Vom einfachen Roboterarm bis hin zur flächendeckenden Implementierung mussten Industrieroboter viele Herausforderungen meistern, darunter hohe Preise und komplexe Hardware. Frühe Beispiele waren durch ihre Infrastruktur beeinträchtigt und mussten auf Schienen, Gleise oder Magnete angewiesen sein. Zudem waren sie batteriebetrieben, was ihre Reichweite und Leistung erheblich einschränkte.

In den letzten zwei Jahrzehnten hat der Impuls von Industrie 4.0 die Entwicklungen deutlich beschleunigt. Das heißt aber nicht, dass von nun an alles glatt läuft – und viele Herausforderungen in der Industrierobotik bleiben bestehen. Die folgenden sieben sind die häufigsten:

Kosten

Die hohen Implementierungskosten stellen eine der größten Herausforderungen bei der Installation von Industrierobotern dar. Der anfängliche Integrationsprozess kann langwierig, mühsam und teuer sein. Die Anforderungen neuer Aufgaben können eine Neugestaltung des Arbeitsbereichs und die Umstellung der Roboter erfordern. Selbst geringfügige Änderungen an einer Fertigungslinie können einen spezialisierten Integrator erfordern.

Die Implementierung neuer Robotersysteme mit bestehenden Infrastrukturen und Technologien ist für große Unternehmen nicht einfach. Kleinere KMU empfinden die Kosten oft als ungerechtfertigt oder unerschwinglich. Darüber hinaus müssen Produktionsvolumen und Umsatz während der erwarteten Amortisationszeit aufrechterhalten werden, um die Anfangsinvestition zu amortisieren.

Inflexibilität

Dieser Mangel an Koordination stellt eine weitere Herausforderung in der Industrierobotik dar. Ein einzelner Hersteller liefert nicht nur seine eigene Hardware, sondern auch seine eigenen Softwarelösungen. Zahlreiche Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) sind für die Koordination verschiedener Geräte erforderlich und können sogar die Verwendung von kundenspezifischer Software erfordern. Bestehende Robotertechnologien lassen sich nicht immer problemlos umfunktionieren, was die Einsatzmöglichkeiten der Roboter einschränkt. Selbst erfahrene Produktionsmitarbeiter können Fertigungsprozesse dadurch oft nicht verbessern.

Höhere Flexibilität würde Robotersystemen kürzere Integrations- und Reintegrationszeiten sowie die Wiederverwendbarkeit ermöglichen. Dies würde zudem rekonfigurierbare Fertigungslinien und Arbeitszellen sowie die Möglichkeit einer Produktion mit hoher Produktvielfalt und geringen Stückzahlen ermöglichen. Der Energieverbrauch einer Fabrik könnte durch die Herstellung mehrerer Produkte auf einer einzigen Produktionslinie reduziert werden.

Sicherheitsbedenken

Neue Technologien erfordern neue Verfahren, die unmittelbar neue Sicherheitsrisiken am Arbeitsplatz mit sich bringen. Industrieroboter bilden da keine Ausnahme, und für ihre Sicherheit gelten strenge Vorschriften und hohe Strafen.

Vor der Integration eines Industrierobotersystems müssen sich Hersteller darauf vorbereiten und eine sichere Arbeitsumgebung schaffen, die die Einhaltung der Vorschriften gewährleistet. Investitionen in Industrieroboter würden gefördert, wenn Hersteller ein optimales Gleichgewicht zwischen Sicherheit, Vielseitigkeit und Geschwindigkeit finden könnten.

Fähigkeiten der Belegschaft

Auch die Bediener müssen sich ein neues Maß an Fachwissen aneignen. Sie verstehen meist nicht, wie sie neue Geräte bedienen, und wissen im Falle mobiler Roboter nicht, wie sie sich in ihrer Nähe richtig verhalten sollen. Sie stehen dem Roboter oft im Weg oder sind sich über die Aufgabenverteilung zwischen Mensch und automatisiertem Personal nicht im Klaren.

Die Technologie ist noch relativ neu, daher gibt es keine integrierte akademische Ausbildung, wie man sie bei älteren Fähigkeiten findet. Viele Mitarbeiter benötigen daher Schulungen. In der Zwischenzeit müssen weitere Mitarbeiter eingestellt werden, die bereits über die erforderliche Ausbildung, Zertifizierungen und Erfahrung verfügen.

Mitarbeiterschulung

Industrieroboter sollen die Gesamtleistung einer Anlage steigern. Das bedeutet, dass sie in gegenseitiger Abhängigkeit mit Menschen interagieren müssen. Solange die Mitarbeiter nicht die notwendigen Fähigkeiten erwerben, ist die Anlage deutlich weniger effizient und damit weniger kosteneffizient. Eine grundlegende Robotikschulung sensibilisiert die Mitarbeiter für das Verhalten von Robotersystemen und die Reaktion des Menschen. Die Gesamteffizienz kann durch die Veranschaulichung der gegenseitigen Abhängigkeit von Mensch und Industrieroboter verbessert werden.

Dies kann durch erweiterte Analyse- und Datenerfassungsmethoden zur Identifizierung wichtiger Probleme unterstützt werden. Bediener sollten möglichst viele Daten erfassen, darunter Angaben zu den Fahrten und der Anzahl der Robotersysteme, zu Ausfallzeiten aufgrund von Fehlern und Bugs, zu Batterieladezeiten und Leerlaufzeiten. Mithilfe dieser Informationen können Bediener die notwendigen Prozesse anpassen, um spezifische Probleme zu lösen und die Robotereffizienz zu steigern.

Verwalten von Workflows

Die Produktabläufe müssen evaluiert werden, um die Vorteile der Roboterintegration zu ermitteln. Dazu gehört die Berechnung der Geschwindigkeit und Ausrichtung der Teilepräsentation an Roboter, um maximale Produktivität zu gewährleisten, ohne bestehende Systeme zu überlasten. Anekdoten und Erfahrungsberichte von Mitarbeitern können einer Datenanalyse unterzogen werden, um den Arbeitsablauf zu verbessern und den Einfluss ihrer Beiträge auf Design- und Integrationsprozesse zu bewerten. Dies kann auch dazu beitragen, die Gesamtauswirkungen auf Leistung und Produktionszyklen zu bewerten und Ineffizienzen zu beseitigen.

Neueste Fortschritte

Obwohl sie unterschiedlichsten Zwecken dienen, sind die Probleme der Industrierobotik relativ ähnlich. Mit all den technologischen Entwicklungen der Industrie 4.0, die moderne Robotersysteme unterstützen, werden viele dieser Herausforderungen bewältigt.

Durch eine bessere Schulung wird das Verständnis für die Funktionsweise von Roboterplattformen verbessert. Langfristig erwerben mehr Menschen die erforderlichen Fähigkeiten und können lernen, eigene Roboterplattformen zu entwickeln. Es werden Programmierlösungen entwickelt, die Open-Source-Umgebungen sowie No-Code- oder Low-Code-Lösungen nutzen.

Roboterentwickler konzentrieren sich zunehmend auf die Situationserkennung. Komplexe Sensorsysteme steigern die Intelligenz von Cobots deutlich. Sie können ihre Umgebung besser verstehen und lernen, sich in der Nähe von Menschen zu verhalten – genau wie Menschen lernen, sich in ihrer Nähe zu verhalten. Das Ergebnis sind verbesserte Roboterinteraktionen, die die Produktivität steigern und die Kosten senken.