Fortgeschrittene Robotik 101

Manufacturing Global taucht tief in die Anwendung fortschrittlicher Robotik in der Fertigungsindustrie ein

Im Vergleich zu ihren Gegenstücken – der konventionellen Robotik – bieten die Fähigkeiten der „fortgeschrittenen Robotik“ den Herstellern „überlegene Wahrnehmung, Integrierbarkeit, Anpassungsfähigkeit und Mobilität“. Diese Verbesserungen ermöglichen eine schnellere Einrichtung, Inbetriebnahme und Neukonfiguration sowie einen effizienteren und stabileren Betrieb“, erklärt BCG.

Daher setzen Hersteller, die die Strategien „Fabrik der Zukunft“ und „Industrie 4.0“ umsetzen, fortschrittliche Robotik als wesentlichen Bestandteil der fortschrittlichen Automatisierung ein. Diejenigen, die auf fortschrittliche Robotik setzen, profitieren von verbesserten Werksstrukturen und -prozessen, die die Produktivität und Flexibilität in der Fabrik und entlang der Lieferkette steigern. „Analysen haben ergeben, dass der Einsatz fortschrittlicher Roboter die Umwandlungskosten um bis zu 15 % senken kann, und die Kombination fortschrittlicher Robotik mit anderen Technologien, Prozessverbesserungen und strukturellen Layoutänderungen Einsparungen von bis zu 40 % erzielen kann“, bemerkt BCG.

Was macht die Robotik-Technologie also „fortgeschritten“?

BCG definiert fortschrittliche Automatisierung als „dezentralisierte Intelligenz, die es Geräten und Geräten ermöglicht, autonom Entscheidungen zu treffen und Maßnahmen zu ergreifen, ohne dass menschliches Eingreifen erforderlich ist.“ BCG fügt hinzu, dass die Technologie aus vier Kernelementen besteht: 

1. Ganzheitliche Datenmodelle (digitale Zwillinge) :Bereitstellen einer digitalen Darstellung von Produkten und des Produktionssystems. „Produktionsgeräte (wie fortschrittliche Roboter) können auf die Modelle zugreifen, um beispielsweise den erforderlichen Pfad spontan zu planen.“

2. Cloud-Edge-Infrastruktur: Rechenleistung und Speicher an die Ränder des Produktionsnetzwerks zu verlagern und so eine Brücke zwischen IT und Betriebstechnologie zu schlagen. „Er ermöglicht es Herstellern, Daten zu sammeln und sie zur Verarbeitung an Cloud-Dienste zu übertragen. Darüber hinaus ermöglicht es Prozesse auf dem Shopfloor, sich autonom an Umweltveränderungen anzupassen.“
3. Datenverarbeitungstechnologien: Daten unterschiedlicher Größe, Art und Geschwindigkeit in aussagekräftige Informationen umzuwandeln. „Jüngste Fortschritte in der Datenverarbeitungstechnologie ermöglichen es Herstellern, Prozesse (z. B. Bahnplanung) kontinuierlich zu optimieren.“
4. Workflow-Kontrollsystem: um alle Aufgaben zu synchronisieren, die Menschen oder Geräte ausführen. „Ein effizientes Management des gesamten Workflows erfordert die digitale Verbindung oder Integration von Maschinen und Menschen. Workflow-Steuerungssystemkonfigurationen werden sich wahrscheinlich von zentralisierten zu dezentralisierten Architekturen entwickeln.“

Warum sollten Hersteller fortschrittliche Robotik übernehmen?

Angesichts des aktuellen Marktwerts der fortschrittlichen Robotik in der Fertigung von insgesamt 16,6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020, der voraussichtlich um weitere 2 Milliarden US-Dollar auf 18,6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2021 steigen wird, ist klar, dass die Digitalisierung des Betriebs einen Mehrwert für globale Hersteller bietet.

Einige der vielen Vorteile, die sich aus der Einführung fortschrittlicher Robotik in der Fertigung ergeben, sind:

• Wahrnehmung: Im Vergleich zu herkömmlicher Robotik nutzen fortschrittliche Roboter die Verarbeitung natürlicher Sprache, Computer Vision und Sensoren, um Autonomie, Geschicklichkeit und Präzision zu verbessern. Infolgedessen kann fortschrittliche Robotik kompliziertere Aufgaben erledigen.
• Integrierbarkeit: Mit serviceorientierten Architekturen, verbesserter Konnektivität, Zugriff auf ganzheitliche Datenmodelle sowie Schnittstellen- und Programmierverbesserungen lässt sich fortschrittliche Robotik schneller einrichten und erfordert weniger Zeit, um Aufgaben auszuführen.
• Anpassungsfähigkeit: Fortschrittliche Datenverarbeitung und Cloud-Dienste ermöglichen es fortschrittlichen Robotern, zu lernen und sich autonom an Umgebungen anzupassen, um den Arbeitsablauf zu verbessern.
• Mobilität: Durch die Nutzung von maschinellem Lernen und Computer Vision ist die fortschrittliche Robotik in der Lage, sich autonom durch Umgebungen zu führen.
• Effizienz: Durch die Erweiterung fortschrittlicher Robotik zu komplexen Aufgaben können flexible Automatisierungen dazu beitragen, kostspielige Umrüstzeiten zu reduzieren und die Effizienz zu verbessern.
• Produktivität: Ähnlich wie Effizienz, mit erhöhter Flexibilität und Problemlösungsfähigkeiten in Echtzeit, kann fortschrittliche Robotik die Produktivität steigern.
• Sicherheit: Durch den Einsatz fortschrittlicher Sensoren und Kommunikation mit geringer Latenz wird die Sicherheit durch fortschrittliche Robotik erheblich verbessert, da sie ihre Umgebung besser verstehen und sich an Ereignisse anpassen und darauf reagieren können.
• Qualität: Durch die Verwendung von Netzwerkfreigabedaten reduziert fortschrittliche Robotik Silos, wodurch es einfacher wird, Qualitätsprobleme zu identifizieren und die Grundursache aufzuspüren.
• Agilität: Die sich unabhängig anpassende, fortschrittliche Robotik ermöglicht einen flexibleren Produktionsbetrieb ohne zeitaufwändige Vorbereitung.

Herausforderungen bei der Adoption überwinden

„Aus meiner Sicht ist hier die Kommunikation die zentrale Herausforderung – sowohl auf dem Shopfloor als auch zwischen dem Shopfloor und unterschiedlichen IT-Systemen. In der Fertigung muss die Konnektivität einerseits flexibel genug sein, um der Flexibilität der Roboter gerecht zu werden, andererseits muss sie stabil und sicher genug sein, um die industriellen Anwendungsfälle zu unterstützen. Roboter der Zukunft werden Daten direkt aus vielen verschiedenen Datensystemen beziehen, um ihre Aufgaben zu erfüllen; Dies stellt neue Anforderungen an die IT-Sicherheit, um sicherzustellen, dass die Konnektivität keinen neuen Bedrohungen ausgesetzt ist.

„Drahtlose Konnektivität ist der Schlüssel für die Kommunikation in der Werkstatt, um die erforderliche Flexibilität bereitzustellen, und ich sehe, dass 5G die perfekte Kombination aus Flexibilität, Stabilität und Sicherheit bietet. Wenn es um die IT-Sicherheit geht, halte ich es für wichtig, nicht zu versuchen, das vorhandene Büronetzwerk in die Fabrik zu erweitern, sondern ein separates Netzwerk aufzubauen, das für die Bedingungen und Bedürfnisse in der Fabrik optimiert ist“, sagte Sebastian Elmgren, Portfolio Manager für Intelligente Fertigung bei Ericsson.

Der Wert fortschrittlicher Robotik und die Rolle, die sie in der vernetzten Fabrik der Zukunft spielt

Da die meisten Hersteller die bedeutende Rolle erkannt haben, die fortschrittliche Robotik in der Fabrik der Zukunft spielen wird, wird erwartet, dass viele Funktionalitätstypen, einschließlich Multi-Speed-Nutzung, mobile Anwendungen und Robotik-Kitting, zunehmend an Bedeutung gewinnen werden. Laut BCG „bezeichnen etwa 70 % der Befragten diese Funktionen als sehr relevant für ihre zukünftige Produktion.“

Mit dem Potenzial, Fabrikprozesse zu transformieren, glauben die Hersteller, dass fortschrittliche Robotik das notwendige Werkzeug sein wird, um die zunehmende Komplexität in der Branche zu bewältigen. „Fortgeschrittene Robotik wird Flexibilität in automatisierte Prozesse bringen und es ermöglichen, das zu automatisieren, was vorher nicht automatisiert werden konnte, und damit die Massenanpassung von Produkten ermöglichen“, sagt Sebastian Elmgren, Portfolio Manager für Smart Manufacturing bei Ericsson.

Elmgren fügt seinen Kommentaren hinzu:„Ich sehe, dass fortschrittliche Robotik [in der Zukunft] mehr generische Fabriken eröffnen wird. Mit dem vollen Potenzial fortschrittlicher Robotik könnte eine Fabrik fast jedes Produkt herstellen. Dadurch werden produktspezifische Fabriken überflüssig, die Produktion näher an die Kunden verlagert und die Logistikketten verkürzt. Es würde auch die Messlatte für neue Unternehmen senken, mit der Produktion ihrer Produkte zu beginnen, und es ermöglichen, die Produktion als Dienstleistung zu kaufen, anstatt große Investitionen in spezielle Produktionsmittel zu tätigen.“

Da 52 % der Hersteller davon ausgehen, dass fortschrittliche Robotik „bis 2025 zu einem der wichtigsten Treiber der Produktivitätssteigerung wird“, finden sich aktuelle Anwendungen der Technologie größtenteils in Produktion, Logistik, Qualität und Wartung . „70 % [der Hersteller] erwarten, dass fortschrittliche Robotik bis 2025 zu einem sehr wichtigen Produktivitätstreiber in Produktion und Logistik wird. Die Teilnehmer erwarten auch erhebliche Produktivitätssteigerungen in den Bereichen Qualität und Wartung“, sagte BCG.

Best Practices für die Zukunft der Einführung von Robotik

Wenn es um die Einführung fortschrittlicher Robotik in einem Unternehmen geht, erklärt BCG, dass dies „über Kapitalinvestitionen hinausgeht“, und die Einführung fortschrittlicher Robotik viele Aspekte des Geschäftsmodells eines Fertigungsunternehmens beeinflusst.

„Um die Bandbreite der Entscheidungen zu adressieren, muss ein Unternehmen ein ganzheitliches Zielbild der Fabrik der Zukunft entwickeln. Diese Vision sollte die Implementierung mehrerer Automatisierungstechnologien umfassen, einschließlich fortschrittlicher Robotik“, kommentiert BCG.

Um zur erfolgreichen Einführung einer solchen Technologie zu führen, müssen Hersteller nicht nur Mengen, Losgrößen, Produktvariationen sowie Anlagenlayout und -prozesse identifizieren, sondern auch den geschäftlichen Kontext und die Auswirkungen der Implementierung einer solchen Technologie berücksichtigen, um eine klare und ganzheitliche Implementierung zu schaffen Fahrplan.

Hersteller sollten auch versuchen, organisatorische Kompetenzen aufzubauen und die Systemarchitektur zu entwerfen sowie Pilotprojekte zu testen und zusammenzuarbeiten, um erfolgreiche Lösungen in der Pilotphase schnell zu erweitern.

Myth Busters:Die drei häufigsten Missverständnisse über fortschrittliche Robotik 

(Sebastian Elmgren, Portfoliomanager für Smart Manufacturing bei Ericsson)

1. Das Hinzufügen fortschrittlicher Robotik zu meinen bestehenden Prozessen bringt mir alle Vorteile.

Nein, Sie müssen neue Arbeitsweisen finden, um alle Vorteile nutzen zu können.

2. Es geht nur um die Roboter.

Nein, Sie müssen an das gesamte System denken.

3. Es ist etwas für die Zukunft.

Nein, die Technologie ist heute da, um mit der Nutzung zu beginnen, und Sie sollten nicht warten.