High-Mix-/Low-Volume-Hersteller sind ein Sweet Spot für kollaborative Roboter

Kollaborative Roboter werden immer attraktiver für Hersteller, die flexible Lösungen für ihren wachsenden Produktmix benötigen, aber möglicherweise nicht über den Arbeitsumfang oder die Kapitalressourcen verfügen, die erforderlich sind, um größere Investitionen in Automatisierungssysteme zu rechtfertigen.

Diese kollaborativen Roboter, die allgemein als „Cobots“ bezeichnet werden, können Aufgaben mit minimalem Programmieraufwand ausführen und sich an Variationen in Position und Größe der Teile anpassen. Menschen arbeiten Seite an Seite mit Cobots, um den Bedarf an kundenspezifischen Vorrichtungen zu reduzieren, die High-Mix-Low-Volume-Arbeiten (HMLV) ineffizient machen können. Cobots können auch dorthin gehen, wo die Arbeit in der Werkstatt stattfindet.

Die Purdue Manufacturing Extension Partnership hat Hersteller identifiziert, die von der Einführung von Cobots viel zu gewinnen haben. Die Investition in kollaborative Roboter kann am sinnvollsten sein für:

• Hersteller von 50 bis 500 Mitarbeitern mit einem Familienproduktmix
• Eigentümer, die eine schnelle Amortisationszeit für Kapitalanlagen suchen (z. B. 6 Monate)
• Manager, die keine Schichten besetzen können, aber Mitarbeiter in höherwertige Positionen einsetzen können
• Betreiber mit sich wiederholenden oder gefährlichen Jobs

Teilweise dank der Arbeit des Programms Measurement Science for Manufacturing Robotics innerhalb des Engineering Laboratory (EL) des National Institute of Standards and Technology (NIST) sind kollaborative Roboter jetzt kleiner, leichter und einfacher für kleine und mittlere Hersteller (SMMs). ) zur Integration und verbesserten Interoperabilität innerhalb von Arbeitszellen.

Stellen Sie sich einen Cobot als Remote Assistant für einen Shopfloor-Betreiber vor

Die Mensch-Roboter-Kollaboration hat sich laut MIT-Forschung als 85 Prozent produktiver erwiesen als allein arbeitende Menschen oder Roboter. Der Cobot funktioniert ähnlich wie ein Assistent für den Mitarbeiter.

Reine Robotik erfordert unglaublich viel Programmierung und Sensoren, um die vielen möglichen Variablen zu berücksichtigen. Es ist beispielsweise für eine Person weitaus kostengünstiger, einem Roboter Teile zur Unterbaugruppe oder zum Schweißen vorzulegen, als dem Roboter beizubringen, woanders in einer Einrichtung zu arbeiten – mit allen damit verbundenen Sicherheits- und Umweltfaktoren – Material zu sammeln und zu tun den Job.

Cobots hingegen arbeiten mit Software für viele Maschinen und Anwendungen, was bedeutet, dass sie schnell neu eingesetzt werden können, um den Betrieb flexibler zu machen. Sie sind auch leicht, aber zuverlässig. Viele Cobots haben Garantien, die genügend Betriebsstunden für mehrere Jahre ausmachen.

Die drei häufigsten Arten von Cobots sind:

1. Feste Basis – oft ein einzelner Arm, der sich wiederholende Arbeiten mit Teilen und Werkzeugen verrichtet.
2. Mobil – besonders nützlich für Pick-and-Place-Aufgaben und schnelle Umrüstungen.
3. Tragbar – wie Exoskelette, die es dem Benutzer ermöglichen, die Vorteile des Menschseins sowie die Kraft und Ausdauer einer Maschine zu nutzen.

Kollaborative Roboter können für viele Anwendungen programmiert werden

Die Aufgaben variieren stark bei HMLV-Arbeiten, was Herausforderungen für die Produktivität und die Gesamteffizienz der Ausrüstung mit sich bringt. Aber die HMLV-Arbeit beinhaltet oft immer noch eintönige Routinen, die zu Fehlern und sich wiederholenden Bewegungen führen können, die für die Arbeiter Belastungen und Verletzungen verursachen können.

Zu den vielen Anwendungen, für die kollaborative Roboter in HMLV-Shops eingesetzt werden, gehören:

• Maschinenwartung – Dies ist die häufigste Verwendung von Cobots und ersetzt die sich wiederholenden Aufgaben des Aufnehmens und Platzierens von Teilen oder Werkzeugen.
• Adaptive Assembly – Die Flexibilität eines Cobots ermöglicht es, eine Schraube anzutreiben, eine Schraube festzuziehen, ein Teil einzurasten, Klebstoffe aufzutragen und vieles mehr.
• Inspizieren von Teilen und Produkten –  Roboter erleben nicht die geistige Ermüdung, die menschliche Inspektionen einschränkt, und Roboter können diese Aufgabe viel schneller erledigen, wenn sie mit mehreren hochauflösenden Kameras und/oder Sensoren ausgestattet sind.
• Schweißen – Die Flexibilität von Cobots zeigt sich in ihrem immer häufigeren Einsatz beim Punkt- und Lichtbogenschweißen. Es gibt einen großen Mangel an zertifizierten Schweißern; erwarten, dass diese Nutzung weiter zunehmen wird.
• Verpackung und Versand – Die Aufgaben reichen vom Anbringen von Schrumpffolie über das Verpacken von Teilen bis hin zum Beladen von Paletten. Cobots sind gute Kandidaten für schwere Hebeaufgaben.

Die Vielseitigkeit von Cobots gehört zu den attraktivsten Vorteilen für HMLV-Arbeiten. Es ist, als hätte man einen Mitarbeiter, der viele verschiedene, oft unattraktive Aufgaben meistert.

Herausforderungen bei der Implementierung kollaborativer Roboter

NIST Labs arbeiten weiterhin an der Einheitlichkeit für Cobots, damit Systeme mit scheinbar identischen Spezifikationen wiederholbar und aussagekräftig gemessen, bewertet und verglichen werden können.

Elena Messina, Gruppenleiterin in der Abteilung Intelligent Systems des NIST EL, bietet diese Einblicke in die Herausforderungen für den verstärkten Einsatz von Cobots:

• KMU sind sich der Trends und potenziellen Vorteile der Robotik bewusst, zögern jedoch oft, ohne Erfolgsgarantie zu investieren.
• Selbst bei kommerziell verfügbaren Technologien können Hersteller ihren eigenen Ressourcen überlassen bleiben, um zu bestimmen, ob ein kollaborativer Roboter tatsächlich die erwartete Leistung erbringt. SMMs kann ein dedizierter Programmierer fehlen, und die Komplexität der Programmierung variiert je nach Cobot-OEM.
• Es ist wichtig, ein klar definiertes Ergebnis zu erzielen, um eine ordnungsgemäße Integration und Implementierung zu erreichen. Andernfalls kann die Integration zu einem höheren Daueraufwand werden als erwartet.

Kollaborative Roboter haben auch Einschränkungen, darunter:

• Sie arbeiten oft mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Standardautomatisierung.
• Viele Cobots haben eine begrenzte Nutzlastkapazität und Reichweite, obwohl einige Modelle verfügbar sind, die diese Bereiche abdecken.
• Cobots für einige gefährliche Anwendungen erfordern möglicherweise zusätzliche Sicherheitsinfrastruktur wie Käfige oder Bereichsscanner.

MEP-Zentren können Ihnen helfen, von Cobots zu profitieren

Hersteller können von dem traditionellen Leistungsversprechen der Roboter profitieren, das Cobots bieten – indem sie sich wiederholende Aufgaben erledigen, die menschliche Arbeiter für komplexere Arbeiten freisetzen. Darüber hinaus können Cobots im Vergleich zu Automatisierungssystemen erhebliche Einsparungen erzielen und Hersteller für zukünftige Innovationen positionieren.

Kollaborative Robotik kann für SMMs eine einschüchternde Grenze sein, insbesondere für diejenigen, deren frühe Bemühungen mit Automatisierung und digitalen Technologien nicht gut liefen. Ihr lokales MEP-Center kann Sie durch den Prozess der Implementierung kollaborativer Roboter führen und Ihnen helfen, eine fundierte Entscheidung über Ihre Investition zu treffen.