Produktivitätssteigerung durch kollaborierende Robotersysteme

Marc-André Weber

An Arbeitsplätzen mit kollaborierenden Robotern werden die Stärken von Mensch und Roboter kombiniert. Die Prozess- und Produktivitätsverbesserung drückt sich durch Zeit-, Kosten-, Ergonomie- und Qualitätsvorteile aus. In diesem Artikel wird gezeigt, wie Praktiker vorgehen sollten, wenn sie diese Robotersysteme nutzen wollen.

Klassifikation industrieller Roboternutzung

Menschen und Roboter können auf verschiedene Art in einem Raum arbeiten. Neben der seit Jahrzehnten bekannten Vollautomatisierung haben sich in den letzten Jahren neue Formen entwickelt, die sich immer stärker in der Industrie etablieren (Bild 1). 

Bild 1: Formen von Arbeitsplätzen mit Robotern (in Anlehnung an [1])

Vollautomatisierung beschreibt die getrennte Arbeit von Mensch und Roboter in eigenen Arbeitsbereichen. Klassischerweise werden hierbei Roboter von Schutzzäunen umgeben, sodass der Mensch nicht Gefahr läuft, verletzt zu werden. Berührungen sind folglich ausgeschlossen. Mensch-Roboter-Koexistenz beschreibt getrennte Arbeitsbereiche, die jedoch keinen Schutzzaun haben. Mit Hilfe intelligenter Sensorik wird erkannt, sobald ein Mensch den Arbeitsbereich des Roboters betritt, woraufhin der Roboter umgehend stoppt, um Gefährdungen auszuschließen. Mensch-Roboter-Kooperation beschreibt die Nutzung eines überlappenden Arbeitsbereichs für in der Regel sequentielle Tätigkeiten von Mensch und Roboter. Wie im zuletzt genannten Fall sind Berührungen möglich, aber auch hier prinzipiell nicht erwünscht.

Zuletzt beschreibt die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) eine Interaktionsform, bei der nicht mehr unterschieden wird zwischen einem Arbeitsraum für den Roboter und einem für den Menschen. Berührungen werden grundsätzlich als prozesstechnisch notwendig und erwünscht angesehen. Unbeabsichtigte Berührungen müssen jedoch – wie auch bei der Koexistenz und Kooperation – als solche erkannt und mit angemessenen Reaktionen des Roboters versehen werden, um keine Verletzungen zu verursachen [2]. Ermöglicht wird dies durch eine intelligente Sensorik in Kombination mit (begrenzter) künstlicher Intelligenz in Form hochentwickelter Softwaresysteme. Diese vergleichsweise neuartige Roboterkategorie gilt als eine Form der sogenannten Industrie 4.0 bzw. der Digitalisierung in industriellen Produktionssystemen und wird in diesem Artikel betrachtet.


Produktiver Einsatz kollaborierender Robotersysteme

Kollaborierende Robotersysteme finden dort Anwendung, wo die Stärken des Menschen mit den Stärken eines Roboters verbunden werden sollen. Sie werden genutzt, wenn eine manuelle Arbeit überwiegt, die zu fertigende Mindeststückzahl aber groß genug ist, um die Anschaffungs- und Rüstkosten für ein solches Robotersystem zu rechtfertigen [3]. Aus diesem Grund ist das Prozessdesign wichtig, um die Wirtschaftlichkeit des Robotereinsatzes sicher zu stellen.

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