Automatica 2016 Die Zukunft gehört den kooperativen Robotern

Redakteur: Franz Graser

In einigen Jahren werden in vielen Branchen kombinierte Teams aus Robotern und Menschen alltäglich sein. Die Automaten werden dann die repetitiven und zum Teil auch gefährlichen Arbeiten ausführen. Weitere Trends der Automatica sind atomisierte Fertigungsprozesse sowie Automatisierungssysteme, die weit in die Unternehmens-IT hinein reichen.

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Prost! Die Kuka-Roboter beherrschen das Weißbier-Einschenken bereits formvollendet.
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(Bild: Kuka)

Gestatten, Sawyer: Dem kooperativen Roboter des US-Herstellers Rethink Robotics aus Boston kann man einen gewissen Cuteness-Faktor nicht absprechen. Die Maschine verfügt nämlich über so etwas wie ein Gesicht. Auf einem Tablet-Display sind zwei Augen zu sehen, die genau in die Richtung blicken, in die der Roboterarm gleich fahren wird. Das erleichtert die Interaktion mit seinen menschlichen Kollegen, die dann antizipieren können, was Sawyer als Nächstes tun wird. Der Cuteness-Faktor ist nur ein netter Nebeneffekt.

Sawyer ist ein kooperativer Roboter, ein sogenannter Cobot. Er ist von vornherein darauf ausgelegt, in enger Interaktion mit menschlichen Kollegen zu arbeiten. Anders als klassische Industrieroboter agiert er nicht in einem Käfig oder einer abgetrennten Fertigungszelle, denn die Interaktion mit dem Automaten ist vollkommen ungefährlich, da Sawyer auf seine menschlichen Kollegen reagiert.

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Darüber hinaus ist der Roboterarm mit seinen sieben Freiheitsgraden auf sehr einfache Weise programmierbar. Es genügt, dem Roboterarm manuell den Bewegungsablauf anzutrainieren, vom Ausgangspunkt bis zum Endpunkt. Per Knopfdruck wird der Ablauf gespeichert und kann dann beliebig oft wiederholt werden.

Laut Patrick Schwarzkopf, Geschäftsführer des Fachverbands Robotik und Automation im VDMA, gehört die Zukunft den kooperativen Robotern wie Sawyer. Schwarzkopf kann sich sogar gemischte Mensch-Maschine-Teams vorstellen, bei denen der Roboter direkt assistiert, etwa bei Montageaufgaben. „Es ist fast, als hätte man einen dritten Arm. Da kann man bestimmte Dinge neu denken“, erläutert der VDMA-Funktionär die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine.

Eine mögliche Anwendung kooperativer Roboter, so Schwarzkopf, sei zum Beispiel das Einsetzen der Gummidichtung in eine Autotür. Der menschliche Kollege setze den Gummi ein, der Roboter sorge dann dafür, dass die Dichtung an allen Stellen den richtigen Anpressdruck erhält, damit der Kleber optimal haftet. Der Fachverbands-Geschäftsführer sieht hier zahlreiche Use Cases, insbesondere im Kraftfahrzeugbau: „Die Automobilindustrie geht hier völlig neue Wege.“

Wie Roboter untereinander kooperieren können, zeigte der Augsburger Roboterhersteller Kuka: Besucher des Kuka-Standes auf der Automatica konnten per Smartphone ihren Kaffeewunsch eingeben – Espresso, Cappuccino, Latte macchiato in verschiedenen Varianten mit viel oder wenig Milch oder Zucker oder mit einem Schuss Kakao oder Karamel. Ein Roboter, der eine Kaffeemaschine bediente, stellte quasi das Grundgetränk zusammen und reichte den Becher dann an einen zweiten Roboter weiter, der sich einer zweiten Kaffeemaschine um die Sonderwünsche kümmerte.

Die Fertigungsprozesse werden atomisiert

Nicht ganz so anschaulich, dafür aber in den Konsequenzen um so einschneidender ist das Fertigungskonzept mit dem Namen Matrix, das Kuka auf der Messe präsentierte. Bei Matrix werden die Fertigungsstraßen durch flexibel konfigurierbare Produktionszellen ersetzt. Flache autonome Fahrzeuge, sogenannte Automated Guided Vehicles (AGV), verbinden die Zellen miteinander und bringen Teile, Werkstücke und die benötigten Roboterwerkzeuge zu der Produktionszelle.

Diese Produktionsweise zerlegt Fertigungsprozesse gewissermaßen in ihre Einzelstücke und erlaubt es, Die Abläufe je nach Bedarf neu zusammenzusetzen. Ein Werkstück, das entweder durch Barcode oder RFID eindeutig identifiziert werden kann, wird per AGV zu der Station gebracht, an der der nächste Produktionsschritt erfolgt.

Dieser Ansatz ermöglicht es laut Kuka, die Fertigung neuer Produkte schnell aufzunehmen, ohne in bestehende Produktionsprozesse eingreifen zu müssen. Die Individualisierbarkeit von Produkten würde mit den Rahmenbedingungen der Massenfertigung in Einklang gebracht.

Darüber hinaus soll der Matrix-Ansatz eine hohe Auslastung der einzelnen Fertigungsinseln ermöglichen, da ein Werkstück mit den dazu gehörigen Werkzeugen und Bauteilen grundsätzlich einfach die nächste freie Fertigungszelle per AGV anfahren kann. Die gesamte Anlage rüstet sich so gewissermaßen „on the fly“ um – je nachdem, welches Produkt gerade nach welchem Prozess verlangt.

Ein dritter Trend betrifft die Aufgabenverteilung zwischen Shop Floor und Top Floor, also zwischen der Fertigung und dem Management. Hier schreitet die vertikale Integration unaufhaltsam voran: Big Data macht es möglich. Ein Beispiel ist die Lösungsplattform EPROMI (Enterprise Production Management Intelligence) von Isra Vision, einem Spezialisten für industrielle Bildverarbeitung aus Darmstadt.

Kommt die Sozialabgabe für Roboter?

EPROMI verdichtet die Daten, die auf der Fertigungsebene anfallen, und erstellt daraus Reportings, Analysen, Statistiken und Charts. Da die Bildverarbeitungslösungen von Isra Vision zu einem großen Teil in der Qualitätskontrolle eingesetzt werden, unter anderem im Automobilbau, kann eine solche Big-Data-Plattform zum Beispiel wichtige Aussagen über den unternehmensweiten Stand der Qualität treffen.

Eine solche Reporting-Plattform, die die Daten aus der Automatisierungsebene aggregiert und konsolidiert, ist laut Enis Ersü, dem Vorstandsvorsitzenden von Isra Vision, noch kein vollständiges Manufacturing Execution System (MES), aber es liefert Informationen, die für die Geschäftsleitungsebene von strategischem Wert sein können. „Wer bis jetzt noch nicht in die Daten hineingeschaut hat, erlebt Wunder, wenn er jetzt hineinschaut!“, sagt Isra-Vision-Chef Ersü.

Den deutschen Automatisierern machen diese Zukunftstrends auf jeden Fall Freude. Patrick Schwarzkopf, Geschäftsführer des Fachverbands Robotik und Automation im VDMA, konnte mit 12,2 Milliarden Euro Umsatz und einem Plus von sieben Prozent im Vergleich zum Vorjahr, einen neuen Rekordwert für das Jahr 2015 verkünden. Der Wachstumstrend wird sich im laufenden Jahr sogar noch fortsetzen: Für 2016 erwartet der Verband ein Plus von zusätzlichen zwei Prozent.

55 Prozent der Wertschöpfung der deutschen Roboter- und Automatisierungsbranche gehen dabei ins Ausland; größter Abnehmer ist hier China. Zwar registriert auch der VDMA deutlich das Interesse fernöstlicher Investoren an deutschen Roboterbauern und Automatisierern, einen Ausverkauf der Branche nach China befürchtet der Geschäftsführer des Fachverbands jedoch nicht.

Eher schon die Ideen des Europäischen Parlaments, die ein europaweites Roboterregister vorsehen oder Sozialabgaben für Roboter planen. „Dieser vorgeschlagene Regulierungsrahmen lässt einen praxisfernen Bürokratieaufwand erkennen, der den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Nutzen der Robotik auszubremsen droht“, kritisierte Schwarzkopf.

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