Mensch und Roboter: So verändern Cobots die Zukunft der Produktion

Kollaborative Roboter prägen die Entwicklung der Automobilindustrie grundlegend: Sie arbeiten Seite an Seite mit Menschen, übernehmen körperlich anstrengende Aufgaben und steigern die Produktivität rund um die Uhr. Doch damit die maschinellen Mitarbeitenden effizient zu Werke gehen können, müssen die Rahmenbedingungen stimmen, meint Parth Joshi, Chief Product Officer bei einem Technologieunternehmen, das Lösungen für die Auftragsabwicklung entwickelt, mit denen Unternehmen Effizienzsteigerungen bei der Lagerung und Abholung von Waren erzielen können.

Bereits seit Jahrzehnten treibt die Autoindustrie die Automatisierung voran und die jüngste Schieflage in der Branche dürfte die Diskussionen um Effizienzsteigerung weiter befeuern. Auch der internationale Wettbewerb durch innovative Akteure, die seit Beginn stark auf Robotik setzen, bringt das Thema weiter ins Rollen. Die Autoindustrie ist inzwischen einer der Hauptabnehmer von Robotern: Allein im Jahr 2022 wurden 136.000 neue Einheiten installiert. Ein deutscher Automobilhersteller hat erst kürzlich humanoide Roboter in der Produktion eingeführt, die anstrengende Routinearbeiten übernehmen und ihre menschlichen Kollegen dadurch entlasten sollen.

Bei diesen und vielen weiteren Robotern, die aktuell eingesetzt werden, handelt es sich um kollaborative Roboter oder sogenannte Cobots. Sie sind darauf trainiert, zusammen mit Menschen in der Produktion zu arbeiten und sie vor allem bei anstrengenden Handgriffen zu unterstützen. Ein US-amerikanischer Automobilhersteller hat weltweit gesehen bereits mehr als 100 Cobots im Einsatz. Sie prägen die Zukunft der Produktion maßgeblich – und wir werden in den nächsten Jahren ein noch stärkeres Wachstum über deren Einsatz beobachten. Doch warum eigentlich? Wo liegen die besonderen Vorteile dieser speziellen Roboter?

Vorteile und Herausforderungen von Cobots

Anders als traditionelle Industrieroboter sind Cobots nicht durch Schutzeinrichtungen von Menschen getrennt. Speziell entwickelte Sensoren stellen dabei sicher, dass es nicht zu Verletzungen von Mitarbeitenden kommt. Sie sind beweglich und können flexibel in der Produktion unterstützen, indem sie beispielsweise schwere Teile heben oder als „dritte Hand“ beim Schweißen assistieren. Cobots glänzen bei der Erledigung sich wiederholender Aufgaben. Auch wenn sie langsamer sind als Menschen, sorgen sie durch ihre Fähigkeit, rund um die Uhr zu arbeiten, für eine 24/7-Produktivität, die die Gesamteffizienz erheblich steigern kann.

Zudem bieten moderne Cobots fortschrittliche KI-gestützte Lernfähigkeiten, wodurch sie sich schnell an neue Aufgaben anpassen und kontinuierlich optimieren können. Das macht sie besonders wertvoll in flexiblen Produktionsumgebungen, in denen schnelle Umstellungen erforderlich sind. Darüber hinaus ermöglichen Cloud-gestützte Systeme eine zentrale Steuerung mehrerer Roboter, was Effizienzsteigerungen und eine bessere Koordination in großen Fertigungsanlagen fördert.

Allerdings birgt die Integration von Robotern in bestehende Systeme auch einige technische und betriebliche Hürden. Dazu gehört unter anderem die Notwendigkeit, Systeme und Infrastrukturen zu aktualisieren, um die Robotik zu unterstützen, sowie Mitarbeitende für die Wartung neuer Systeme zu schulen und Arbeitsabläufe neu zu gestalten, um automatisierte Lösungen zu ermöglichen. Die Bewältigung dieses Wandels erfordert eine durchdachte Planung, eine klare Kommunikation über die Vorteile und – was vielleicht am wichtigsten ist – Schulungsprogramme, die den Mitarbeitenden helfen, sicher mit Cobots in Fertigungs- und Montageumgebungen zu arbeiten.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Cybersicherheit: Da viele Cobots in vernetzten Systemen arbeiten, besteht ein potenzielles Risiko für Datenlecks oder Angriffe auf Produktionssysteme. Unternehmen müssen daher in sichere Netzwerke, verschlüsselte Datenübertragung und Zugriffskontrollen investieren, um den Schutz sensibler Produktionsdaten zu gewährleisten.

Integration in die Fertigung

Zunächst sollten Unternehmen die bestehenden Produktionsprozesse analysieren, um Aufgaben zu identifizieren, die sich gut für die Automatisierung mit Cobots eignen. Dazu gehören Aufgaben mittlerer Komplexität, wie beispielsweise repetitive, körperlich belastende oder fehleranfällige Tätigkeiten. Aufgaben, die eine hohe Präzision oder komplizierte Bewegungen erfordern, sollten vorab auf ihre Machbarkeit hin untersucht und getestet werden.

Auch wenn Cobots prinzipiell als sicher gelten, ist eine Risikoanalyse nach den entsprechenden Normen (z. B. ISO/TS 15066) unerlässlich. Diese Analyse umfasst die Bewertung potenzieller Kollisionen und deren Folgen sowie die Geschwindigkeit und Kraft, mit der die Roboter arbeiten. In manchen Fällen können auch zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen wie Lichtschranken oder Sensoren erforderlich sein, um das Risiko für menschliche Mitarbeitende so weit wie möglich zu verringern.

Der Faktor Mensch sollte generell beim Einsatz von Robotik und Automatisierung nicht vernachlässigt werden. Mitarbeitende sollten gründlich in der Bedienung und Wartung der Cobots geschult werden, um Verletzungen und Schäden zu vermeiden. Zudem besteht bei Automatisierungsbestrebungen immer die Gefahr, dass es zu einer ablehnenden Haltung von Mitarbeitenden kommen kann, da sie um die eigenen Arbeitsplätze fürchten. Eine offene Kommunikation über die Rolle der Cobots und den Mehrwert für die Mitarbeitenden kann helfen, Vertrauen zu schaffen und die Akzeptanz zu fördern.

Nicht zuletzt sollten auch die Lagerhaltung und Intralogistik an die Situation angepasst werden. Wenn die Produktion dank der Roboter effizienter erfolgt, muss auch die Material- und Teileversorgung an den einzelnen Arbeitsplätzen mitwachsen. Dies ist ein guter Ansatzpunkt, um Automatisierung weiterzudenken. Automatische Lager- und Kommissioniersysteme (AS/RS) setzen hier neue Maßstäbe, indem sie nicht nur für die effiziente Lagerung und Entnahme sperriger und schwerer Teile optimiert sind, sondern auch den Materialfluss erheblich beschleunigen. Diese Systeme sind ideal für die Optimierung von Materialentnahmeprozessen für Produktionslinien und die Vorbereitung von Ersatzteilbestellungen für die interne und externe Abwicklung. Eine besonders effiziente Form der Lagerautomatisierung stellt das sogenannte Cube Storage Prinzip dar. Dabei nehmen Standardisierte Behälter (Bins) die Waren auf und werden in einem Grid automatisch übereinandergestapelt. Auf dem Grid bewegen sich Roboter, die angeforderte Bins an ein Terminal transportieren, wo sie von Mitarbeitenden in Empfang genommen werden können. Durch diesen innovativen Ansatz wird nicht nur der verfügbare Lagerraum maximal genutzt, sondern auch der Zugriff auf benötigte Materialien drastisch beschleunigt. Die Kombination aus AS/RS und Cube Storage ermöglicht eine nahtlose Integration in bestehende Produktionsabläufe und trägt entscheidend zur Leistungsfähigkeit bei. So kann die Grundfläche im Lager optimal genutzt werden und die Fläche, die sonst für Transportwege freigehalten werden müsste, kann effizient als Lagerraum geplant werden.

Fazit

Cobots treiben die Zukunft der Produktion voran, da sie Mensch und Maschine effizient zusammenarbeiten lassen. Sie steigern die Produktivität durch einen kontinuierlichen Betrieb, entlasten Mitarbeitende bei körperlich anspruchsvollen Aufgaben und optimieren Prozesse in Produktion und Logistik. Ihre erfolgreiche Integration erfordert jedoch sorgfältige Planung, eine entsprechende Schulung der Belegschaft und eine offene Kommunikation. Mit einer ganzheitlichen Betrachtung der Produktionskette – von der Fertigung bis hin zur Lagerlogistik – können Unternehmen das volle Potenzial der Automatisierung ausschöpfen.