Automationspraxis 01.2024

_Trend des Monats
Tipps für die Planung der Mensch-Roboter-Kollaboration
MRK richtig planen: So wird
der Cobot zum Erfolg
Immer mehr Hersteller bieten immer mehr Cobots an. Allerdings: Applikationen,
die die Vorteile der Mensch-Roboter-Kollaboration vollständig nutzen, sind immer
noch rar. Woran liegt das? Und was muss sich ändern?
Autor: Dr. Johannes Kurth
Neue Produktionstechnologien müssen in
der Regel ihre technische Reife zunächst in
Bestandsanlagen nachweisen, da das Risiko
zu hoch wäre, Neuanlagen ohne Erfahrungen
zur richtigen Anwendung der Technologie und der
technischen Verfügbarkeit zu bauen. Das gilt auch
für die Mensch-Roboter-Kollaboration. Deshalb
wurden in den letzten Jahren MRK-Anlagen meistens
in Bestandsanlagen realisiert.
Die große Herausforderung hierbei ist, passende
Arbeitsplätze zu finden. Das liegt daran, dass Bestandsanlagen
nie für den späteren Einsatz von
MRK geplant wurden. Im Gegenteil: Bei der Planung
von verketteten Arbeitsplätzen wurde darauf
geachtet, dass alle Werker optimal ausgelastet
werden. Durch die Integration eines Roboters ist
es zwar möglich, einen Werker zu entlasten, aber
die gewonnene Arbeitszeit des Werkers kann nicht
genutzt werden, da der vorherige oder der nachfolgende
Arbeitsplatz optimal ausgetaktet sind.
Damit ist die Wirtschaftlichkeit nicht gegeben.
Mehr Koexistenz als Kollaboration
Das Fraunhofer IAO hat 2016 in einer Studie festgestellt,
dass die meisten MRK-Applikationen in die
Zum Autor
Dr.-Ing. Johannes Kurth war seit 1995 in verschiedenen
leitenden Funktionen für Kuka tätig.
Seit mehr als 15 Jahren beschäftigt er sich mit dem
Thema Mensch-Roboter-Kollaboration. Seit 2021 unterstützt
er Hersteller und Anwender mit seiner Beratung
Robuen beim Thema MRK.
Klasse Koexistenz fallen. Das ist auch nicht verwunderlich,
da die Koexistenz noch am besten in Bestandsanlagen
passt. Bei der Koexistenz arbeitet
nämlich der Roboter ohne trennende Schutzeinrichtung
in einem Arbeitsraum neben dem Werker. Die
Nutzung eines gemeinsamen Arbeitsraums – also eine
echte Kollaboration – ist jedoch nicht vorgesehen.
Bei der Koexistenz werden allerdings wichtige
Vorteile der Mensch-Roboter-Kollaboration nicht
genutzt, beispielsweise ein geringerer Flächenbedarf
oder Verbesserungen der Ergonomie am Arbeitsplatz
und der Prozessqualität. Ziel einer
MRK-gerechten Arbeitsplatzplanung ist es aber,
möglichst viele Vorteile zu nutzen – dies gelingt
nur bei Neuanlagen.
Vorteile von Mensch und Roboter
Wenn man sich dem Thema MRK nähert, sollte
man sich zunächst die jeweiligen Vorteile des Roboters
und des Menschen vergegenwärtigen.
Wenn man den Menschen in einem Gedankenexperiment
technisch nachbildet (siehe Bild), dann
erhält man einen Roboter mit mehr als 50 Achsen
(darunter zwei 7-Achs-Arme) sowie einer omnidirektionalen
Bewegungsplattform (Beine) mit
Höhenausgleich (Knie) samt haptischer Sensoren
(Fingerspitzen) und 3D-Visionsystem (Augen).
Ein MRK-Roboter dagegen stellt davon nur ein
kleines Teil dar. Kann ein MRK-Roboter also
überhaupt im Wettbewerb mit dem Menschen bestehen?
Die Antwort: ja und nein – weil die Antwort
maßgeblich von der Aufgabe abhängt, die
der Mensch oder der Roboter übernehmen soll.
Beim manuellen Verschrauben mit einem Handschrauber
haben wir grob geschätzt einen Nutzungsgrad
der menschlichen Fähigkeiten von rund
20 Prozent. In diesem Fall ist ein Roboter absolut
konkurrenzfähig.
26 März 2024