Faszination Robotics

Drehen wir das Rad um 30 Jahre zurück: Was hat sich seither in der Automatisierungsbranche, egal in welchem Einsatzgebiet, so alles verändert!

Seit Beginn des Industrie-Roboter Zeitalters im Jahr 1973 habe ich mich mit der Entwicklung und den Einsatzmöglichkeiten von Robotern in den verschiedensten Anwendungsgebieten und Branchen befasst. Über jede noch so einfache Applikation mit einem Industrieroboter waren wir stolz, versuchten die zur Verfügung stehenden 5 oder sogar 6 Achsen so optimal wie möglich einzusetzen. Schleifen und Verputzen von Armaturen / Schweissen von Zivilschutzbetten mit Schweissrobotern / Handling von allen möglichen Utensilien in der Konsumgüter- oder Pharma-Industrie / Be- und Entladen von Pressen oder Werkzeugmaschinen – alles so richtig in der Anfangsphase: Mit umständlicher, sehr aufwändiger Programmierung, langen Umrüstzeiten auf andere Produkte und trotzdem erfolgreich und Kosten sparend für die Unternehmer.

Die Zeiten haben sich geändert, der Industrie-Roboter ist in der Automation nicht mehr weg zu denken. Eine dringende und unumgängliche Zeiterscheinung. Nur wer sich intensiv mit optimalen Lösungsansätzen in der Automatisierung auseinandersetzt, kann sich dem enormen Kostendruck von allen möglichen Seiten entgegensetzen.

Der Industrie-Roboter, meistens aus sechs Achsen bestehend, hat sich durchgesetzt. Die technischen Entwicklungen vergangener Jahre im Bereiche Hard- und Software haben es ermöglicht, dass praktisch in allen Branchen, wo es monotone, schwere und zum Teil gefährliche Arbeiten zu verrichten gibt, der Industrie-Roboter Einzug hält. Durch den Einsatz von Industrie-Robotern wird in den meisten Fällen eine Automatisierung erst ermöglicht. Besteht die Aufgabenstellung zum Beispiel im Abfüllen und/oder Abpacken von Konsumgütern wie Fleisch, Schokolade oder Pizzas, müssen Kisten oder andere Verpackungsgüter gestapelt oder palettiert werden; diese Aufgaben übernimmt heutzutage meistens der Industrie-Roboter.

Weltweit versehen ca. 1 Million Industrie-Roboter ihren Dienst, hauptsächlich in der Automobil-Industrie. Auf dem Schweizermarkt sind ca. 4’000 Industrieroboter im Einsatz. Im Vergleich zu Ländern wie USA, Japan, Deutschland, Italien, Belgien und Frankreich handelt es sich bei den bestehenden Applikationen in der Schweiz meistens um Anlagen oder Systeme in der allgemeinen Industrie: Produktionsbetriebe aus der Metallbranche mit Anwendungen aus dem Schweissbereich, Zulieferfirmen aus dem Automobilbereich zum Be- und Entladen von Spritzguss- oder Spritzgiess-Maschinen, die Konsumgüter-Industrie im Bereich Pick-Pack-Palletize.

Durch die Vielfalt der realisierten Anwendungen vergangener Jahre, besteht bei den Anlagen- und Systemherstellern in der Schweiz grosses Know-how im Einsatz von Industrie-Robotern. Oft handelt es sich um Einzelanlagen, was für den Hersteller ein grosses Risiko bedeuten kann. Denn falsche Einschätzungen in der Projektierung oder Ausführung der Anlage lassen sich finanziell nicht auf die nächsten Aufträge abwälzen.

Das Angebot auf dem Robotermarkt ist in den letzten Jahren stark gewachsen. Die Vielzahl der einzelnen Produkte (eigentliche Industrie-Roboter mit mindestens 4 - 6 Achsen) lässt sich in Kategorien unterteilen:

• Artikulierende Roboter (Knickarm-Roboter)
• Scara Roboter (Montage-Roboter)
• Portalroboter (sogenannte Brücken-Gantry Roboter)

Der Industrieroboter hat sich zu einem Standard-Produkt entwickelt. Die einzelnen Fabrikate unterscheiden sich lediglich durch einige wenige Unterschiede:

• Wiederholholgenauigkeit
• Bahntreue (True Move)
• Geschwindigkeit in der Bewegung der einzelnen Achsen
• Handhabungskapazität
• Baugrösse
• Steuerung (Software Paket)
• Bedienerfreundlichkeit
• Preisgefüge

Die namhaften Industrie-Roboter Hersteller verfügen alle über gleichwertige Produkte, so dass nicht das Fabrikat über eine erfolgreiche Applikation in der Anwendung entscheidend ist, sondern die Lösung des Gesamtprojektes.

In dieser Richtung gibt es markante Unterschiede in der Ausführung von kundenspezifischen Projekten; denn entscheidend ist der komplette Zusammenhang zwischen den einzelnen Komponenten innerhalb des Ablaufes. Nicht die Eigenschaften des einzelnen Produktes, sprich Industrie-Roboter, sind entscheidend für eine optimale Automatisierung mit den kundenseitig gestellten Bedingungen. Die Lösung des Gesamtprojektes ist der Schlüssel zum Erfolg. Es zeichnet sich ab, dass kundenseitig immer mehr der Drang zur Vergabe des Gesamtprojektes an einen Hersteller besteht. Der Generalunternehmer mit der Übernahme der Gesamtverantwortung steht im Vordergrund. Doch ist der Auftraggeber bereit, für die entstehenden Mehrkosten, welche der GU in seinem Angebot mit integrieren muss, aufzukommen? Gefährlich für den Unternehmer kann es werden, wenn kein klares und in allen Belangen abgesprochenes Pflichtenheft besteht.

Die Erfahrung zeigt, dass Industrie-Roboter in fast allen Branchen Einzug gehalten haben. Sogar in der Medizin: Im Operationssaal ist der Roboter für ganz entscheidende und oft lebenswichtige Eingriffe an Patienten zuständig. In höchster Präzision führt er an Menschen Eingriffe aus, welche von menschlicher Hand nicht mehr möglich sind. Wir sehen: Auch der Arzt muss sich mit der Robotik auseinandersetzen und lernen, die Eigenschaften und Möglichkeiten des Roboters richtig einzusetzen. Der handelsübliche Industrie-Roboter eignet sich natürlich nicht für Einsätze in diesem Clean-Room Gebiet; diese Geräte müssen ganz besondere Anforderungen erfüllen.

Die Entwicklungen der Hersteller von Industrie-Robotern gehen in folgende Richtungen:

• Die Programmierung vereinfachen für eine einfache und flexible Umrüstung auf andere Produkte
• Just in Time – das Schlagwort zur Verminderung von Lagerhaltung einzelner Produkte – damit ohne grossen Aufwand auf die einzelne Fertigung umgerüstete werden kann
• Anwenderfreundliche Bedienung des Programmier-Handgerätes mit raschem und einfachem Zugriff für das nicht in allen Belangen geschulte Personal
• Remote-Control Systeme für direkten weltweiten Zugriff auf bestehende Anlagen in den Kundenbetrieben. Behebung von Störungen ohne Service-Personal vor Ort. Wird immer wichtiger für Anlagen und Systeme im mehrschichtigen Einsatz. Stillstand der Anlage bedeutet grosse finanzielle Einbussen.
• Erhöhte Rechnerleistungen zur Steigerung der einzelnen Bewegungs- Abläufe; wird in vielen Anwenderfällen in Verbindung mit der Verarbeitung von Signalen mit SPS-Steuerungen notwendig
• Entwicklung von neuen Industrie-Robotern für den Einsatz in Kühlbereichen mit Temperaturen bis zu minus 25 Grad Celsius. Wird verlangt im Konsumgüter-Bereich. Stellt enorme Anforderungen an die Mechanik der Roboter.
• Multimove, der Einsatz von nur einer Steuerung für die Bewegung von insgesamt 4 Robotern mit 36 Achsen wird laufend weiter entwickelt. Kundenseitig besteht grosses Interesse an dieser Weiterentwicklung.
• Weitere Entwicklungen laufen in Richtung Sicherheit. Auf den Schutzzaun, ein nicht zu unterschätzender Kostenpunkt bei der Beschaffung einer Roboter-Anlage, kann in absehbarere Zeit praktisch verzichtet werden. Sicherheitssysteme sorgen für eine zuverlässige Abschaltung und Absicherung für den Eintritt in eine Fertigungszelle.

Auf allen Seiten wird geforscht und entwickelt. Die Industrie verlangt kostengünstige Automatisierungs-Anlagen mit Industrie-Robotern, mit schnellem Zugriff auf die Produktionsdaten, eine einfache Bedienung und Handhabung. Die Zukunft wird uns mit vielen technischen Neuheiten überraschen, der Robotertechnologie sind keine (fast keine) Grenzen gesetzt.

Der Rückblick auf die vergangenen 30 Jahre kann sich wirklich sehen lassen. Was uns damals als unmöglich und unerreichbar erschien, ist heute praktisch Alltag. Wie haben wir uns in vielen Situationen schwer getan – die Robotertechnologie war noch Neuland für die meisten von uns. Aber der harte Durchsetzungswille hat sich gelohnt, denn wo ständen wir heute ohne die vielen gemachten negativen und positiven Erfahrungen in der Anwendung von Industrie-Robotern. Die Industrie hat davon profitiert. Viele Arbeitsplätze konnten durch technisch einwandfreie Automatisierungs-Lösungen mit Industrie-Robotern in der Schweiz erhalten werden.

Roboter vernichten nicht nur Arbeitsplätze – sie schaffen auch neue Möglichkeiten und neue Arbeitsplätze!

Gespannt verfolge ich die nächsten Jahre. Bestimmt wird sich noch vieles verändern in Form von technischen Neuentwicklungen im Bereiche der Industrie-Roboter. Der Entwicklungssprung wird allerdings nicht mehr so gross sein wie in den Anfangsjahren, als der Industrie-Roboter mit ersten richtigen dynamischen und präzisen Bewegungen auf sich aufmerksam machte.

Werner Erismann
ABB Robotics
Leiter Marketing Robotics
werner.erismann@ch.abb.com