Mensch-Roboter-Kollaboration - das Beste von beiden Welten nutzen

Mensch-Roboter-Kollaboration - das Beste von beiden Welten nutzen


Seit Jahren sinkt die Nachfrage nach Massenprodukten, der Trend geht Richtung Individualisierung (siehe Abb. 1). Dies hat einen großen Einfluss auf die Produktion. Denn nun müssen kleinere Losgrößen gefertigt werden – bei möglichst geringen Fertigungskosten, da diese den geringsten Beitrag in der Wertschöpfungskette liefern. Hierbei spielen kollaborative Roboter (Cobots) eine wichtige Rolle: Durch die Kooperation von Mensch und Cobot entstehen flexiblere Fertigungsprozesse, wodurch individualisierte Produkte wirtschaftlicher hergestellt werden können.

 

Abbildung 1: Evolution der Produktion

Quelle: https://iiot-world.com/connected-industry/status-and-trends-in-the-global-manufacturing-sector/

Die Automatisierung der Fertigung kann Flexibilität kosten. Um produktiver und gleichzeitig flexibler zu werden, nutzen Unternehmen daher zunehmend die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK). MRK bedeutet die sichere Zusammenarbeit von Roboter und Mensch an einem Arbeitsplatz. Hierbei wird auf eine Schutzabsperrung verzichtet – das heißt, die räumliche Trennung von Mensch und Roboter ist aufgehoben. Für die Umsetzung wird ein sogenannter kollaborativer Roboter (Cobot) verwendet.

tabelle kooperation vs kollaboration

Abbildung 2: Unterschied zwischen Kooperation und Kollaboration

Der Mehrwert der MRK besteht darin, menschliche Stärken, wie etwa Auge-Hand-Koordination, Kraftdosierung und die Fähigkeit zur selbstständigen Problemlösung, mit den Stärken eines Roboters, wie Präzision, Bahntreue und Ermüdungsfreiheit, zusammenzubringen. Dadurch, dass die Ressourcen und Fähigkeiten beider Seiten in einem Prozess genutzt werden, wird dieser effizienter. Ohne Schutzzäune ist der Arbeitsraum besser ausnutzbar. Der Roboter übernimmt die körperlich anstrengenden, oder auch gefährlichen, Arbeiten und entlastet somit den Menschen. Die Nachfrage nach Industrierobotern steigt stetig. Durch die internationale Konkurrenz sehen sich Unternehmen gezwungen, immer effizienter zu fertigen. Vor allem die asiatischen Länder investieren verstärkt in Roboter, da dort die Lohnkosten steigen (siehe Abb. 4). Roboter können dabei helfen, die Fertigungskosten niedrig zu halten. Durch MRK können Arbeitsprozesse flexibler gestaltet werden; langfristig unterstützen Cobots die flexible Fertigung im Sinne von Industrie 4.0. Eine kostengünstige(re) Fertigung bei hoher Varianz und kleinen Losgrößen ist eines der Ziele der Industrie 4.0, das durch MRK an vielen Stellen schon bald erreicht werden kann.

Beispielanwendung

Die Montagewerkzeuge von Desoutter kommunizieren über eine übergeordnete Steuerung oder den Industrial Smart Hub CONNECT mit dem Cobot. Ein an den Roboterarm montiertes Schraubwerkzeug wird von dem Cobot an die richtige Position geführt. Eine effizientere Montage könnte so aussehen, dass der Mensch die Bauteile in die richtige Position bringt und der Roboter die Verschraubung durchführt. Da der Roboter die Werkzeuge immer im korrekten Winkel an das Bauteil heranführt, werden Verschraubungsfehler weitgehend ausgeschlossen. Durch diese Kooperation kann die Montage schneller, qualitativ besser und mit hoher Prozesssicherheit umgesetzt werden. Der Mensch hat in dieser Zusammenarbeit außerdem mehr Zeit für die Qualitätskontrolle – etwa das Aussortieren fehlerhafter Bauteile und die Beaufsichtigung des Schraubprozesses. Hierdurch können die Taktzeiten verkürzt und Produktionskosten gesenkt werden.

 

Abbildung 3: Prognose für weltweiten Bedarf an Industrierobotern

Quelle: https://ifr.org/downloads/press/Presentation_PC_27_Sept_2017.pdf

 

Weitere Informationen:

International Federation of Robotics: https://ifr.org/

VDMA-Positionspapier: -„Sicherheit bei der Mensch-Roboter-Kollaboration“: 

http://robotik.vdma.org/documents/105999/16922915/1493970055661_VDMA_Positionspapier_MRK-Sicherheit_DE.pdf/2b4f537a-0ba9-4e80-8840-793a83988861

Fraunhofer und Tüv Austria: „Sicherheit in der Mensch-Roboter-Kollaboration“:

https://www.fraunhofer.at/content/dam/austria/documents/WhitePaperTUEV/White%20Paper_Sicherheit_MRK_Ausgabe%201.pdf