Warum kollaborative Roboter perfekt für High-Mix, Low-Volume Hersteller sind

Geschrieben von Andrew Peterson, NIST.

Kollaborative Roboter sind zunehmend attraktiv für Hersteller, die flexible Lösungen für ihren wachsenden Produktmix benötigen, aber möglicherweise nicht die Arbeitsauslastung oder Kapitalressourcen haben, um größere Investitionen in Automationssysteme zu rechtfertigen.

Diese kollaborativen Roboter, allgemein als „Cobots“ bezeichnet, können Aufgaben mit minimaler Programmierung ausführen und sich an Variationen in Teilposition und -größe anpassen. Menschen arbeiten Seite an Seite mit Cobots, um den Bedarf an kundenspezifischen Vorrichtungen zu reduzieren, die High-Mix, Low-Volume (HMLV) Arbeit ineffizient machen können. Cobots können auch dorthin gehen, wo die Arbeit auf dem Shopfloor ist.

Die Purdue Manufacturing Extension Partnership hat Hersteller identifiziert, die viel von der Cobot-Adoption profitieren können. Investitionen in kollaborative Roboter machen am meisten Sinn für:

• Hersteller mit 50 bis 500 Mitarbeitern mit einem Familien-Produktmix
• Inhaber, die eine schnelle Amortisationszeit bei Kapitaleinsätzen suchen (z. B. 6 Monate)
• Manager, die Schichten nicht besetzen können, aber Mitarbeiter auf wertsteigernde Positionen umsetzen können
• Operatoren mit repetitiven oder gefährlichen Jobs

Dank der Arbeit des Measurement Science for Manufacturing Robotics Program innerhalb des Engineering Laboratory (EL) des National Institute of Standards and Technology (NIST) sind kollaborative Roboter nun kleiner, leichter und für kleine und mittlere Hersteller (SMMs) einfacher zu integrieren und haben verbesserte Interoperabilität innerhalb von Arbeitszellen.

Cobot als Remote-Assistent für Shopfloor-Operatoren verstehen

Mensch-Roboter-Kollaboration wurde laut MIT-Forschung als 85 % produktiver befunden als entweder Menschen oder Roboter allein. Der Cobot agiert sehr ähnlich wie ein Assistent für den Mitarbeiter.

Reine Robotik erfordert unglaubliche Mengen an Programmierung und Sensoren, um die vielen möglichen Variablen abzudecken. Beispielsweise ist es weitaus kosteneffektiver, dass eine Person Teile zu einem Roboter für Unterbaugruppen oder Schweißen bringt und präsentiert, als den Roboter zu trainieren, anderswo in einer Anlage – mit all den Sicherheits- und Umweltfaktoren – Materialien zu holen und die Arbeit zu erledigen.

Cobots hingegen arbeiten mit Software für viele Maschinen und Anwendungen, was bedeutet, dass sie schnell umgerüstet werden können, um Flexibilität in den Betrieb zu bringen. Sie sind auch leicht, aber zuverlässig. Viele Cobots haben Garantien, die genug Betriebsstunden abdecken, um mehrere Jahre kontinuierlich zu laufen.

Die drei häufigsten Cobot-Typen sind:

1. Feststehender Sockel (Fixed-base) – oft ein einzelner Arm, der repetitive Arbeit mit Teilen und Werkzeugen verrichtet.
2. Mobil – besonders nützlich für Pick-and-Place-Aufgaben und schnelle Wechsel.
3. Tragbar (Wearable) – wie Exoskelette, die es dem Nutzer erlauben, die Vorteile des Menschseins mit der Kraft und Ausdauer einer Maschine zu kombinieren.

Kollaborative Roboter können für viele Anwendungen programmiert werden

Aufgaben variieren stark bei HMLV-Arbeit, was Herausforderungen für Produktivität und Overall Equipment Efficiency schafft. Aber HMLV-Arbeit beinhaltet oft noch monotone Routinen, die zu Fehlern und repetitiven Bewegungen führen können, die bei Arbeitern Verspannungen und Verletzungen verursachen.

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

• Maschinenbedienung (Machine Tending) – Dies ist der häufigste Cobot-Einsatz, der die repetitiven Aufgaben des Pick-and-Place von Teilen oder Werkzeugen ersetzt.
• Adaptive Montage (Adaptive Assembly) – Die Flexibilität eines Cobots erlaubt es, eine Schraube zu treiben, eine Schraube anzuziehen, ein Teil einzurasten, Klebstoff aufzutragen und mehr.
• Teile- und Produktinspektion – Roboter erfahren nicht die mentale Ermüdung, die menschliche Inspektionen limitiert, und können diese Aufgabe viel schneller erledigen, wenn sie mit mehreren Hochauflösungskameras und/oder Sensoren ausgestattet sind.
• Schweißen – Die Flexibilität von Cobots zeigt sich in ihrer zunehmend häufigen Nutzung für Punktschweißen und Lichtbogenschweißen. Es gibt einen schweren Mangel an zertifizierten Schweißern; erwarten Sie, dass diese Nutzung weiter zunimmt.
• Verpackung und Versand – Aufgaben reichen von Schrumpffolien-Anwendung über Teileverpackung bis Palettenbeladung. Cobots sind gute Kandidaten für schwere Hebearbeiten.

Die Vielseitigkeit von Cobots ist unter den attraktivsten Vorteilen für HMLV-Arbeit. Es ist wie einen Mitarbeiter zu haben, der viele verschiedene, oft unattraktive Aufgaben meistern kann.

Herausforderungen bei der Implementierung kollaborativer Roboter

NIST Labs arbeiten weiter an Uniformität für Cobots, damit Systeme scheinbar identischer Spezifikationen auf wiederholbare und sinnvolle Weise gemessen, evaluiert und verglichen werden können.

Elena Messina, Gruppenleiterin bei der NIST EL's Intelligent Systems Division, gibt diese Einblicke in Herausforderungen für vermehrte Cobot-Nutzung:

• SMMs kennen vielleicht Trends und potenzielle Vorteile von Robotik, zögern aber oft zu investieren ohne Gewissheit des Erfolgs.
• Selbst mit kommerziell verfügbaren Technologien können Hersteller auf ihre eigenen Ressourcen angewiesen sein, um zu bestimmen, ob ein kollaborativer Roboter tatsächlich wie erwartet performt. SMMs fehlt oft ein dedizierter Programmierer, und Programmierkomplexität variiert nach Cobot-OEMs.
• Es ist essenziell, ein klar definiertes Outcome zu haben, um ordnungsgemäße Integration und Implementierung zu erreichen. Andernfalls kann Integration mehr zu einem laufenden Kostenfaktor werden als erwartet.

Kollaborative Roboter haben auch Limitationen, einschließlich:

• Sie operieren oft langsamer als Standard-Automation.
• Viele Cobots haben begrenzte Traglast und Reichweite, obwohl einige Modelle diese Bereiche adressieren.
• Cobots für manche gefährlichen Anwendungen erfordern möglicherweise zusätzliche Sicherheitsinfrastruktur wie Käfige oder Area-Scanner.

IMEC kann Ihnen helfen, von Cobots zu profitieren

Hersteller können vom traditionellen robotischen Wertversprechen profitieren, das Cobots bieten – repetitive Aufgaben erledigen, die menschliche Arbeiter für komplexere Arbeit freisetzen. Zusätzlich können Cobots zu signifikanten Einsparungen im Vergleich zu Automationssystemen kommen und Hersteller für zukünftige Innovation positionieren.

Kollaborative Robotik kann eine einschüchternde Grenze für SMMs sein, besonders für jene, deren frühe Bemühungen mit Automation und digitalen Technologien nicht gut liefen. IMEC kann Sie durch den Prozess der Implementierung kollaborativer Roboter führen und Ihnen helfen, eine informierte Entscheidung über Ihre Investition zu treffen.

Originalartikel lesen.

---

Featured Events: I-SMART Webinar Series

IMEC, CIRAS und Purdue MEP haben sich zusammengetan, um eine KOSTENLOSE Webinar-Serie bereitzustellen, um Hersteller über Vorteile und Anwendungen fortschrittlicher Roboter- und Automationstechnologien in Fertigungsoperationen zu informieren.

Introduction to Collaborative Robots Webinar
13. August @ 10:00 Uhr
Highlights, wie Cobots Ihrem Unternehmen Wert hinzufügen, Produktivität steigern und Zuverlässigkeit verbessern können – wir lernen, wie diese Industrieroboter sicher mit und unter Ihren Mitarbeitern arbeiten.

What Robot is Right for Me? Webinar
27. August @ 11:30 Uhr
Ein einführender Leitfaden, um den richtigen Roboter für die richtige Anwendung in Ihrer Anlage zu wählen. Basierend auf Ihren Bedürfnissen, Maschinenfähigkeiten und Budget, lernen Sie, wie kollaborative und/oder industrielle Roboter Produktionseffizienz steigern können.

Autonomous Mobile Robots Webinar
8. September @ 14:00 Uhr
Diese Session wird die Fähigkeiten autonomer mobiler Roboter (AMRs) hervorheben, was sie tun können und wie sie sicher und autonom operieren.