Ist MRK nur ein Hype oder ein wirkliches Erfolgsmodell für die Automobilindustrie? Christoph Hock von Kuka informiert.
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Ist MRK ein Erfolgsmodell für die Automobilindustrie?

Einen tieferen Einblick in das Thema Mensch-Roboter-Kollaboration in der Automobilindustrie gibt Christoph Hock, Leiter MRK bei Kuka Systems.

Die Automobilindustrie ist ein Vorreiter der Automatisierung, doch trifft dies auch im Hinblick auf MRK zu? Laut Umfragen scheint sie bei den Autobauern auf den ersten Blick sehr beliebt zu sein, doch es gibt auch Skeptiker. Christoph Hock, Kuka Systems Leiter MRK, geht im Folgenden der Frage nach, ob MRK nur ein Hype ist – oder doch mehr kann.

Status Quo: Wie ist MRK in der Automobilindustrie bereits etabliert?

In fast allen Bereichen der Automobilproduktion finden sich MRK-Applikationen wieder, allerdings sind diese thematisch weit verstreut. Viele Automobilhersteller haben die Technologie inzwischen getestet und für sich erfolgreiche Anwendungen implementiert. Die absolute Anzahl der Applikationen ist jedoch geringer als man vor Jahren prognostiziert hat. „Die Euphorie glich einer „MRK-Revolution“ und dementsprechend hoch lag auch die Erwartungshaltung an die neue Technik.“

Inzwischen ist die Technik einen Schritt weiter und die Planungsprämissen bzw. Randbedingungen, die zu einer erfolgreichen MRK-Applikation führen, sind bekannt. Basierend auf der langjährigen Erfahrung, die Kuka in diesem Bereich hat, darf man durchaus die Frage stellen ob wir beim Thema „MRK“ überhaupt noch von einer Innovation sprechen oder ob wir es bereits mit einer erprobten Technik zu tun haben.

Dynamischer Cobot-Markt

Gleichzeitig ist es eindrucksvoll wie viele neue Cobot-Hersteller in den letzten zwei Jahren auf den Markt gedrängt sind, inzwischen gibt es über 150 verschiedene Modelle von rund 50 Herstellern. Hinzu kommen die Weiterentwicklungen der Roboterhersteller, die den sicheren (MRK-)Einsatz größerer Industrieroboter anstreben. Sowie Unternehmen, die sich auf sichere Schutzhäute fokussieren, um auf diese Weise klassische Industrieroboter zum koexistenten oder kollaborativen Einsatz zu befähigen. Auch die externen Sicherheitseinrichtungen zum Überwachen des Roboterumfeldes entwickeln sich rasch weiter und werden immer präziser und intelligenter. Neben den klassischen Scannern gibt es inzwischen beispielsweise auch sichere Radartechnik für den Anlagenbau.

Einfach und unkompliziert muss es sein

Wichtig ist, dass es trotz all der Möglichkeiten in der Umsetzung nicht zu kompliziert wird und dies erfordert meist ein gutes Engineering – oder Abstriche hinsichtlich der tatsächlichen „Mensch-Roboter-Kollaboration“.

Die aktuelle Wirtschaftslage lässt zwar auch den Cobot-Absatz deutlich sinken, aber eine positive Prognose ist sehr wahrscheinlich. Der Trend hin zu Cobots ist somit ganz klar erkennbar. Bei Cobots geht es aber nicht nur um die Möglichkeiten der Zusammenarbeit, sondern auch um die Einfachheit von Bedienung und Programmierung und die schnellen Einrichtungsmöglichkeiten.

In welchen Arbeitsbereichen wurde MRK schon etabliert?

Das Einsatzfeld von Cobots oder offen gestalteten Anlagen ist sehr vielfältig. Erfolgreiche Applikationen entstehen immer dort, wo die Aufgabe und Peripherie ohne größere Anpassungen „MRK-gerecht“ ausgelegt werden können:

  • In der Qualitätssicherung: Hier kann durch den Einsatz entsprechender Sensor-köpfe häufig kontaktlos gearbeitet werden.
  • Beim Kleben: spielen die Prozessparameter und die damit einhergehenden geringen Geschwindigkeiten einer kollaborativen Anlagentechnik in die Karten.
  • Beim Schrauben: Auch beim Schrauben gibt es solche Synergien: Während des Schraubvorgang selbst wird das Werkzeug praktisch nicht bewegt. Bei vorgesteckten Schrauben entfällt zudem der „Pick & Place“ Prozess. Das wirkt sich positiv auf die Taktzeit aus und auf eine kostenintensive Zuführtechnik kann verzichtet werden.

Wo bestehen noch Möglichkeiten?

Die Kombination der genannten Prozesse findet sich in der Endmontage und deren Aufrüstlinien wieder. In diesem Bereich ist der Automatisierungsgrad noch verhältnismäßig gering und durch weitere Einsatzmöglichkeiten ausbaufähig. Meist liegt dort die planerische Prämisse auf dem „Fließbetrieb“ oder auch als „Assembly in Motion“ bekannt. Bei einer Automatisierung im Fließbetrieb müssen jedoch verschiedene Nebenbedingungen betrachtet werden, die im stationären Taktbetrieb entfallen würden.

Was für technologische Hürden gilt es zu bewältigen?

Die technologischen Herausforderungen für eine Automatisierung des Fließbetriebs sind prinzipiell gelöst. Für den Kuka LBR iiwa kann beispielsweise mit der „Assembly in Motion“ Technology (AIM) das komplette Funktionsspektrum ähnlich einem stationären Betrieb realisiert werden, MRK-Sicherheit und Sensitivität bleiben dabei erhalten. Auch für klassische Industrieroboter kann mittels „ConveyorTec“ der Fließbetrieb automatisiert werden.

Genauso wichtig wie die Verfügbarkeit dieser Technologie ist die Frage nach der Bauteillage und dem tatsächlichen Arbeitspunkt des Roboters. Fließbänder laufen nur in der Theorie mit einer konstanten Geschwindigkeit und beim Einsatz von fahrerlosen Transportfahrzeugen (kurz FTF) kommen neben verschiedenen Geschwindigkeiten auch leichte Verdrehungen oder ein Positionsversatz vor. Mittels Sensitivität des Roboters und entsprechender Kamera- und Sensortechnik lässt sich dies problemlos umsetzen.

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Und wie sieht es mit der Wirtschaftlichkeit aus?

Die Frage nach der technologischen Herausforderung ist im Moment mehr eine Frage nach der Wirtschaftlichkeit. Wie viel Technik muss für einen stabilen und sicheren Prozess investiert werden und wie lange dauert die Inbetriebnahme dieser Systeme? Rechnet sich die Automatisierung dann noch? Zudem müssen auch organisatorische Hürden berücksichtigt werden.

Viele große Automobilisten ziehen für „Cobots“ die gleichen Anforderungen, Spezifikationen und Instandhaltungsrichtlinien wie für klassische Industrieroboter heran. Jedoch nicht für jede Applikation scheint diese Herangehensweise zeitgemäß. Die Kon-equenz ist, dass die preisliche Gestaltung von Cobot-Applikationen allein durch die vorgegebene Peripherie – insbesondere hinsichtlich ihrer Vorgaben der Steuerungstechnik – der eigentlichen Anforderung kaum gerecht wird. Die Anlagentechnik muss einfach und verständlich sein und viele Cobot-Hersteller haben bewiesen, dass dies möglich ist.

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Zukunftsaussichten: Welche möglichen Weiterentwicklungen sieht Kuka?

Wie bereits zuvor erwähnt, wird die Nachfrage nach Cobots mit einer Erholung der Wirtschaftssituation wieder deutlich an Fahrt aufnehmen. Die Gerätepreise werden kontinuierlich geringer und dies bei gleichzeitig stetiger Verbesserung der Technik. Moderne Tools wie „Machine Learning“ können zudem dazu beitragen, den hohen Anforderungen an technischen Verfügbarkeiten von Robotern und Applikationen in der Industrie gerecht zu werden. Voraussetzung hierfür ist die Möglichkeit auf fertige Bausteine zurückgreifen zu können, die dann für den jeweiligen Anwendungsfall nur noch parametriert werden müssen.

Welche Entwicklungen zeigt der Markt?

Aktuell stellen wir im Markt eine hohe Nachfrage nach fahrerlosen Transportsystemen (FTS) fest. Ganz klar zielen die Automobilhersteller auf eine möglichst flexible Fertigungsstrategie ab. Der Einsatz von FTS ermöglicht den Aufbau flexibler Fertigungszellen. Das höchste Maß an Flexibilität wäre mit der Umsetzung der Kuka-Matrix-Produktion erreicht. Sie kann durch konfigurierbare Produktionszellen, den Teile- und Werkzeugtransport mittels fahrerloser Transportfahrzeuge und die Trennung von Lo-gistik und Produktion zum entscheidenden Wettbewerbsvorteil werden.

Digitalisierung und Datenaustausch sind die Voraussetzung

In den kommenden Jahren werden wir sicherlich Mischformen aus klassischen Linien und teilweise flexibler Produktionsbereiche sehen. Sollte sich das Konzept flexibler Fertigungszellen durchsetzen, kann dies die Komplexität einer robotergestützten Automatisierung reduzieren. In diesem Szenario ist ein hoher Grad an Digitalisierung und ein enger Datenaustausch mit Logistik und Produktionssteuerung erforderlich.

Foto: Kuka

Robotik

Roboter für die automatisierte Montage im Fließbetrieb

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