gesponsertRobotik Mensch-Roboter-Kollaboration: Inspirierendes Praxisbeispiel

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item Industrietechnik GmbH

Effizientere Prozesse und begeisterte Mitarbeitende: Entdecken Sie durch das Optimierungsprojekt bei item das Potenzial von Cobots.

Für die manuelle Montage sind kollaborative Roboter (Cobots) besonders geeignet. Sie können direkt mit dem Menschen zusammenarbeiten und in vielen Bereichen integriert werden. Die Leichtbauroboter bieten für Großunternehmen und KMU entscheidende Vorteile: Dank schneller Anpassbarkeit und platzsparender Bauweise sind sie sehr flexibel. Im Kontrast zu herkömmlichen Industrierobotern wurden sie eigens für die Mensch-Roboter-Kollaboration konzipiert. Ohne einen Schutzzaun können sie sich einen Arbeitsbereich mit menschlichen Kolleginnen und Kollegen teilen. Für die Umsetzung müssen im Vorfeld wichtige Fragen geklärt werden: Womit lassen sich Cobots in bestehende Prozesse integrieren? Wie vermittelt man den Mitarbeitenden am besten, dass ein Cobot sie nicht ersetzt, sondern unterstützt? Lassen Sie sich von einem Praxisbeispiel inspirieren: So hat item diese Herausforderungen bei der Cobot-Einführung im Montagebereich und Kleinteilelager gelöst.

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Schritt für Schritt zur teilautomatisierten Montage

Im Rahmen des KVP beschloss item, die Montageabläufe in der Solinger Europazentrale durch Robotik zu verschlanken. Im Fokus stand eine Teilautomatisierung mit möglichst geringem Aufwand. Besondere Aufmerksamkeit galt der Montage von Kleinteilen, einem Bereich mit überwiegend manuellen Tätigkeiten. Ein spezielles Team nahm eine gründliche Prüfung und Analyse der Prozesse in den Bereichen Bearbeitung, Montage und Konfektionierung vor. Die gesamte Prozesskette, alle Produkte und die eingesetzten Systeme wurden unter die Lupe genommen. Dann erfolgte eine Bewertung von verfügbaren Lösungen am Markt. So identifizierte das Team die geeignetsten Ansätze zur Optimierung und Automatisierung der ausgewählten Montageprozesse.

Für die Mensch-Roboter-Kollaboration wird in diesem Praxisbeispiel ein Leichtbauroboter von Universal Robots eingesetzt. Die Produktion von kleinen Losgrößen steht im Vordergrund: Dafür sind Cobots perfekt geeignet, was sie vor allem für KMU attraktiv macht. Deren Produktion muss oft auf neue Kundenanforderungen reagieren. Beim Cobot-Projekt in Solingen ging es konkret um eine Laufrolle, die sich aus mehreren Einzelteilen zusammensetzt. Früher mussten die Komponenten nacheinander manuell zusammengefügt werden. Durch den Einsatz des Kollaborativ-Roboter-Montagesystems erfahren die Mitarbeitenden eine deutliche Entlastung: Bei der Umsetzung griff item auf eigene Lösungen zurück, darunter ergonomische Arbeitsplätze und Bereitstellungswagen. Der Leichtbauroboter wurde mit dem modularen item Baukastenprinzip in die Arbeitsplatzumgebung integriert. Ein zusätzliches Werkstückträgersystem in einer separaten Funktionsinsel ergänzte man später.

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Ein Cobot als wertvolle Unterstützung für die Mitarbeitenden

Vor dem Optimierungsprojekt mussten die Komponenten für die Laufrolle in der Kleinteilemontage ausgepackt und in unterschiedliche Behälter gelegt werden. Eine pneumatische Fügevorrichtung setzte sie dann zur Laufrolle zusammen. Heute erledigt ein Cobot wesentliche Teile dieser Arbeit: Die Mitarbeitenden bestücken zunächst verschiedene Magazine mit den Werkstücken. Anschließend greift der Cobot die benötigten Teile und platziert sie in der Fügevorrichtung. Der gesamte Fügevorgang ist automatisiert und der Roboter sortiert das Endprodukt in den Werkstückträger ein. So lässt sich die Produktion von drei unterschiedlichen Rollentypen teilautomatisieren. Zu einer kollaborativen Zusammenarbeit kommt es nur gelegentlich, da vom Roboter circa 90 % des Prozesses übernommen werden. Nach dem Beladen und Starten des Vorgangs erfolgt die Produktion automatisch. Für die Mitarbeitenden bringt das einen entscheidenden Vorteil: Während der Cobot arbeitet, können sie wertschöpfendere Aufgaben übernehmen.

Diese Art der Mensch-Roboter-Kollaboration bietet noch weitere Vorteile. Es wird Verpackungsmaterial gespart, da die fertigen Laufrollen direkt auf dem Werkstückträger gesammelt und eingelagert werden. Früher verpackte man eine bestimmte Anzahl an Laufrollen in Kartons. Der Cobot gibt jetzt mit einer optischen Hilfseinrichtung ein Signal, wenn eine vorgegebene Stückzahl produziert wurde und der Werkstückträger voll ist. Volle Werkstückträger stapelt der Cobot in einer Kiste, danach deckt er sie ab und lagert sie im automatisierten Kleinteilelager ein. Durch die Mensch-Roboter-Kollaboration werden zahlreiche manuelle Schritte überflüssig.

Praxisbeispiel für eine erfolgreiche Mensch-Roboter-Kollaboration

In Cobot-Projekten sollten Sie Personal aus allen beteiligten Abteilungen früh einbeziehen. Bei diesem Beispiel für eine Mensch-Roboter-Kollaboration wurden nicht nur individuelle Ideen und Anregungen eingebracht, zusätzlich war die Kommunikation jederzeit von Offenheit geprägt: „Eine umfassende Transparenz gleich zu Beginn und während der Realisierung ist das A und O, es soll Akzeptanz statt Ablehnung erreicht werden. Denn die Applikation arbeitet für die Mitarbeiter, nicht gegen sie“, sagt Przemyslaw Krzysztyniak, Projektleiter und Innovationsmanager bei item. Die Mitarbeitenden bestimmen die Arbeitsgeschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt selbst. Für sie ist der Cobot ein normales Werkzeug, das sie einsetzen können.

Ein großer Wert wurde auf intuitive und nutzerfreundliche Steuerung gelegt. Alle Mitarbeitenden sollen in der Lage sein, den Cobot zu bedienen. Berührungsängste gab es zu keinem Zeitpunkt: „Die Einführung der neuen Technologie hat alle restlos begeistert. Dadurch haben wir eine bessere Arbeitsatmosphäre geschaffen und der Cobot ist ein Teil der Mannschaft geworden“, erläutert Nasim Mahek, Leitstandmitarbeiter der Kleinteilemontage. Aufgrund der schlangenähnlichen Form und des Implementierungsjahres des Cobots taufte das Team ihn auf den Namen „Cobra20“.

Modularität als entscheidender Vorteil für Cobot-Projekte

Bei der Cobot-Integration konnte das modulare item Baukastenprinzip seine Vorteile ausspielen. So lässt sich im Zuge des Optimierungsprojekts der Cobot Cobra20 flexibel einsetzen und übernimmt die Fertigung verschiedener Produkte. Hier kommen unter anderem flexible Greifer der Zimmer Group zum Einsatz. Nach einer kurzen Rüstzeit führt der Cobot z.B. Schraubarbeiten durch und fertigt Bauteile aus drei Produktgruppen. Das Kollaborativ-Roboter-Montagesystem kann bei Bedarf an unterschiedliche Arbeitsplätze andocken. Dabei wurden verschiedene sicherheitstechnische Aspekte berücksichtigt, wie z.B. die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, diverse Normen und technische Spezifikationen wie die DIN ISO/TS 15066. Überhaupt ist diese Roboterlösung ein anschauliches Beispiel für die Sicherheit einer Mensch-Roboter-Kollaboration: Durch die kluge Integration des Cobots in die Arbeitsumgebung kann ein zufälliger Kontakt zwischen Mensch und Roboter quasi ausgeschlossen werden. Zusätzlich bremst der Roboterarm dank virtueller Zäune direkt ab, sobald er seinen fest definierten Bereich verlässt.

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