Cobots Wer nicht automatisiert, der verliert

Insbesondere bei KMU sind die Hemmschwellen zur Automatisierung noch gross. Dabei bieten sich Cobots regelrecht an, um Flexibilität, Qualität sowie Geschwindigkeit der Produktion zu steigern und auf sich ändernde Marktanforderungen zu reagieren.

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Seit den 1960er Jahren halten Roboter in der Industrie Einzug und seitdem steigen ihre Installationszahlen unaufhaltsam. Weltweit werden aktuell pro Jahr rund 500.000 bis 600.000 neue Robotersysteme in Betrieb genommen, wobei auf dem asiatischen Markt die Zunahme besonders deutlich ausfällt, wie die Marktanalyse „World Robotics 2019“ der International Federation of Robotics (IFR) und des Fraunhofer-IPA zeigt. Wollen kleinere und mittelständische Produktionsunternehmen in Deutschland international bei gleichbleibendem Wirtschaftswachstum mithalten, müssen sie schon aus Kostengründen in mehr Automatisierung investieren. Hinzu kommt ein zunehmender Mangel an Arbeitskräften. Laut Prognosen des statistischen Bundesamtes ist durch die geburtenschwachen Jahrgänge ein Rückgang der verfügbaren Arbeitskräfte von circa 44 Millionen im Jahr 2013 auf etwa 40 bis 42 Millionen im Jahr 2030 zu erwarten. Laut BCG (Boston Consulting Group) ist eine Arbeitskräftelücke von 5,8 bis schlimmstenfalls sogar 7,7 Millionen zu befürchten. Die Automatisierung muss sich demnach steigern, um einer Abnahme der Wirtschaftskraft entgegensteuern zu können.

Industrierobotik ist nicht das Non plus ultra

Allerdings wird in vielen Bereichen die klassische Industrierobotik nicht der Schlüssel zum Erfolg sein. Diese Technik erfordert einen hohen Invest, ist dabei aber für heutige und künftige Anforderungen nicht flexibel genug. Die klassischen Produktionslinien sind für Produkte ausgelegt, die in grösseren Stückzahlen gefertigt werden. Die Produktlebenszyklen werden jedoch immer kürzer. Lag der Produktlebenszyklus von Fahrzeugen beispielsweise in den 1970er Jahren im Schnitt noch bei acht Jahren, bekommen Autos heute ihr erstes Facelift oft schon nach zwei bis drei Jahren. In nahezu allen Branchen verkürzen sich zudem die Intervalle zwischen Produktneuentwicklungen und viele davon müssen schon nach relativ kurzer Zeit neuen Trends weichen. An dieses Szenario muss sich die Produktion und deren Automatisierung anpassen. Cobots liefern dafür gute Voraussetzungen.

Cobots schnell und günstig in Betrieb nehmen

Die kollaborativen Roboter wurden erst im Jahr 2008 in den Markt eingeführt und stellen eine relativ neue Kategorie von Industrierobotern dar. Im Gegensatz zu traditionellen Industrierobotern, die zum menschlichen Arbeitsraum durch einen Sicherheitszaun abgeschirmt werden müssen, wurden Cobots entwickelt, um sicher mit dem Menschen zusammenzuarbeiten. Die Anwender benötigen ausserdem weniger Zeit und Geld, um mit diesen „Helferrobotern“ eine Applikation zu programmieren. Zudem können Cobots von einem Ort zum anderen bewegt werden, um an verschiedenen Aufgaben zu arbeiten, während herkömmliche Industrieroboter an einem Ort befestigt werden müssen und normalerweise innerhalb der Roboterzelle nur für eine bestimmte Aufgabe einsetzbar sind. Mit Cobots lässt sich daher eine höhere Flexibilität erreichen. Die Aufgaben, die sie übernehmen können, sind vielfältig und reichen von einfachen Pick-and-Place-Anwendungen beim Teilehandling, Sortieren und Palettieren über Maschinenbestückung bis hin zum Kommissionieren, Verpacken und Prüfen. Sie können Klebe- und Dichtmittel auftragen, Teile montieren oder demontieren, messen, testen, prüfen und Schraubvorgänge übernehmen.

Insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) und deren Mitarbeiter ergeben sich durch den Einsatz von Cobots signifikante Vorteile: Für viele KMUs wird es zunehmend schwerer, qualifizierte Arbeitskräfte zu finden, um aus Altersgründen ausgeschiedene Teile der Belegschaft zu ersetzen oder das Unternehmenswachstum durch Neueinstellungen voranzutreiben. Cobots bieten hier – dank relativ niedriger Kosten und einfacher Integration – eine niedrigschwellige Option zur Automatisierung einiger Prozesse.

Auch die Mitarbeiter profitieren

Gleichzeitig profitieren auch die Mitarbeiter: Sie müssen keine monotonen, körperlich belastenden oder gar gefährlichen Arbeiten mehr ausführen, bekommen bei Präzisionsarbeiten Unterstützung und können sich auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren. Dabei ist der Umgang mit der Technik einfach. Befürchtungen, Roboter und Cobots könnten sich als „Jobkiller“ erweisen, erweisen sich als unbegründet: Vielmehr besteht angesichts des zunehmenden Fachkräftemangels die Notwendigkeit unvermindert fort, die bestehende Belegschaft zu halten und weiterzubilden sowie neue, hochqualifizierte Mitarbeiter zu rekrutieren.

Wie sich der Einsatz von Cobots im betrieblichen Alltag bezahlt macht, zeigt das Beispiel des Zahnrad-Herstellers Fischer Gears (Randers Tandhjulsfabrik A/S). Das im dänischen Randers ansässige Familienunternehmen hat jüngst in zwei Omron TM-Cobots investiert, mit denen die Zuführung von Metallteilen in vier CNC-Maschinen automatisiert wurde – ein Prozess, der zuvor in Handarbeit erledigt werden musste. Die Cobots sind Teil einer Produktionszelle, die aus vier CNC-Maschinen besteht, und werden je nach Bedarf zwischen den einzelnen Maschinen bewegt.

Cobots machen auch nach Feierabend weiter

Fischer Gears stellt seine Produkte in Seriengrössen her, die von einem bis zu mehreren hundert Stück variieren können. Der Cobot-Einsatz erweist sich gerade bei Grossaufträgen als vorteilhaft, erläutert Werksleiter Lars Bo Nielsen: „Die Roboter können auch nach den üblichen Arbeitszeiten Werkstücke zuführen und entnehmen. Das ermöglicht es uns, die Produktionslinie optimal auszunutzen und die Effizienz zu steigern, was uns gleichzeitig einen Wettbewerbsvorteil bei grösseren Serien verschafft.“ Etwa 60 bis 70 % des Materialzuführungsprozesses seien durch die beiden neuen Cobots automatisiert worden, berichtet Nielsen.

Neben der Senkung der Kosten tragen die Cobots auch dazu bei, die Mitarbeiter für stärker wertschöpfende Produktionsaufgaben freizustellen. „Die Roboter sind eine Investition in eine bessere Arbeitsumgebung. Praktisch alle unsere Mitarbeiter sind Facharbeiter mit guter Ausbildung, und wir können sie jetzt für weitaus interessantere Aufgaben als die manuelle Zuführung von Werkstücken einsetzen“, erklärt Nielsen.

Die kollaborativen Roboter der Serie TM von Omron liefern ein gutes Beispiel dafür, wie vielseitig und unkompliziert Cobots heute sind. Ob Automobil-, Halbleiter-, Lebensmittel-, Verpackungs- oder Kosmetikindustrie – in unterschiedlichen Ausführungen sind sie für den Einsatz in praktisch jeder Umgebung geeignet. Durch die Flowchart-basierte Programmierung, eine intuitive HMI-Schnittstelle und einfache Teach-Funktionen sind fast keine Vorkenntnisse bei der Programmierung erforderlich. Ähnlich wie bei einer Powerpoint-Präsentation kann der Anwender komplette Funktionsblöcke zusammensetzen und die vordefinierten Attribute mit den gewünschten Parametern füllen. Die Cobots verfügen zudem optional über ein integriertes Kamera-, Bildverarbeitungs- und Beleuchtungssystem, mit dem sie Produkte exakt erfassen.

Durch viele Kernfunktionen wie Muster-, Strichcode- und Farberkennung lassen sich Erfassungs-, Inspektions-, Mess- und Sortieranwendungen mühelos umsetzen und bei Bedarf an andere Anforderungen anpassen. Mithilfe der Landmark-Erkennung weiss der Roboter, wo er ist, und kann beispielsweise ohne grossen Aufwand und Neukalibrierung an einer weiteren Maschine ausgerichtet werden. Den Weg dahin kann er sogar autonom zurücklegen, denn die Cobots lassen sich auch mit den mobilen Robotern der LD-Serie kombinieren. Das heisst, sie können immer dort arbeiten, wo sie gerade gebraucht werden.

Zudem lassen sich zusätzliche Komponenten wie Zusatzachsen, Greifer, Kraftsensoren, Kommunikationseinheiten oder Schrauber ganz einfach per Plug-and-Play an den Cobots einsetzen. Omron hat dafür ein Partnernetzwerk aufgebaut, um eine Vielzahl passender Komponenten anzubieten. Zudem unterstützen die Automatisierungsexperten auch bei Fragen rund um den Cobot-Einsatz. Das fängt an bei der Analyse der Produktionsaufgabe, der Auswahl der passenden Cobots und Greifer oder auch Zusatzkomponenten, wie zum Beispiel der Sensorik, und schliesst auch Risikoanalyse, Inbetriebnahme, Schulung und den technischen Support mit ein. Für kleinere und mittelständische Unternehmen vereinfacht sich dadurch der Einstieg in die flexible Fertigungsindustrie der Zukunft.

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal maschinenmarkt.vogel.de

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