Von einem einfachen Roboterarm bis zur weit verbreiteten Implementierung mussten Industrieroboter viele Herausforderungen meistern, darunter hohe Preise und komplexe Hardware. Frühe Beispiele wurden durch ihre Infrastruktur behindert, da sie auf Gleise, Schienen oder Magnete angewiesen waren. Außerdem waren sie auf Batteriebetrieb angewiesen, was ihre Reichweite und Leistung erheblich einschränkte.

In den letzten zwei Jahrzehnten hat der Impuls von Industrie 4.0 die Entwicklung deutlich beschleunigt vorangetrieben. Das bedeutet nicht, dass von jetzt an alles glatt läuft – und es bleiben noch viele Herausforderungen in der Industrierobotik bestehen. Diese sieben sind am häufigsten:

Kosten

Die hohen Implementierungskosten sind eine der großen Herausforderungen bei der Installation von Industrierobotik. Der anfängliche Integrationsprozess dürfte langwierig, mühsam und teuer sein. Die Spezifikationen neuer Aufgaben erfordern möglicherweise eine Neugestaltung des Arbeitsbereichs und eine Umnutzung der Roboterarbeiter. Selbst geringfügige Änderungen an einer Fertigungslinie erfordern möglicherweise einen spezialisierten Integrator.

Der Versuch, neue Robotersysteme mit bestehenden Infrastrukturen und Technologien zu implementieren, ist für große Unternehmen nicht einfach. Kleinere KMU halten die Kosten oft für ungerechtfertigt oder unerschwinglich. Darüber hinaus müssen Produktionsmengen und Verkaufsniveaus während des erwarteten ROI-Zeitraums aufrechterhalten werden, um die Anfangsinvestition wieder hereinzuholen.

Inflexibilität

Dieser Mangel an Koordination ist eine weitere Herausforderung in der Industrierobotik. Ein einzelner Hersteller wird nicht nur seine eigene Hardware, sondern auch eigene Softwarelösungen bereitstellen. Für die geräteübergreifende Koordination sind dann zahlreiche Anwendungsprogrammierschnittstellen erforderlich, und möglicherweise ist sogar kundenspezifische Software erforderlich. Aktuelle Robotiktechnologien lassen sich nicht immer einfach umfunktionieren, was die potenziellen Rollen der Roboter einschränkt. Selbst sachkundige und erfahrene Bandarbeiter sind oft nicht in der Lage, Fertigungsprozesse auf diese Weise zu verbessern.

Eine größere Flexibilität würde es Robotersystemen ermöglichen, schnellere Integrations- und Reintegrationszeiten sowie eine Wiederverwendbarkeit von Robotern zu bewältigen. Es könnte auch rekonfigurierbare Fertigungslinien und Arbeitszellen sowie die Möglichkeit einer Produktion mit hohem Mix und geringen Stückzahlen ermöglichen. Der Energie-Fußabdruck einer Fabrik könnte durch die Herstellung mehrerer Produkte auf einer einzigen Produktionslinie reduziert werden.

Sicherheitsbedenken

Neue Technologien erfordern neue Verfahren, und diese führen sofort zu neuen Sicherheitsrisiken am Arbeitsplatz. Industrieroboter sind keine Ausnahme und es gibt strenge Vorschriften zur Sicherheit von Robotern sowie schwere Strafen.

Vor der Integration eines Industrierobotersystems müssen sich Hersteller darauf vorbereiten und bereit sein, eine sichere Umgebung für die Arbeiter zu schaffen, die eine vollständige 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 Betreiber müssen sich ein neues Maß an Fachwissen aneignen. Arbeiter verstehen es in der Regel nicht, neue Geräte zu bedienen, und im Falle mobiler Roboter wissen sie nicht, wie sie sich im Umgang mit ihnen richtig verhalten sollen. Sie behindern häufig den Weg eines Roboters oder sind verwirrt über die Aufteilung der Aktivitäten zwischen Menschen und automatisierten Arbeitern.

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

Schulung der Belegschaft

Industrieroboter sollen die Gesamtleistung einer Anlage steigern. Das bedeutet, dass sie in gegenseitiger Abhängigkeit mit Menschen interagieren müssen. Solange das Personal nicht über die erforderlichen Fähigkeiten verfügt, wird die Einrichtung deutlich weniger effizient und damit weniger kosteneffektiv sein. Durch eine grundlegende Robotikschulung wird das Bewusstsein der Mitarbeiter dafür geschärft, wie sich Robotersysteme verhalten und wie Menschen reagieren sollten. Die Gesamteffizienz kann durch den Nachweis der gegenseitigen Abhängigkeit von Mensch und Industrierobotik verbessert werden.

Dies kann durch den Einsatz fortschrittlicher Analysen und Datenerfassung zur Identifizierung wichtiger Probleme unterstützt werden. Die Betreiber sollten so viele Daten wie möglich sammeln, einschließlich darüber, welche und wie viele Fahrten Robotersysteme zurücklegen, Ausfallzeiten aufgrund von Fehlern und Bugs, Batterieladezeiten und Leerlaufzeiten. Anhand dieser Informationen können Bediener die erforderlichen Prozesse anpassen, um spezifische Probleme anzugehen und die Effizienz des Roboters zu steigern.

Workflows verwalten

Produktabläufe müssen evaluiert werden, um zu sehen, welche Vorteile durch die Integration von Robotern erzielt werden können. Dazu gehört die Berechnung der Geschwindigkeit und Ausrichtung der Teilepräsentation an Roboter, um maximale Produktivität zu gewährleisten, ohne bestehende Systeme zu überlasten. Anekdotische und Erfahrungsberichte von Mitarbeitern können einer Datenanalyse unterzogen werden, um den Arbeitsablauf zu verbessern und zu bewerten, wie sich ihre Beiträge auf Design- und Integrationsprozesse auswirken. Dies könnte auch dazu beitragen, die Gesamtauswirkungen auf Leistung und Produktionszyklen zu bewerten und Ineffizienzen zu beseitigen.

Neueste Fortschritte

Obwohl sie allen möglichen Zwecken dienen können, sind die Probleme in der Industrierobotik relativ ähnlich. Mit all den technologischen Entwicklungen der Industrie 4.0, die moderne Robotersysteme unterstützen, werden viele dieser Herausforderungen angegangen.

Durch eine bessere Ausbildung werden die Menschen besser verstehen, wie Roboterplattformen funktionieren. Langfristig werden sich mehr Menschen die erforderlichen Fähigkeiten aneignen und könnten lernen, ihre eigenen Roboterplattformen zu entwickeln. Es werden Programmierlösungen entwickelt, die Open-Source-Umgebungen nutzen, aber auch No-Code- oder Low-Code-Lösungen.

Roboterentwickler konzentrieren sich zunehmend auf das Situationsbewusstsein mit komplexen sensorischen Arrays, die die Intelligenz von Cobots erheblich verbessern. Sie werden in der Lage sein, ihre Umgebung besser zu verstehen und zu lernen, sich gegenüber Menschen zu verhalten, genauso wie Menschen lernen, sich gegenüber ihnen zu verhalten. Das Endergebnis sind verbesserte Roboterinteraktionen, die die Produktivität steigern und die Kosten senken.