MRK Ideen für die Montage der Zukunft

| Redakteur: Katharina Juschkat

Wie können Menschen und Roboter künftig in der Montage ohne Schutzzaun zusammenarbeiten? Drei Projekte stellen nach vier Jahren Entwicklungszeit ihre Ergebnisse vor.

Mit Mensch-Roboter-Kollaboration auch komplexe Stückgüter besser umsetzen, das ist eines der Ziele der Projekte.
Mit Mensch-Roboter-Kollaboration auch komplexe Stückgüter besser umsetzen, das ist eines der Ziele der Projekte.
(Bild: Fraunhofer IAO )

Die meisten Montagearbeitsplätze sind in Deutschland nach wie vor auf manuelles Arbeiten ausgelegt. Eine Automatisierung lohnt sich bislang häufig nicht, da die Stückzahlen oft zu gering sind und die Produkte zu stark variieren. Wie können produzierende Unternehmen trotz dieser Anforderungen auch komplexe Stückgüter besser bewältigen?

Für die direkte Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ohne Schutzzaun hat das BMBF im April 2015 den Ideenwettbewerb zum Thema „Kompetenz Montage – kollaborativ und wandlungsfähig (KoMo)“ gestartet. Insgesamt 80 Partner haben in dreijähriger Arbeit beispielhafte Lösungen zum wirtschaftlich optimalen Automatisierungsgrad in der Montage entwickelt und umgesetzt.

Das sind die Ergebnisse aus drei ausgewählten Projekt-Konsortien: „Ariz“, koordiniert von der RWTH Aachen, „Kompi“ von der Ruhr-Universität Bochum sowie „Rokoko“ des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO.

Rokoko: Hilfe bei der Einführung der Mensch-Roboter-Kollaboration

Mit den neuen Automatisierungsmöglichkeiten, die sich aus kleinen und kostengünstigen Leichtbaurobotern ergeben, steigt auch das Risiko, dass ihr Einsatz ausschließlich unter technischen Gesichtspunkten erfolgt. Im Projekt „Rokoko“ des Fraunhofer IAO haben die Experten untersucht, welche Methoden und Werkzeuge geeignet sind, um Roboter in kollaborativen Montageumgebungen einzusetzen.

Die Arbeitsplatzgestaltung bei der Kollaboration ist immer noch eine große Herausforderung, erklärt Peter Rally, Projektleiter am Fraunhofer IAO: „Wir haben festgestellt, dass Unternehmen große Probleme bei der Auswahl einer möglichen Applikation und bei der mitarbeitergerechten und wirtschaftlichen Umsetzung haben.“

Gründe sind die geringe Erfahrung mit der neuen Technologie in der Montage und die Unsicherheit in Sachen Safety bei schutzzaunlosem Betrieb.

Aus diesem Grund hat das Projektteam eine Reihe von Unterstützungs-Tools entwickelt, die vor allem auch kleinen und mittleren Unternehmen bei der Umsetzung dieser neuen Technologie helfen sollen. Um die Ideen von Rokoko möglichst erfolgreich in die Praxis zu überführen, wurden diese in Demonstratoren der Industriepartner ZF Friedrichshafen, Metabowerke und Schunk getestet. Die Anwendung dieser Tools wird im Jahr 2020 im Rahmen eines neuen Industrie-Arbeitskreises präsentiert, in dem zusätzlich führende Hersteller, Ausstatter, Integratoren und weitere Expertinnen und Experten der schutzzaunlosen Technologie eingebunden sind.

Ariz: Neue Arbeitssysteme für Roboter

Im Forschungsprojekt „Ariz – Arbeit in der Industrie der Zukunft“ wurde die Rollen- und Aufgabenverteilungen zwischen Mensch und Roboter in der Montage der Zukunft kritisch untersucht und neu definiert. Roboter werden zukünftig bei Bedarf räumlich flexibel an mehreren, unterschiedlichen Arbeitsplätzen zum Einsatz kommen und den Menschen zunehmend bei seinen Tätigkeiten unterstützen.

Im Projekt wurden durch die Forschungs- und Anwendungspartner neue Technologien und Arbeitssysteme entwickelt, die es ermöglichen, dass sich Roboter flexibler an verändernde Aufgabenstellungen anpassen. „Eine wesentliche Erkenntnis ist, dass Roboter durch ihre integrierten Sicherheitseinrichtungen und intuitivere Programmierung großes Potenzial für flexible Assistenzsysteme bergen. Solche Assistenzsysteme werden künftig mehr und mehr Aufgaben in der Montage übernehmen“, erklärt der Projektverantwortliche bei Festo, Michael Voß.

Um die nötige Akzeptanz gegenüber dieser neuen Arbeitswelt zu schaffen, müssen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sensibel an die veränderten Arbeitsbedingungen herangeführt werden. Durch das eigens im Projekt entwickelte Lernsystem können sie sich auf die Veränderungen vorbereiten: individuelle Lernpfade ermöglichen es, sich Kompetenzen anzueignen, die in der neuen Funktion in der Montage der Zukunft wichtig sind, um Hand in Hand mit dem Roboter zu arbeiten.

Kompi: Planung von MRK-Systemen

Im Rahmen des Projekts „Kompi – Verrichtungsbasierte, digitale Planung kollaborativer Montagesysteme und Integration in variable Produktionsszenarien“ wurde ein neues Konzept für die zukünftige Planung und Realisierung von MRK-Systemen entwickelt und erfolgreich validiert.

Dieser Ansatz für den Umgestaltungsprozess von manuellen Montagearbeitsplätzen hin zu umgesetzten MRK-Lösungen gliedert sich dabei in drei wesentliche Phasen. Im ersten Schritt wird das Potenzial eines MRK-Einsatzes für bestehende manuelle Montageprozesse in Form einer Bewertungs- und Auswahlsystematik (Quick-Check) analysiert. Der zweite Schritt umfasst die simulationsgestützte Gestaltung und Absicherung der ausgewählten manuellen Arbeitsplätze hinsichtlich Kollisionen und anderen Mitarbeitergefährdungen. Die entwickelten MRK-Anwendungsszenarien wurden dann in der dritten Phase bei drei Anwendungspartnern realisiert und erfolgreich validiert.

Darüber hinaus war die Einbindung der betrieblichen Interessenvertretung in den Einführungsprozess von kollaborativen Systemen ein elementarer Projektbestandteil. In diesem Kontext wurden Schulungsworkshops bei den teilnehmenden Unternehmen durchgeführt und ein unternehmensübergreifender Austausch gefördert, der auf den gesammelten Erfahrungen der Anwender beruht. „Mit dem Projekt konnten wir einen Beitrag dazu leisten, den Transfer der Mensch-Roboter-Kollaboration in deutschen Unternehmen zu erleichtern und gleichzeitig die erforderliche Akzeptanz der kollaborativen Montage zu steigern“, erklärt Dr. Alfred Hypki von der Ruhr-Universität Bochum.

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