Zusammenarbeit mit Robotern

Zwischen „Blade Runner“, „Terminator“, „Matrix“ und anderen Blockbusterfilmen hat Hollywood ein erschreckendes Bild gezeichnet – eines, in dem intelligente Maschinen versuchen, die Menschheit zu zerstören. Und obwohl künstliche Intelligenz (KI) verspricht, unsere Zukunft stark zu verändern, ist es unwahrscheinlich, dass weder sie noch fortschrittliche Automaten in den kommenden Jahren mehr bewirken werden, als unser Leben einfacher und produktiver zu machen. Lass uns hoffen.

Mittlerweile bringen Roboter erhebliche und durchaus notwendige Vorteile in die Produktion. Wie ausführlich diskutiert wurde, bleibt der Fachkräftemangel ein chronisches Problem, und die sinnvollste Lösung ist die Automatisierung, wo immer möglich. Obwohl KI dazu beitragen wird, diese Initiativen voranzutreiben, sind ihre Auswirkungen noch nicht in nennenswertem Ausmaß zu spüren. Seien Sie jedoch versichert, es kommt – und zwar früher, als jeder von uns erwartet.

Joe Campbell ist Senior Manager für strategisches Marketing und Anwendungsentwicklung bei Universal Robots USA Inc. aus Ann Arbor, Michigan, einem Hersteller von kollaborativen Robotern, besser bekannt als „Cobots“. Campbell, ein selbsternannter „alter Mann der Automatisierung“, hat beobachtet, wie sich Roboter von einer reinen Automobiltechnologie für große Stückzahlen zu der heutigen Frage „Wo können wir einen Roboter einsetzen?“ entwickelt haben.

Für alle, die derzeit wegen möglicher KI-bedingter Arbeitsplatzverluste die Hände ringen, gibt er zu bedenken, dass es kaum Grund zur Sorge gibt. „Neulich hörte ich jemanden darüber reden, wie die autonomen Sattelschlepper von Tesla alle Langstreckenfahrer arbeitslos machen werden“, sagt Campbell. "Aber weißt du was? Selbst wenn die Technologie heute verfügbar wäre – was nicht der Fall ist – wäre ihre Implementierung eine große Kapitalinvestition. Es wird einige Zeit dauern.“

Zugegeben, wir sehen, dass Roboter viele andere Aufgaben übernehmen, vom Trockenbau bis zum Hamburger-Wenden, aber diese Positionen seien ohnehin immer schwieriger zu besetzen, fügt er hinzu. „Letztendlich hat die Gesellschaft diese Übergänge schon einmal überstanden, und wir werden auch diesen wie alle anderen überstehen.“

Er hat recht. Denken Sie an die Landwirtschaft. Laut einem Bericht aus dem Jahr 2005 mit dem Titel „The 20th Century Transformation of US Agriculture and Farm Policy“ waren zu Beginn des 20. Jahrhunderts 41 % der Arbeitskräfte des Landes auf kleinen Farmen beschäftigt. Ein Jahrhundert später sank diese Quote dank der Entwicklung „hochproduktiver und mechanisierter landwirtschaftlicher Betriebe“, die auf Millionen von Traktoren angewiesen sind, auf nur noch 1,9 %. Künftig wird die Beschäftigung in der Landwirtschaft noch weiter zurückgehen, da Roboter Aufgaben wie Pflanzen, Jäten und Sortieren übernehmen, viele davon ausgestattet mit KI-fähigen Kameras.

In diesem Artikel geht es nicht um KI, auch wenn die Technologie in der zukünftigen Automatisierung eine große Rolle spielen wird. Es geht um die Beziehung zwischen Robotern und Menschen am Arbeitsplatz – ihre Zusammenarbeit – ein Thema, zu dem FANUC America Corp. aus Rochester Hills, Michigan, viel zu sagen hat.

District Sales Manager Adam Willea bietet mehrere Beispiele für eine solche Zusammenarbeit. Dies könnte der Fall sein, wenn der Roboter die Arbeit eines Menschen prüft, beispielsweise während der Installation oder Wartung von Geräten. Es gibt die Zusammenarbeit, die in Maschinenwerkstätten und der Blechbearbeitung immer häufiger vorkommt, wobei ein Roboter Teile be- und entlädt, sie anschließend möglicherweise entgratet und wäscht. Montagelinien sind eine weitere Möglichkeit für die Zusammenarbeit, ebenso wie Roboterschweißen, Beschneiden und Entgraten von geformten Kunststoffteilen, Verpacken, Palettieren, Sortieren und mehr.

In jedem Fall arbeiten Menschen in der Nähe oder überprüfen regelmäßig die Fortschritte des Roboters. Ist das kollaborativ? „Auf jeden Fall“, behauptet Willea, weist jedoch darauf hin, dass der Roboter selbst per Definition möglicherweise nicht „kollaborativ“ ist. „Erstens: Es ist zaunlos. Es gibt keine Barriere zwischen Roboter und Mensch. Zweitens ist es interaktiv, das heißt, der Mensch kann den Roboter berühren und ihm ganz einfach sagen, wann er starten und stoppen soll. Am wichtigsten: Es ist sicher. Es besteht keine Verletzungsgefahr für den Menschen. Alle diese Bedingungen müssen in einer kollaborativen Umgebung erfüllt sein.“

Der Clou, den viele Menschen nicht begreifen, ist, dass der Roboter in dieser Umgebung ein Cobot sein könnte, aber mit der richtigen Programmierung und Sicherheitsausrüstung – zum Beispiel einem Bereichsscanner, der den Roboter langsamer macht und anhält, wenn sich ein Mensch nähert – sogar ein Cobot Der sogenannte Industrieroboter kann kollaborativ gestaltet werden. „Wir verkaufen beide Stile, und ich kann Ihnen sagen, dass sich der Begriff ‚kollaborativ‘ zu etwas entwickelt hat, das er nicht ist“, erklärt Willea.

Wir gehen hier nicht auf die relativen Vorzüge der einzelnen Robotertypen ein und vergleichen auch nicht ihre Installationskosten. Das ist ein Argument für Leute wie Willea und Campbell von Universal Robots, mit dem sie sich mit dem Armdrücken auseinandersetzen sollten. Wir werden jedoch feststellen, dass Cobots im Allgemeinen weitaus langsamer als Roboter, weniger genau und viel einfacher zu implementieren und zu programmieren sind (obwohl sich jede dieser Eigenschaften täglich verbessert, da Cobot-Hersteller weiterhin Fortschritte machen).

Allerdings eignen sich Cobots für eine Vielzahl industrieller Aufgaben, und da es recht einfach ist, sie „einzuführen“, dienen sie oft als Tor zu Werkstätten, in denen Robotik neu ist.

„Die meisten von ihnen gehen in kleine Läden sowie in einige mittelgroße Produktionsstätten“, bemerkt Corey Ryan von KUKA Robotics Corp., Shelby Township, Michigan.

Ryan ist KUKAs Direktor für medizinische Robotik, ein Marktsegment, in dem viele Cobots eingesetzt werden. Sein Wirkungsbereich erstreckt sich jedoch auch auf industrielle Anwendungen. Er stellt fest, dass sich der Schwerpunkt in den letzten Jahren von den kollaborativen Eigenschaften eines Roboters hin zu seiner einfachen Programmierung verlagert hat. „Ob es um Cobots oder Roboter geht, die Menschen wollen Einfachheit“, erklärt Ryan. „Wenn sie es also mit ihren derzeitigen Mitarbeitern schnell zum Laufen bringen können – von denen viele zwar technisch versiert sind, aber keine Erfahrung mit Robotik haben –, sind sie bereit, sich mit der geringeren Geschwindigkeit eines Cobots zufrieden zu geben.“

Abgesehen von der allgemeinen Unfähigkeit, neue Mitarbeiter zu finden, besteht auch die Notwendigkeit, bestehende Mitarbeiter zu halten. Dies ist viel einfacher, wenn Sie die langweiligen, schmutzigen und gefährlichen Aufgaben automatisieren und die Mitarbeiter für interessantere Tätigkeiten einsetzen können – das Einrichten und Programmieren von Robotern ist eine davon. Das Ergebnis? Zufriedenere Mitarbeiter, größerer Durchsatz ohne mehr Personal und vorhersehbarere Teilegenauigkeit und Produktfluss.

Wie FANUC und die meisten anderen Anbieter von „Industrierobotern“ bietet KUKA eine Reihe von Cobots an. Ryan verkauft jede Menge davon, von denen er behauptet, dass sie den Produkten seiner Konkurrenten in nichts nachstehen. Wenn ein Betrieb jedoch auf maximalen Durchsatz und Rund-um-die-Uhr-Betrieb Wert legt, weist er ihn trotz der größeren Komplexität auf eines der Industrieangebote des Unternehmens hin.

„Vielleicht bekomme ich Ärger, wenn ich das sage, aber Cobots sind einfach weniger robust“, sagt er. „Wenn man einen ein paar Stunden am Tag laufen lässt, hält er vielleicht 15 Jahre, aber Industrieroboter sind für die Bewältigung großer Stückzahlen und ununterbrochener Arbeit konzipiert. Auch wenn sie etwas anspruchsvoller zu implementieren und zu programmieren sind, werden sie einen Cobot umkreisen.“

Aber warten Sie; Sehen Sie sich die Literatur zu jedem Industrieroboter an. Surfen Sie auf der Website des Herstellers, sprechen Sie mit einem Verkäufer – alle werden damit prahlen, dass ihre Produkte benutzerfreundlicher denn je sind. FANUC verfügt beispielsweise über die Simulationssoftware ROBOGUIDE. Es gibt auch KUKA.AppTech, den Wizard von ABB Automation, MotoSim von Yaskawa und die Smart-Pakete von Comau, um nur einige zu nennen. Jedes bietet eine intuitive Softwareschnittstelle, fortschrittliche Simulation und anwendungsspezifische Tools, die darauf abzielen, den Bereich der Cobot-Roboter-Programmierung zu verbessern.

Abgesehen von Benutzerfreundlichkeits- und Leistungsvergleichen wird die Branche nie wieder so sein, wie sie einmal war. Das sagt Patrick Varley, Produktmarketingmanager für Roboter bei Mitsubishi Electric Automation Inc. (Vernon Hills, Illinois). Varley ist seit mehr als drei Jahrzehnten in der Branche tätig und hat wie Joe Campbell von Universal Robots miterlebt, wie Roboter von der Nische zum Mainstream gelangten.

Varley stimmt mit seinen Kollegen darin überein, dass der Bedarf an Automatisierung zur Bekämpfung des Arbeitskräftemangels wächst, aber wie Ryan von KUKA betonte, besteht das Problem nicht nur darin, Mitarbeiter zu finden – es besteht darin, sie zu halten, sobald man sie gefunden hat. „Wenn man sie nicht dazu bringen kann, zu bleiben, ist man immer im Umschulungsmodus“, erklärt Varley. „Ihre Qualität sinkt, die Produktion leidet, und wenn man sie endlich auf Touren bringt, gehen sie für weitere 50 Cent pro Stunde woanders arbeiten. Es ist sehr entmutigend.“

Die Automatisierung sorgt für Konsistenz – bei der Teilequalität, den Produktionskosten, der Auftragsplanung und der Maschinenverfügbarkeit –, die Hersteller sonst nicht erreichen könnten. „Trotzdem erwarte ich keinen endlosen Anstieg der Roboterdichte, denn es wird immer einige Aufgaben geben, die Roboter nicht erledigen können oder die Menschen besser erledigen können“, fügt Varley hinzu.

Varley kam gerade vom Lebensmitteleinkauf zurück und lieferte ein Beispiel, das jeder nachvollziehen kann: die beste Tüte Kirschen aus der Vitrine zu pflücken. Selbst den intelligentesten und fähigsten Robotern mangele es an menschlichem Urteilsvermögen und menschlicher Intuition, stellt er fest. Und obwohl KI, visuelle Systeme und taktiles Feedback Droiden unseren angeborenen Fähigkeiten näher bringen werden, ist es unwahrscheinlich, dass sie uns in absehbarer Zeit übertreffen werden.

„Selbst relativ einfache Aufgaben wie das Zusammensetzen zweier Telefonhälften oder das Einsetzen einer kleinen Schraube in ein Gewindeloch können für einen Roboter ziemlich schwierig sein, und es kann zu kostspielig sein, einem Roboter beizubringen, solche Arbeiten auszuführen, zumindest bei kleineren Mengen und schnellen Umrüstungen.“ sind erforderlich“, sagt Varley.

Auch hier wird die Benutzerfreundlichkeit und Programmierung von entscheidender Bedeutung für die Sache der Robotik sein, wenn wir in diese schöne neue Droidenwelt vordringen. Dies gilt auch für Innovationen, die noch entwickelt werden müssen, und hier kommen Unternehmen wie MassRobotics aus Boston ins Spiel. Als gemeinnützige Organisation, die von verschiedenen Industriepartnern (einschließlich Mitsubishi Electric) unterstützt wird, besteht die erklärte Mission der Organisation darin, „zu helfen, das Nächste zu schaffen und zu skalieren.“ Generation erfolgreicher globaler Robotik- und vernetzter Geräteunternehmen, indem wir Unternehmern und innovativen Robotik- und Automatisierungs-Startups den Arbeitsraum und die Ressourcen bieten, die sie zum Entwickeln, Prototypenbauen, Testen und Kommerzialisierung ihrer Produkte und Lösungen benötigen.“

„Ich engagiere mich persönlich bei ihnen und sehe, wohin diese Unternehmer gehen“, sagt Varley. „Obwohl vieles noch nicht produktionsreif ist, sind einige ihrer Entwicklungen erstaunlich. Die nächsten Jahre werden sehr interessant.“

Während die Speditionsbranche (zumindest für die nächsten Jahrzehnte) wenig von der Automatisierung zu befürchten hat, gilt dies möglicherweise nicht für diejenigen, die ihren Lebensunterhalt mit dem Fahren von Gabelstaplern verdienen. Das in Dänemark ansässige Unternehmen Mobile Industrial Robots (MiR) A/S beabsichtigt, Lagerhallen überall mit Flotten autonomer mobiler Roboter (AMRs) zu automatisieren, die die Effizienz von Logistikabläufen maximieren sollen.

Wie Brian Betts, Leiter der Anwendungsprojekte bei MiR Americas, betont, ist das Unternehmen auf einem guten Weg; MiR hat weltweit mehr als 8.000 Roboter installiert und ist in den Vereinigten Staaten stark vertreten.

Betts hat mehrere AMR-Modelle des Unternehmens abgehakt, vom winzigen MiR100 bis zum MiR1350, wobei die Ziffern die Tragfähigkeit in Kilogramm angeben. Bei jedem handelt es sich um eine batteriebetriebene Plattform mit Rädern, die für den Transport von Kisten, Paletten und Containern konzipiert ist. In Verbindung mit MiR Fleet – einem Überwachungssoftwaresystem, das als Verkehrspolizist fungiert – können sie autonom durch das Lager und die Produktionshalle navigieren und Roboter verwalten Missionen durchführen und das Gerät bei Bedarf zur Ladestation schicken.

„Wir verfügen außerdem über ein cloudbasiertes Tool namens MiR Insights, das eine Verbindung zur Flotte herstellt und es Benutzern ermöglicht, deren Abläufe zu visualisieren“, sagt Betts. „Durch das Verständnis von Verkehrsmustern und das Sammeln verschiedener Produktivitätskennzahlen können Kunden Produktflüsse und Ähnliches einfacher optimieren.“

Was ist nötig, um den Materialtransport zu automatisieren? Kaum mehr als eine drahtlose Verbindung, einige statische Objekte, auf die sich der Roboter beziehen kann, und ein paar Stunden, um den Boden und seine vielen Hindernisse zu kartieren. „Wir haben eine großartige Demonstration dieses Prozesses auf YouTube, aber vereinfacht gesagt nutzen die Roboter Laserscanner und 3D-Kameras, um herumzufahren, Hindernissen auszuweichen und den besten Weg zu ermitteln, sich durch die Anlage zu bewegen“, fügt Betts hinzu.

Wie auch immer die Zukunft der Automatisierung aussieht, sie wird weiterhin unterstützende Werkzeuge und Zubehör erfordern. Cobots und Roboter nutzen für ihre Aufgaben verschiedenste Endeffektoren, Saugnäpfe, Schweißbrenner, Bohrer und Schraubendreher, Laserköpfe und verschiedene andere Aufsätze, ohne die sie teure Briefbeschwerer wären.

So ist es auch mit AMRs. Diese selbstfahrenden Droiden sind in einigen Fällen mit Gelenkarmen ausgestattet, um Gegenstände aus Regalen zu greifen oder an einem Mülleimer festzuhängen, aber wie Carsten Sørensen betont, scheint eines der häufigsten Zubehörteile nichts anderes als ein Rollwagen zu sein.

Sørensen ist geschäftsführender Gesellschafter bei ROEQ ApS, einem MiR-Nachbarn und Teil des dänischen Robotik-Clusters auf der Insel Fünen. Im Jahr 2017 erkannte dieses Startup-Unternehmen einen Bedarf an Produkten, die die wachsende AMR-Produktreihe von MiR um zusätzliche Funktionen erweitern würden, und hat seitdem Wagen, Hebegeräte und Förderbänder für das Unternehmen und mehrere konkurrierende Marken entwickelt.

„Ein AMR ist sozusagen großartig darin, seinen Weg von Punkt A nach B zu finden“, sagt er. „Wir stellen Geräte bereit, die es zu einem noch nützlicheren Werkzeug machen.“

Ein Großteil dieser Ausrüstung besteht aus Rollenmodulen und Hebemodulen, die am AMR befestigt werden. Statt Waren direkt auf die Oberfläche des Roboters zu legen, bieten diese Module eine intelligente Schnittstelle, die – wie der Name schon sagt – über Rollen oder Hebevorrichtungen verfügt, die nicht nur die Ladung des AMR sichern und stützen, sondern auch mit dem Bordcomputer kommunizieren, um die Sicherheit zu erhöhen und zusätzliche Funktionen zu nutzen Funktionalität. Und wie bei allen Wagenlösungen des Unternehmens erhöhen diese die Tragfähigkeit des AMR – in einigen Fällen verdoppeln sie sie – und steigern gleichzeitig seinen Nutzen als Lieferfahrzeug erheblich.

Zubehör wird im weiteren Verlauf der Automatisierungsbranche ein entscheidender Aspekt sein und Roboter, Cobots und AMRs leistungsfähiger, flexibler und vor allem von Menschen akzeptiert machen, die möglicherweise Angst vor dem Verlust ihres Arbeitsplatzes haben. Wie die meisten, die an der Roboterrevolution teilgenommen haben, bestätigen werden, ist diese letzte Sorge unbedeutend. Es hat sich wiederholt gezeigt, dass Automatisierung das Wachstum und die Effizienz eines Unternehmens steigert, was zu mehr Sicherheit für seine Mitarbeiter und in den meisten Fällen zu zusätzlichen Beschäftigungsmöglichkeiten führt.

Verbinde dich mit uns