Von einfachen Roboterarmen bis hin zu flächendeckenden Einsätzen mussten Industrieroboter zahlreiche Herausforderungen bewältigen, darunter hohe Preise und komplexe Hardware. Frühe Beispiele waren durch ihre Infrastruktur eingeschränkt, da sie auf Schienen, Ketten oder Magnete angewiesen waren. Zudem benötigten sie Akkus, was ihre Reichweite und Leistung stark begrenzte.

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 reibungslos verläuft – und in der Industrierobotik bestehen weiterhin viele Herausforderungen. Die folgenden sieben sind die häufigsten:

Kosten

Die hohen Implementierungskosten stellen eine der größten Herausforderungen bei der Installation von Industrierobotern dar. Der anfängliche Integrationsprozess ist in der Regel langwierig, aufwendig und kostspielig. Die Anforderungen neuer Aufgaben können eine Umgestaltung des Arbeitsbereichs und die Umschulung von Robotermitarbeitern erforderlich machen. Selbst kleinere Änderungen an einer Fertigungslinie können den Einsatz eines spezialisierten Systemintegrators notwendig machen.

Die Implementierung neuer Robotersysteme in bestehende Infrastrukturen und Technologien stellt Großunternehmen vor große Herausforderungen. Kleinere und mittlere Unternehmen (KMU) empfinden die Kosten oft als unverhältnismäßig hoch. Zudem müssen Produktionsvolumen und Umsatz während der erwarteten Amortisationszeit aufrechterhalten werden, um die Anfangsinvestition zu decken.

Inflexibilität

Diese mangelnde Koordination stellt eine weitere Herausforderung in der Industrierobotik dar. Ein einzelner Hersteller liefert nicht nur seine eigene Hardware, sondern auch seine eigenen Softwarelösungen. Zahlreiche Programmierschnittstellen (APIs) sind daher erforderlich, um die verschiedenen Geräte zu koordinieren, und unter Umständen sogar kundenspezifische Software. Aktuelle Robotertechnologien lassen sich nicht immer ohne Weiteres umfunktionieren, was die Einsatzmöglichkeiten der Roboter einschränkt. Selbst erfahrene und kompetente Mitarbeiter in der Fertigung sind oft nicht in der Lage, die Produktionsprozesse auf diesem Wege zu verbessern.

Mehr Flexibilität würde es Robotersystemen ermöglichen, schnellere Integrations- und Reintegrationszeiten zu bewältigen und Roboter wiederverwendbar zu machen. Dies würde auch rekonfigurierbare Fertigungslinien und Arbeitszellen sowie die Möglichkeit zur Produktion von Kleinserien mit hoher Produktvielfalt ermöglichen. Der Energieverbrauch einer Fabrik könnte durch die Fertigung mehrerer Produkte auf einer einzigen Produktionslinie reduziert werden.

Sicherheitsbedenken

Neue Technologien erfordern neue Verfahren, die wiederum neue Sicherheitsrisiken am Arbeitsplatz mit sich bringen. Industrieroboter bilden hier keine Ausnahme, und es gelten strenge Vorschriften zur Robotersicherheit sowie empfindliche Strafen.

Vor der Integration eines Industrierobotersystems müssen Hersteller entsprechende Vorbereitungen treffen und ein sicheres Arbeitsumfeld schaffen, das die Einhaltung aller Vorschriften gewährleistet. Investitionen in Industrieroboter würden sich lohnen, wenn Hersteller ein optimales Gleichgewicht zwischen Sicherheit, Vielseitigkeit und Geschwindigkeit finden könnten.

Arbeitskräftequalifikationen

Auch die Bediener müssen sich neue Fachkenntnisse aneignen. Oftmals verstehen Arbeiter nicht, wie sie neue Gerätetypen bedienen, und im Falle von mobilen Robotern wissen sie nicht, wie sie sich in deren Nähe richtig verhalten sollen. Häufig behindern sie den Roboter oder sind bezüglich der Aufgabenverteilung zwischen Mensch und Maschine verunsichert.

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

Personalschulung

Industrieroboter sollen die Gesamtleistung einer Anlage steigern. Dies erfordert eine wechselseitige Abhängigkeit von Mensch und Mensch. Solange die Mitarbeiter nicht über die notwendigen Kenntnisse verfügen, arbeitet die Anlage deutlich weniger effizient und somit auch weniger kostengünstig. Grundlegende Robotikschulungen sensibilisieren die Mitarbeiter für das Verhalten von Robotersystemen und das richtige menschliche Verhalten. Durch die Verdeutlichung der gegenseitigen Abhängigkeit von Mensch und Industrieroboter lässt sich die Gesamteffizienz steigern.

Dies kann durch den Einsatz fortschrittlicher Analysen und Datenerfassung zur Identifizierung zentraler Probleme unterstützt werden. Die Bediener sollten möglichst viele Daten erfassen, darunter Art und Anzahl der Fahrten der Robotersysteme, Ausfallzeiten aufgrund von Fehlern und Störungen, Akkuladezeiten und Leerlaufzeiten. Mithilfe dieser Informationen können die Bediener die notwendigen Prozesse anpassen, um spezifische Probleme zu beheben und die Robotereffizienz zu steigern.

Workflow-Management

Die Produktionsabläufe müssen analysiert werden, um die potenziellen Vorteile der Roboterintegration zu ermitteln. Dazu gehört die Berechnung von Geschwindigkeit und Ausrichtung der Teilezuführung an die Roboter, um maximale Produktivität ohne Überlastung bestehender Systeme zu gewährleisten. Erfahrungsberichte von Mitarbeitern können in die Datenanalyse einfließen, um den Workflow zu optimieren und die Auswirkungen ihrer Beiträge auf Design- und Integrationsprozesse zu bewerten. Dies kann auch helfen, die Gesamtauswirkungen auf Leistung und Produktionszyklen zu analysieren und Ineffizienzen zu beseitigen.

Neueste Fortschritte

Obwohl sie unterschiedlichsten Zwecken dienen, sind die Probleme in der Industrierobotik relativ ähnlich. Dank der technologischen Entwicklungen im Rahmen von Industrie 4.0, die moderne Robotersysteme unterstützen, werden viele dieser Herausforderungen angegangen.

Durch bessere Schulungen werden die Menschen ein tieferes Verständnis für die Funktionsweise von Roboterplattformen entwickeln. Langfristig werden mehr Menschen die notwendigen Fähigkeiten erwerben und lernen können, eigene Roboterplattformen zu entwickeln. Es werden Programmierlösungen entwickelt, die Open-Source-Umgebungen sowie No-Code- und Low-Code-Lösungen nutzen.

Robotikentwickler konzentrieren sich zunehmend auf die Situationserkennung und setzen komplexe Sensorsysteme ein, die die Intelligenz von Cobots deutlich steigern. Sie werden ihre Umgebung besser verstehen und lernen, sich im Umgang mit Menschen angemessen zu verhalten, genauso wie Menschen lernen, sich im Umgang mit ihnen richtig zu verhalten. Das Ergebnis sind verbesserte Roboterinteraktionen, die die Produktivität steigern und Kosten senken.