ zu verstehen.

Arten und Definition Automatisierung kennzeichnet im engeren Sinne das innewohnende Bestreben von Systemen, durch selbsttätiges bzw. selbstständiges (autonomes) Handeln Ziele zu erreichen, veränderlichen Zielen zu folgen, Ziele zu bilden und aufrechtzuerhalten oder bei Zielerreichung Aktivitäten zur Stabilisierung des Systems trotz vorhandener Störungen zu entfalten.Wolfgang Weller: Automatisierungstechnik im Überblick. Was ist, was kann Automatisierungstechnik? Beuth Verlag, Berlin / Wien / Zürich 2008, ISBN 978-3-410-16760-0, S. 5–29, sowie als E-Book.

Beispiele für Automatisierung: früher nach DIN V 19233 definiert als der Umrüstungsprozess eines Unternehmens auf technische Fertigungsanlagen zur selbständigen Produktion unter Ausschluss von humaner Arbeitskraft. Der Zustand der vollendeten Automatisierung wird in der Betriebswirtschaftslehre als Automation bezeichnet, die Zusammenfassung von wiederkehrenden Funktionsabläufen in der elektronischen Datenverarbeitung zu Makros oder neuen Programmfunktionen, zum Beispiel in der Textverarbeitung, in der Bildbearbeitung oder in geographischen Informationssystemen. Genauso wird bei der unbeaufsichtigten Installation der Konfigurationsprozess automatisiert.

Wenn bei einem manuellen Arbeitsprozess Maschinen genutzt werden, um körperlich anstrengende Arbeiten zu verrichten, handelt es sich um eine Mechanisierung, wobei der Prozessablauf weiterhin vom Menschen gesteuert wird. Dagegen wird bei der Automatisierung auch der Prozessablauf von Maschinen (Automaten) gesteuert, und der Mensch überwacht den automatisierten Gesamtprozess und führt die nicht-automatisierten Prozessschritte aus.

Geschichtliche Entwicklung mini|Windmühlen mit festem Turm und fester Turmhaube mini|Windmühle mit drehbarer Turmhaube – Automatisierung der Drehung durch zusätzliches Windrad mit Getriebe mini|Industrieroboter

Der Begriff der Automatisierung geht zurück auf das antike Griechenland, wo man die Göttin Automatia (griechisch: αυτοματια, die von selbst kommende) verehrte und ihr Kapellen weihte.Martin P. Nilsson: Geschichte der griechischen Religion. Band 2, Verlag C. H. Beck, München, S. 301.

Aristoteles formulierte zur selben Zeit in seinem Werk Politik: „Wenn jedes Werkzeug auf Geheiß, oder auch vorausahnend, das ihm zukommende Werk verrichten könnte, wie des Dädalus Kunstwerke sich von selbst bewegten oder die Dreifüße des Hephästos aus eignem Antrieb an die heilige Arbeit gingen, wenn so die Weberschiffe von selbst webten, so bedürfte es weder für den Werkmeister der Gehilfen noch für die Herren der Sklaven.“

Die Bewahrung des Geistes der Antike und der Wissenstransfer aus dem arabischen Raum (Mathematik) ermöglichte in der Renaissance eine neue Blüte der Wissenschaften wie der Physik.

Im Jahr 1745 erfand der englische Schmied Edmund Lee eine frühe Vorrichtung zur Automatisierung, durch die sich Windmühlen selbstständig in den Wind drehen. Nach Aufzeichnungen aus dem Altertum gab es bereits damals Maschinen, die durch ein Windrad angetrieben wurden und Arbeit übernahmen, die vorher von Menschen oder Tieren ausgeführt worden war. Im Mittelalter ging man dazu über, Wind­mühlen so zu bauen, dass man sie um eine senkrechte Achse drehen konnte. Man führte die Wind­mühlen durch Muskelkraft der Wind­richtung nach, damit sie nicht aufhörten zu arbeiten. Durch die Erfindung von Lee, ein zusätzliches Windrad mit Getriebe, rea­gierte die Maschine dann selb­ständig so auf Änderungen ihrer Umgebung, wie es zur Erfüllung ihrer Aufgabe erforderlich war.

Neben Windmühlen und Windrädern gab es auch Wassermühlen und Wasserräder.

Mit den Fortschritten in der Mechanik und neuen Antriebs­techniken wie der Dampfmaschine zog das Zeitalter der Industrialisierung herauf. Massenproduktion in Fabriken wurde möglich. Tierische und menschliche Kraft wurde immer mehr durch Motoren ersetzbar.

1787 setzte Edmond Cartwright erstmals automatische Webmaschinen ein, die von ihm selbst entwickelten Power Looms. Sie waren die ersten automatischen Maschinen für die industrielle Produktion. Cartwright selbst scheiterte wirtschaftlich mit seiner Weberei. Seine Erfindungen setzten sich aber durch und hatten weit­reichende gesell­schaft­liche Auswirkungen. Ab 1811 kam es in England zu Aufständen von Webern, die sich gegen die Maschi­nen richteten. Die Maschinenstürmer zer­trümmer­ten Maschinen und griffen deren Befürworter an. Die Aufstände wurden vom Militär nieder­geschlagen und Teilnehmer hingerichtet oder verbannt. In der Schweiz gab es ähnlich motivierte Aufstände. Die als Weberaufstände in Deutschland bekannt gewordenen Proteste richteten sich nicht gegen die neuen Maschinen, sondern gegen ausländische Arbeiter und Lieferanten.

Der bereits aus dem Mühlenbau bekannte Fliehkraftregler wurde 1788 von James Watt in den allgemeinen Maschinen­bau eingeführt. James Watt benutzte den Flieh­kraft­regler, um die Arbeits­geschwin­digkeit der von ihm verbesserten Dampf­maschine konstant zu halten. So musste z. B. bei der Dampf­loko­motive bei Berg- und Talfahrt der Dampf­druck kaum noch manuell nachgestellt werden.

Die Entdeckung der Elektrizität und Erfindungen der Elektrotechnik (19. Jahrhundert) ermöglichte die Dezentralisierung der Produktion, es wurde möglich, Energie über weite Strecken zu versenden. Erste Versuche wurden unter­nommen, Elektri­zität zum Messen, Steuern und Regeln einzusetzen.

Der Taylorismus versucht (zum großen Teil) erfolgreich, eine rationelle und effiziente Produktionsweise zu etablieren (Fließbandfertigung), und veränderte die Arbeitswelt. Die Effizienz der Arbeit steigt – bis zu einem gewissen Punkt – immer weiter, ging aber in der Geschichte immer wieder auf Kosten der physischen oder gar psychischen Gesund­heit der Arbeit­nehmer. Monotone Arbeit führte zu Erschöpfung und Ent­fremdung des Arbeiters von seiner Arbeit und schürte immer wieder Konflikte zwischen Arbeit­nehmern und Arbeit­gebern, da Produktivi­täts­steigerung und Lohn­ausgleich teilweise in krassem Miss­verhältnis zueinander standen.

Im 20. Jahrhundert weitete sich die Automatisierung mit dem Kühlschrank als Nachfolger des Eisschranks auf Privathaushalte aus. Die Heizung wurde durch elektronische Thermostatventile automatisiert.

Neuerungen in der Elektronik, insbesondere die Entwicklung von Transistoren, führten zur drastischen Verklei­nerung elektrischer Schaltungen. Mit den Abmessungen sank der Aufwand für die Anwendung von Schaltalgebra. Die Ent­wicklung von integrierten Schaltkreisen führte schließlich dazu, dass Geräte ohne großen Aufwand mit Logik ausgestattet werden konnten. Die Digitaltechnik wurde das bevorzugte Mittel zur Automatisierung. Fortschrittliche Feldgeräte (Sensoren und Aktoren) kommu­nizieren mit der Steuerung bzw. Regelung und stellen eine gleichbleibende Qualität der Produkte auch bei Schwankungen im Prozess sicher.

Die Computertechnologie bahnte eine technologische Entwicklung, die zu einem insgesamt steigenden Automatisierungsgrad in der Produktion mit Industrierobotern, vollautomatischen Produktionsstraßen oder Techniken wie der Mustererkennung in der künstlichen Intelligenz führen. Als Folge der Automatisierung gehen häufig Arbeitsplätze in der Produktion verloren. Ein historisches Beispiel hierfür ist die Freisetzung von Arbeitskräften bei den amerikanischen Telefongesellschaften, in denen durch die Einführung des automatischen Wahlsystems eine Großzahl von Telefonistinnen ihre Arbeitsstelle verloren.

Evolution der Automatisierung

Meilensteine der Automatisierung stellen vier industrielle Revolutionen dar, die eine große Steigerung der Produktivität bewirkten:

Die erste industrielle Revolution begann im 18. Jahrhundert durch die Nutzung der Dampfkraft. Die Dampfmaschine diente nun der Produktion in Fabriken. Dampflokomotiven ersetzten Pferdekutschen, und Dampfschiffe ersetzten Segelschiffe. Die zweite industrielle Revolution begann im 19. Jahrhundert durch die Entdeckung und Nutzung der Elektrizität und die Nutzung von Erdöl als Energieträger. In Fabriken wurde die Fließbandfertigung zum Normalfall. Elektrisches Licht, Elektrogeräte, Automobil, Flugzeug und Hubschrauber sind wichtige Erfindungen dieser Zeit. Die dritte industrielle Revolution wird auch digitale Revolution genannt und begann in den 1970er Jahren. Grundlage der Digitalisierung war der Mikrochip (integrierter Schaltkreis). In Fabriken kamen Industrieroboter zum Einsatz, die Fabrikarbeiter bei der Arbeit unterstützten, aber manchmal auch ersetzten. Der Personal Computer (PC), das World Wide Web (www) und das Mobiltelefon veränderten und beschleunigten den Alltag der Menschen stark. Hinzu kamen zum Beispiel Digitalkameras, Digitalfernsehen, E-Books, Smartphones, Suchmaschinen und soziale Netzwerke im Internet. Die vierte industrielle Revolution wird in Deutschland auch Industrie 4.0 genannt. Sie ist gekennzeichnet durch die Anwendung von Informationstechnologien und Kommunikationstechnologien in der Industrie, das Internet der Dinge und künstliche Intelligenz. Produktionsanlagen, die bereits über Computertechnologie verfügen, werden durch eine Netzwerkverbindung erweitert und haben sozusagen einen digitalen Zwilling im Internet. Über diesen sind sie in der Lage, mit anderen Anlagen zu kommunizieren und Informationen über sich auszugeben. Dies ist der nächste Schritt zur Automatisierung der Produktion. Weitere Erfindungen der vierten industriellen Revolution sind das Smart Home, Serviceroboter und das selbstfahrende Kraftfahrzeug.

Heutige Situation In den Fabriken der Industrieländer werden Güter größtenteils von Maschinen hergestellt, die Rolle des Menschen verschiebt sich von der Produktion auf Administration, Planung, Kontrolle, Instandhaltung und Dienstleistungen. Viele einfache (aber auch gefährliche, monotone oder hohe Anforderungen an die Genauigkeit bzw. Schnelligkeit stellende) Tätigkeiten können mit Hilfe der Automatisierungstechnik durch Maschinen weitgehend selbsttätig ausgeführt werden, was meistens deutlich produktiver ist. Gleichzeitig müssen Menschen ihre Qualifikation in Simulatoren erwerben und festigen, da automatisierte Produktionsanlagen nicht unterbrochen werden sollen oder „Learning by Doing“ nicht möglich oder mit Gefahren verbunden ist (Bsp. Kraftwerk- oder Flugsimulatoren).

Was ist Automatisierung? Gründe für Automatisierung Erhöhung der Durchsatzleistung oder FertigungsmengeRezension: „Arbeitsfrei“ Computerwelt, denn Zeit ist Geld, Meldung bei Golem.de, vom 12. Oktober 2013 (abgerufen am: 12. Oktober 2013) Entlastung des Menschen von schwerer körperlicher oder monotoner Arbeit Einsparung von Personalkosten Verbesserung der Produktqualität Vergleichmäßigung der Produktqualität Verringerung der Fehlproduktion (wichtig bei Prozessen mit vielen Fertigungsschritten) Verbesserung der Kommissionier- und Produktionsprozesse Sichere und effiziente Gestaltung der Materialflüsse

Hauptgebiete der Automatisierung