Die produzierende Industrie wandelt sich. Die Massenproduktion weicht immer mehr einem variablen Produktmix mit geringen Stückzahlen und hoher Diversität. Dementsprechend flexibel muss auch die Fabrik der Zukunft gestaltet sein. Der Einsatz von Robotern ist dabei unumgänglich. „Das zeigt auch das gestiegene Interesse an Robotik in vielen Branchen: So sind Roboter vermehrt in der Logistik, dem Gesundheitswesen oder der Lebensmittel- und Getränkeindustrie im Einsatz. Dabei sind besonders integrierte Automatisierungslösungen gefragt, den Unternehmen eine hohe Flexibilität, Produktivität, Qualität und ein einfaches Handling bieten“, betont Jörg Reger, Leiter des ABB-Geschäftsbereichs Robotik und Fertigungsautomation in Deutschland.
Um auch Mittelständlern den Weg in die Robotik zu ebnen, müssen sich robotergestützte Anlagen einfach konzipieren, implementieren und bedienen lassen. Gleichzeitig gilt es für die Anbieter, dem gesteigerten Bedarf nach Mensch-Roboter-Kollaborationen (MRK) sowie digitalen Lösungen Rechnung zu tragen.
Einfacher planen und bedienen
Keine Frage, wer in Zukunft vorne mitspielen will, muss seine Kunden stets im Auge haben. Stetig ändernde Wünsche und wechselnde Nachfrage sind wichtige Parameter, auf die die Fabrik der Zukunft dynamisch reagieren muss. Unternehmen setzen folglich verstärkt auf Lösungen, die ihnen eine flexible Produktion ermöglichen. Darunter: die Programmiersoftware Robotstudio von ABB sowie kollaborative Roboter. Damit gelingt der Umstieg auf die flexible Fabrik der Zukunft.
Bereits die Inbetriebnahme einer robotergestützten Anlage gestaltet sich vielerorts noch als Herausforderung. Roboter- und SPS-Programmierer sind dabei meist auf Fernabstimmung via E-Mail und Telefon angewiesen. Dies birgt ein gewisses Fehlerpotenzial, da sich erst mit Inbetriebnahme der Anlage feststellen lässt, ob alle relevanten Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sind.
Virtuelle Inbetriebnahme
Robotstudio, die Simulations- und Offline-Programmiersoftware von ABB, ermöglicht dagegen eine virtuelle Inbetriebnahme von automatisierten Produktionsanlagen mithilfe einer vollständigen digitalen Nachbildung – einem digitalen Zwilling. Mit dem Offline-Programmiertool können Nutzer komplette Anlagen und Systeme in einer virtuellen 3D-Umgebung erstellen, simulieren und testen.
Dank des digitalen Zwillings können sie schnell und unkompliziert auf sich ändernde Bedingungen reagieren. Dabei ist es auch möglich, mittels Virtual Reality über verschiedene Standorte hinweg zusammenzuarbeiten und den digitalen Zwilling der Anlage neu auszurichten. Veränderungen können so effizient umgesetzt und Fehler minimiert werden.
Flexibel mit kollaborativem Roboter
Auch kollaborative Roboter wie Yumi von ABB helfen dabei, die Produktion schnell und situationsbedingt an neue Anforderungen anzupassen. Auf diese Weise kann eine konstant hohe Qualität gesichert und kostengünstig produziert werden. Die intuitive Funktionsweise von Yumi mit Lead-Through-Programming und Wizard Easy Programming ermöglicht eine Roboterprogrammierung ganz ohne Programmierkenntnisse. Der Mitarbeiter führt den Roboterarm an die gewünschten Positionen und speichert diese über eine grafische Benutzeroberfläche ab. Befehle wie „Greifer auf/zu“ lassen sich mit wenigen Klicks bzw. per Drag & Drop hinzufügen. Roboter werden in der Fabrik der Zukunft damit noch flexibler, zuverlässiger und intuitiver zu bedienen sein.
Besonders kleine und mittelständische Unternehmen können von der Skalierbarkeit der Robotik profitieren und ihre Flexibilität nutzen, um ihre globale Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. „Dabei gibt es allerdings nach wie vor Einstiegshürden, wie die Sicherheitsinfrastruktur. Herkömmliche Roboter benötigen aufwendig installierte Zellen mit Schutzzäunen, Lichtschranken und Co., damit die Sicherheit im Betrieb gewährleistet ist“, weiß Jörg Reger. Kollaborative Roboter der Yumi-Familie von ABB sind dagegen schon von Werk aus auf Sicherheit für den Werker ausgelegt.
Sicherer Robotereinsatz
Mithilfe der sicherheitszertifizierten Software Safemove2 ist es möglich, jeden Roboter in eine kollaborative Anwendung zu integrieren. Die Steuerung lässt den Roboter hierbei ausschließlich in vorher festgelegten Räumen agieren. Das System schafft damit die Voraussetzungen, Menschen mit Industrierobotern sicher interagieren zu lassen, ohne dass weitere aufwendige Schutzmaßnahmen notwendig sind. Je näher ein Mitarbeiter dem Roboter kommt, desto mehr drosselt das System dessen Geschwindigkeit – bis hin zum vollständigen Stillstand. Dies geschieht unter Berücksichtigung der Maschinenrichtlinie 2006/47/EG in Verbindung mit der DIN ISO 12100.
Ein Modell, wie eine effiziente, präzise und vor allem sichere Mensch-Roboter-Kollaboration in Laboren aussehen kann, wird aktuell im globalen Health Care Hub auf dem Campus des Texas Medical Center (TMC) in Houston, Texas, entwickelt. Der mobile Yumi-Roboter soll medizinisches Fachpersonal und Laborkräfte etwa bei der Laborarbeit und logistischen Aufgaben im Krankenhaus unterstützen. Dafür ist er in der Lage, seine menschlichen Kolleginnen und Kollegen selbstständig zu erkennen, um sie herum zu navigieren und damit Gefahrensituationen zu vermeiden. Der Roboter kann potenziell ein breites Spektrum an Aufgaben übernehmen, unter anderem Medikamente vorbereiten, Zentrifugen be- und entladen, pipettieren, mit Flüssigkeiten umgehen sowie Reagenzgläser aufnehmen und sortieren.
Während herkömmliche Instandhaltungskonzepte starre Wartungsintervalle vorsehen, bietet ABB mit ABB Ability Connected Services die Möglichkeit, den Ist-Zustand eines oder mehrere Roboter in Echtzeit zu überwachen und dadurch frühzeitig zu reagieren. Die Basis dafür bilden in der Cloud gesammelte Daten. So lassen sich Ausfälle, aber auch nicht notwendige Instandhaltungsarbeiten, vermeiden. Damit erzielen Anwender bei ihren Robotern bis zu 25 % weniger Störungen und können die Reaktions- und Behebungszeit bei Problemen um bis zu 60 % senken.
Digitale Lösungen
Gleichzeitig werden Maintenance-Strategie und Serviceeinsätze effizienter gestaltet und Aktivitäten so priorisiert, dass Produktionsprozesse produktiv und verfügbar bleiben. Darüber hinaus hilft ABB Ability Connected Services, Roboter zu identifizieren, die sich für eine zweite Laufzeit eignen oder ausgetauscht werden müssen. Das ist sowohl für kleine und mittelständische Anwender hilfreich, die sich auf einen einzigen oder wenige Roboter verlassen, als auch für größere Unternehmen, die den Einsatz von Hunderten von Robotern an mehreren Standorten optimieren wollen.
Auch Künstliche Intelligenz (KI) wird für Robotiklösungen immer wichtiger. Für die Entwicklung von KI-Automatisierungslösungen arbeitet ABB mit dem Start-up Covariant zusammen. Eine erste Lösung, eine autonome Greifanwendung zur Auftragsabwicklung in Logistikzentren, ist bereits im Einsatz. Der intelligente Roboter ist dabei in der Lage, Aufgaben selbstständig zu erledigen, die für herkömmlich programmierte Roboter zu komplex sind. Dank einer von Covariant entwickelten Software kann der Roboter mittels „Reinforcement Learning“ die Anzahl der Artikel, die er greifen kann, außerdem stetig erweitern. Dabei führt der Roboter bis zu 25 Picks in einer Minute sicher und eigenständig durch.
Fazit: wettbewerbsfähig bleiben
Die Fabrik der Zukunft muss flexibler sein als je zuvor, um Produktionsprozesse schnell und effizient an sich stetig wandelnde Nachfragen anpassen zu können. „Durch Anwendungen, die einfache Bedienbarkeit, effiziente Inbetriebnahme und eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration ermöglichen, werden Automatisierungslösungen auch für Mittelständler immer attraktiver. So bleiben die Betriebe wettbewerbsfähig, können investieren und Arbeitsplätze sichern“, resümiert Jörg Reger. „Gerade in wirtschaftlich schwierigen Zeiten wie diesen ist es wichtig, dass die Unternehmen weiterhin in Deutschland produzieren und lokale Lieferketten sichern. Mit unseren Lösungen helfen wir ihnen, diese Anforderungen zu meistern – heute und morgen.“
ABB Automation GmbH; Geschäftsbereich Robotik & Fertigungsautomation
Grüner Weg 6
61169 Friedberg / Hessen
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