Mensch-Roboter-Kollaboration ist eine Voraussetzung für Industrie 4.0. Produkte werden innerhalb eines Tages in Losgröße 1 hergestellt und an den Kunden versandt. Möglich ist dies nur, wenn Fertigungsabläufe flexibel gestaltet sind und dadurch innerhalb weniger Minuten angepasst werden können. Um zu wissen, welcher Roboter der richtige ist, sollte man sich zuvor mit 5 Fragen auseinandersetzen.  

In der modernen Fertigung sind die Produktlebenszyklen kurz und die Verbraucher fordern Lösungen nach Maß. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Hersteller in der Lage sein, Produkte in Losgröße 1 ebenso einfach und kostengünstig herzustellen wie in der Massenfertigung. Um diesen Trends Rechnung zu tragen, müssen Produktionsstandorte so flexibel sein, dass Fertigungslinien kurzfristig verändert oder nachgerüstet werden können. Produktionsleiter und Ingenieure müssen nach Lösungen suchen, die die Zukunft der Fertigung sichern. Ein wichtiger Aspekt ist dabei eine engere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine, die zu einer höheren Effizienz und mehr Flexibilität bei der Konzeption von Fertigungslinien führt.
Hersteller wie Omron konzentrieren sich daher auf die Fähigkeit von Robotern und Maschinen, nahtlos zu interagieren. Dadurch können Fertigungsabläufe schnell und einfach verändert werden, um wechselnde Losgrößen zu ermöglichen. Hinzu kommt, dass die Mitarbeiter keine sich wiederholende Aufgaben und schweres Heben ausführen müssen. Einfache Aufgaben wie der Transport von Materialien können interaktiven Maschinen überlassen werden, die die Bewegungen der Menschen erkennen und so sicher agieren. Ein typisches Beispiel ist ein Roboter, der Pakete an einen bestimmten Ort bringt und dabei auf seinem Weg Personen oder Hindernisse automatisch umgeht. Denn der Roboter kann seine eigene Position ermitteln, indem er die Messergebnisse eines Laserscanners mit einer integrierten Karte vergleicht.

Fünf Fragen

Wenn ein Unternehmen für seine Prozesse einen mobilen Roboter auswählt, sollte es sich fünf Fragen stellen:

1. Kann er schnell installiert und angepasst werden?
Förderbänder werden seit über 100 Jahren für den Transport von Waren in Fabriken und Lagern verwendet. Sie waren nützlich, wenn Hersteller eine große Anzahl gleicher Produkte über einen langen Zeitraum Tag für Tag fertigen mussten. In den schnelllebigen Märkten von heute sind die Installationskosten für diese Bänder jedoch zu hoch. Außerdem können sie nur schwer oder gar nicht angepasst werden, wenn sich Produkte oder Prozesse verändern.
Vor etwa 10 Jahren wurden im Materialtransport fahrerlose Transportsysteme (FTS) als Alternative zu Fördererbändern eingeführt. FTS müssen jedoch einen bestimmten Pfad einhalten, der entweder durch die Verlegung von Magneten oder Leitungen auf dem Boden bzw. durch das Anbringen reflektierender Baken an den Wänden definiert wird.
Daher sind flexiblere Lösungen erforderlich. Eine, die man in Betracht ziehen sollte, sind mobile Roboter oder autonome intelligente Fahrzeuge (Autonomous Intelligent Vehicles, AIVs). Diese können sich freier bewegen und lassen sich zudem entsprechend der Aufgabe leicht neu programmieren.

2. Kann er sicher neben Menschen arbeiten?
In vielen Fabriken arbeiten Menschen und Maschinen bereits nebeneinander oder sogar gemeinsam an Aufgaben. Ebenso wichtig ist, dass ein mobiler Roboter in der gleichen Umgebung wie Menschen arbeiten kann. Bisher wurden Roboter eingezäunt und von Menschen ferngehalten, jetzt müssen sie jedoch zusammenarbeiten. Daher muss gewährleistet sein, dass ein mobiler Roboter über die fortschrittliche und am besten geeignete Technologie verfügt, um Menschen sicher auszuweichen. Zudem sollte überprüft werden, ob die mobilen Roboter eines Herstellers den nationalen und internationalen Sicherheitsvorschriften entsprechen.

3. Kann er kollaborativ in einer Fahrzeugflotte arbeiten?
In den meisten Fällen arbeiten mehrere mobile Roboter in einer Fertigungsanlage. Sie müssen gut zusammenarbeiten können – daher ist ein Flottenmanagementsystem erforderlich, das jedem Roboter so effizient wie möglich automatisch Aufgaben zuweist. Ein gutes Flottenmanagement hilft, den Nutzen einer Investition zu maximieren. Es minimiert die Anzahl der benötigten Roboter, indem es sie so koordiniert, dass sie sich die Aufgaben teilen.
Das Flottenmanagementsystem verwaltet zwei Schlüsselelemente. Zum einen steuert es den Verkehr, damit die mobilen Roboter sich nicht gegenseitig die Wege blockieren oder zu lange warten, bis ein anderer Roboter sie passiert hat. Zum anderen teilt es die Aufgaben auf produktive Weise zu. Ein effektives System kann sogar vorausplanen und vorhersagen, welcher Roboter in der Nähe verfügbar ist, um die nächste Aufgabe zu übernehmen. Außerdem ist es wichtig, die Zeit zu koordinieren, die jeder Roboter benötigt, um seine Batterie aufzuladen. Dadurch wird sichergestellt, dass auch während Spitzenzeiten ein guter Durchfluss aufrechterhalten wird.

4. Kann er leicht an spezielle Anforderungen angepasst werden?
Genauso wie Menschen unterschiedliche Fähigkeiten benötigen, um verschiedene Aufgaben zu erfüllen, müssen auch mobile Roboter an verschiedene Arten von Aufgaben angepasst werden können. Beispielsweise kann ein mobiler Roboter eingesetzt werden, um Gegenstände von einem Abholort an einen Zielort zu transportieren. Möglicherweise muss er sich dann an einen beweglichen Wagen anhängen und diesen von einem Ort zu einem anderen fahren. Wenn der Roboter einen kollaborativen Arm hat, kann er zudem einzelne Gegenstände aufnehmen. Oder er kann eingesetzt werden, um Gegenstände von einem Förderband aufzunehmen oder darauf abzulegen. Daher ist es wichtig, dass sich mobile Roboter leicht an unterschiedliche Anforderungen anpassen lassen.

5. Kann er zuverlässig weltweit eingesetzt werden?
Sobald ein mobiles Robotersystem in einer Anlage erfolgreich implementiert wurde, möchte der Betreiber diesen Typ möglicherweise auch an anderen Standorten auf der Welt einsetzen. In diesem Fall ist es sinnvoll, die Roboter vor Ort zu kaufen und professionelle Hilfe bei der Implementierung und dem anschließenden technischen Support zu erhalten.
Zudem kann der Hersteller hilfreich sein, wenn der Anlagenbetreiber seine mobilen Roboter mit anderen Automatisierungsgeräten wie Roboterarmen, Controllern und Switches kombinieren möchte, um eine Gesamtlösung umzusetzen.

Fazit

Im Laufe der Zeit hat sich das Gesicht der Fertigung stark verändert – und es ändert sich weiter. Jetzt beginnt eine neue Phase, in der Maschinen interaktiver mit Menschen zusammenarbeiten. Unternehmen wie Omron haben die Zukunft der Fertigung im Blick, indem sie Lösungen entwickeln, die eine bessere Zusammenarbeit zwischen Maschinen und Menschen ermöglichen. Die neue Generation mobiler Roboter wird dazu beitragen, Produktionsstandorte durch Fertigungslinien, die schnell an sich verändernde Kundenanforderungen angepasst werden können, flexibler zu machen. Dies wiederum ermöglicht es den Herstellern, schneller zu reagieren und produktiver zu arbeiten, kurzum: die Profitabilität zu steigern.