Automatisierung: Raus aus dem Käfig

Automatisierung: Raus aus dem Käfig

, aktualisiert 04. Mai 2017, 12:31 Uhr
von Jakob StrullerQuelle:Handelsblatt Online

Dank neuer Steuerungstechnik arbeiten Roboter und Mensch enger zusammen. In immer mehr Fabrikhallen halten die sogenannten Cobots Einzug, kurz für: kollaborative Roboter. Der Trend zur Automatisierung ist ungebrochen.

KölnBei BMW in Dingolfing arbeiten Mensch und Roboter schon Arm in Arm: In der Getriebefertigung legt eine Arbeiterin das Gehäuse bereit, drückt einen Knopf - und Kollege Roboter übernimmt: Ein Greifer senkt das schwere Kegelrad ins Gehäuse und rüttelt, damit die Zahnräder ineinandergreifen. Fertig. Während die Werkerin zum nächsten Gehäuse greift, holt der Roboter schon mal das Kegelrad.

Früher mussten Arbeiter die Getriebe alleine zusammenbauen - anstrengender und langsamer war das. Seit knapp einem Jahr hilft der „sensitive Leichtbauroboter iiwa“ des Herstellers Kuka. „Der Roboter assistiert dem Menschen und erleichtert seine Arbeit“, erläutert Albrecht Hoene, bei Kuka Forschungs- und Entwicklungsleiter für Human Robot Collaboration. Die enge Zusammenarbeit von Mensch und Roboter gilt vielen Experten als Zukunft der industriellen Produktion. In immer mehr Fabrikhallen halten sogenannte Cobots Einzug, kurz für: kollaborative Roboter. Vorreiter ist die Automobilbranche: Neben BMW sind auch bei Audi, Daimler oder Ford die Roboter aus ihren ursprünglichen Sicherheitskäfigen befreit. Andere Branchen folgen.

Anzeige

„Wir schätzen, dass etwa zehn Prozent der in der Industrie eingesetzten Roboter kollaborativ sind“, sagt Harald von Heynitz, Industrieexperte und Partner der Unternehmensberatung KPMG. „Der Anteil der Cobots wird in den nächsten Jahren rasant steigen, vor allem in Bereichen, wo sie Menschen unangenehme Arbeiten abnehmen können.“

Die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) startet durch, weil die Roboterhersteller zunehmend in der Lage sind, Zulassungshürden zu überwinden. Auf der gerade beendeten Hannover Messe präsentierten einige Hersteller von kollaborativen Robotern ihre Innovationen: Vom dänischen Senkrechtstarter Universal Robots bis zu großen Herstellern wie Bosch oder ABB.

Der Trend zur Automatisierung in der Industrie ist ungebrochen: Mit 301 Robotern pro 10.000 Beschäftigten in der Industrie ist Deutschland auf Platz vier der Länder mit der höchsten Roboterdichte. Die Statistik führt der Weltverband International Federation of Robotics. Bis 2019 sollen demnach mehr als 1,4 Millionen neue Industrieroboter in den Fabriken weltweit installiert werden.

Ein Pluspunkt der MRK-Systeme ist ihre Flexibilität. Sie macht den Einsatz auch im Mittelstand spannend. Weil sie transportfähig und flexibel einsetzbar sind, kann sich ihre Anschaffung auch dort lohnen, wo kleinere Stückzahlen produziert werden. „In kleinen und mittelständischen Unternehmen wächst das Interesse an Cobots gerade“, sagt von Heynitz.

Albrecht Hoene von Kuka bestätigt den Trend: „Bisher musste man sich entscheiden: Entweder eine Aufgabe wird komplett manuell ausgeführt - oder von einem Roboter“, sagt er. Mit Cobots gibt es nun Mischformen. „Das eröffnet neue Möglichkeiten der Automatisierung.“ Anders als klassische Roboter seien Cobots einfacher zu programmieren. Einigen Modellen muss man eine Bewegung nur zeigen, und sie imitieren sie: Dichtungen an Autotüren drücken, Bauteile platzieren, stecken, kleben, schrauben.


Herausforderung Sicherheit

Sicherheitsfragen bleiben die größte Herausforderung, wenn es gilt, Mensch und Roboter näher zusammenzubringen. Denn die Maschinen können sich schnell und mit großer Kraft bewegen - je nach Art des Roboters droht Lebensgefahr.

Die klassischen Zäune werden überflüssig, wenn berührungssensitive Cobots ihre Umgebung wahrnehmen und auf sie reagieren können. Wie im BMW-Werk: Hat die Arbeiterin ihre Hand noch im Getriebegehäuse, während der Roboter sein Bauteil einrasten lassen will, zieht sich der Roboterarm bei Berührung sofort wieder zurück. Er wartet kurz und versucht es erneut.

Die Zulassungshürden sind hoch, erklärt Hoene: „Statistisch gesehen dürften die Sicherheitssysteme höchstens einmal pro 100 Millionen Stunden ausfallen.“ Das sind über 11.000 Jahre. Das Sicherheitssystem ist redundant aufgebaut. „Der Ausfall einer Komponente darf nicht zu einer gefährlichen Situation führen“, sagt Hoene. Auch die Selbstständigkeit der Roboter wächst - durch eingebaute Intelligenz. „Die Steuerungssoftware und Sensorik entwickeln sich stetig weiter“, sagt von Heynitz. „Vorstellbar sind Roboter, die ihre Arbeitsschritte anpassen, je nachdem, was sie in ihrer Umgebung sehen.“

Je ausgeklügelter die Systeme, desto mehr wird möglich. So sollen in Zukunft auch große Schwerlastroboter kollegial werden, etwa im Karosseriebau. Selbst Teile, die Hunderte Kilogramm schwer sind, schwenken sie rasant durch die Luft und bearbeiten sie. Bisher sind diese Roboter stets eingezäunt, Menschen dürfen nicht zu nahe kommen. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz will das ändern.

„Wir setzen uns intensiv mit der Frage auseinander, wie Menschen in Zukunft arbeiten werden“, sagt Institutsleiter Matthias Putz. „Ich glaube nicht, dass alles automatisiert wird, im Gegenteil. Auch in Bereichen wie dem Karosseriebau erreicht man viel größere Flexibilität, wenn Mensch und Roboter zusammenarbeiten.“ Das IWU zeigte auf der Hannover Messe ein Konzept zum Betrieb von Schwerlastrobotern ohne Schutzzaun. „Die Schwierigkeit dabei ist, Sicherheit zu gewährleisten, ohne die Effektivität der Maschine oder des Menschen zu reduzieren“, sagt Putz. „Dass der Roboter jedes Mal komplett stoppt, wenn ein Mensch in der Nähe ist, wäre nicht sinnvoll.“

Anders als die kleineren Roboter-Kollegen darf der Schwerlastroboter nicht erst reagieren, wenn eine Kollision eingetreten ist - er muss sie vermeiden. „Dafür brauchen wir ein dynamisches System, das auf jeden Menschen individuell und vorausschauend reagieren kann“, sagt Putz. „Es muss gleichzeitig die Position von Mensch und Roboter erfassen, um zu entscheiden: Besteht Gefahr, oder kann der Roboter in Volllast arbeiten?“ Das System teilt den Raum in Zonen, in denen unterschiedliche Sicherheitsregeln gelten. Nicht nur Laufwege des Mitarbeiters erkennt der Roboter über Kameras. Sogar das Gesicht des menschlichen Kollegen kann er identifizieren.

Quelle:  Handelsblatt Online
Anzeige
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%