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(Bild: Zoa-Arts – Stock.Adobe.com)

Um die Vorteile von Robotern in der Produktionsanlage zu verstehen, lohnt es sich, zunächst einen Blick in reguläre Fertigungsanlagen zu werfen. In der Regel gibt es hier eine starre Produktionsstraße, in der die Rohstoffe nach und nach bearbeitet und so schlussendlich zum Endprodukt verarbeitet werden können. Die entsprechenden Arbeitsabläufe finden dabei regulär auf lediglich einer horizontalen eindimensionalen Ebene statt, bei der es kaum Abzweigungen gibt, die zu einem ausdifferenzierten Endprodukt führen können. Höchstens bei der starken Abweichung von fest definierten Variablen kann es dazu kommen, dass eines der Produkte einen anderen Weg nimmt als die Mehrzahl der gefertigten Teile – nämlich zum Ausschuss.

Produktion in drei Dimensionen

Um dieses starre System aufzubrechen und die Eindimensionalität der Fertigung zu verändern, eignen sich verschiedene Mittel der Automatisierung. Eine erste einfache Lösung können dabei schon Technologien wie intelligente autonome Förderwagen liefern. Dabei sind die einzelnen Produkte nicht mehr an eine einzelne Linie gekoppelt, sondern können sich unabhängig voneinander in der Produktionslinie bewegen. Bei der Produktion von abgepacktem Käseaufschnitt ließe sich dabei beispielsweise nicht nur eine einzelne Reihenfolge in der Verpackung verwirklichen, sondern beinahe unendlich viele verschiedene Kombinationen. Dies kann bereits einen großen Schritt zu einer ausdifferenzierten Produktion bedeuten.

Eine weitaus höhere Flexibilität verspricht Robotertechnik in der Produktionslinie. Diese erweitern die eindimensionale Ebene nicht nur um eine zweite Dimension in Form einer intelligenten Streckenführung, sondern versprechen eine Produktion in drei Dimensionen. Durch die Möglichkeit von Robotern zu sogenannten „Pick and Place“-Vorgängen, werden sowohl horizontale als auch vertikale Bewegungen ermöglicht – ein enormer Vorteil, wenn es um die Flexibilität innerhalb der Produktion geht. Der Grund, warum in vielen Produktionshallen allerdings bislang auf Roboter verzichtet wurde, waren die hohen Kosten bezüglich der Integration in die jeweilige Fertigungsstraße. Explizit bezogen sich die Kosten dabei bei den meisten Verantwortlichen und Entscheidern auf zwei Teilaspekte, nämlich auf die hohen Anschaffungskosten und Implementierungshürden sowie die möglicherweise entstehenden Kosten, die sich aus gesteigerten Sicherheitsaspekten in der Produktion ergeben können.

OT und IT – lange Zeit ein Problem

Eines der entscheidenden Probleme bei der Einrichtung von Industrierobotern in bereits bestehende Anlagen bestand darin, dass sich Verantwortliche hierfür vor allem auf die Technologien von Drittanbietern verlassen mussten. Dabei stellte die Programmierung von Robotern und die Anbindung an die übrigen Systeme eine nicht zu unterschätzende Hürde dar. Verschiedene Systeme erforderten dabei von den verantwortlichen Angestellten ein Know-how, das in den seltensten Fällen vorlag.

Durch moderne Roboter lässt sich dieses Problem mittlerweile verringern und ermöglicht eine einfachere Implementierung. Sogenannte Cobots, denen einfache Abläufe unkompliziert durch Imitationslernen beigebracht werden können, erleichtern die Programmierung enorm. Bei diesen Robotern gestaltet sich der Lernprozess so, dass die gewünschten Bewegungsabläufe in einem Lernmodus durch Führen des Cobots aufgezeigt werden können. Der aufwendige sogenannte Bahnplan, der bis zu 80 Prozent der Programmierarbeit ausmachen kann, entfällt auf diese Weise überwiegend. Durch moderne Technologien der Automatisierung lassen sich Cobots zudem leichter in bestehenden Steuerungssysteme integrieren.

Sicherheitsaspekte gewinnen an Bedeutung

Vor allem wenn sich das Einsatzgebiet von Automation mittels Roboter nicht in einem abgeschlossenen Bereich befindet, sondern ein Zusammentreffen von Mensch und Maschine möglich ist, sind Sicherheitsaspekte bei der Implementierung von Robotern entscheidend. Da bei einer zunehmend ausdifferenzierten Fertigungsstraße alleine durch die notwendige Möglichkeit zu Instandhaltungsarbeiten der Zugang von Menschen gegeben sein muss, ist dies eine der Herausforderungen beim Einsatz von Robotik.

Neben Angestellten, die durch unachtsamen Umgang in den Wirkungskreis eines Roboters geraten und verletzt werden können, gilt es auch, Cybersecurity-Aspekte zu bedenken. Für den Fall, dass Unbefugte in das System eindringen und Schadsoftware installieren, muss sichergestellt werden, dass es zu keinerlei Verletzungen kommt. Dies gilt selbstverständlich auch für reguläre Systemausfälle und Softwarefehler. Lösungsansätze sind hier Lichtgitter oder Sensoren, die eine automatische Abschaltung herbeiführen, sobald ein Mitarbeiter den Bereich des Roboters betritt. In einem Connected Enterprise, das auf eine komplette Vernetzung aller Systeme setzt, können diese Sicherheitssysteme auch über eine Augmented-Reality-Brille für die Mitarbeiter aufbereitet und visualisiert werden.

Vonseiten des Roboters muss dabei auch eine Leistungs- und Kraftbegrenzung installiert werden, die sich einschaltet, sobald eine Person in den Sicherheitsbereich der Maschine tritt. Auf diese Weise lässt sich zugleich auch ein eigener Ablauf für die Neuprogrammierung durch Imitationslernen einbinden, bei dem der Mitarbeiter bei der notwendigen Arbeit am Roboter auch nicht verletzt werden kann.

Fazit

Automation mittels Roboter wird in Zukunft immer häufiger in Fertigungsstraßen zu finden sein, da sie eine ganze Bandbreite an Vorteilen bietet. Vor allem die erhöhte Flexibilität – und damit Effizienz – für die Produktion, die auch von intelligenten fahrerlosen Transportsystemen nur schwer übertroffen werden kann, bietet einen Anreiz, Roboter in die Produktion zu integrieren. Dabei können moderne IT-Systeme in den Unternehmen die Einbindung von Robotern in die Produktion stark erleichtern.

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