Die Produktion mit kollaborierenden Robotern richtig denken
Die Zukunft ist da! Schon heute sind Kollaboration von Mensch und Maschine Wirklichkeit. Wenn Menschen und Maschinen Hand in Hand arbeiten, kann eine größere Flexibilität und steigende Qualität in der Produktion erreicht werden. Auch wenn es heute noch Einschränkungen gibt, sind bereits Koexistenz und Kooperation Gang und Gäbe. Die Vorteile sind zweifelsohne eine riesige Chance für Produktionsunternehmen, dennoch, wenn Sie ein kollaborierendes System erfolgreich integrieren wollen, dürfen Sie die Sicherheitsaspekte nicht außer Acht lassen. Daher gilt: Erst bei einer ganzheitlichen Betrachtung der Produktion kann Robotertechnik optimal einsetzt werden.
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Zunächst sollte die Frage geklärt werden, worin die Unterschiede zwischen Koexistenz und Kooperation und Kollaboration liegen: Sobald Roboter und Mensch zeitlich beziehungsweise örtlich getrennt von Schutzeinrichtungen nebeneinander her arbeiten, spricht man von der Koexistenz und Kooperation. Die Kollaboration ermöglicht dagegen die Zusammenarbeit ohne physische oder optische Trennung. Entstehen während der Arbeit Gefahrensituationen, geht der Roboter unmittelbar in einen sicheren Zustand über.
Wann ist der Einsatz von kollaborierenden Robotern denkbar?
Vorteilhaft sind solche Arbeitsbeziehungen, wenn Roboter Menschen in der direkten Kollaboration bei schweren körperlichen, monotonen oder komplizierten Tätigkeiten entlasten können. Das präzise Vorgehen der künstlichen Intelligenz kann zum Beispiel in der Operationstechnik nie dagewesenes Potential freisetzen. Montagearbeiten können effizient gestaltet werden, wenn die Basis einer gemeinsamen Arbeit geschaffen wird. Auch die Leiterplattenindustrie oder die Herstellung von Chips sind prädestinierte Segmente für kollaborierende Systeme. Doch wie kann sich das in der Produktion als nützlich erweisen?
Der konkrete Vorteil der Arbeitsbeziehung „Mensch – Roboter“
Stillstände werden oft durch falsche oder nicht ausreichende Sicherheitskonzepte verursacht. Im Rahmen der Konformitätsbewertung nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, wird zwar innerhalb der Risikobeurteilung die bestimmungsgemäße Verwendung einer Maschine festgelegt, oft wird aber das Produktionsumfeld vernachlässigt. Zur ganzheitlichen Betrachtung gehören alle Lebensphasen der Maschine, also auch die Reinigung, Reparaturen oder die Reaktion auf Umwelteinflüsse und insbesondere die Produktionsbeobachtung zur Fehlererkennung. Kollaborierende Systeme beziehen den Menschen ein, woraus eine größere Flexibilität und mehr Möglichkeiten erwachsen: Der Mensch kann sich in unmittelbarer Nähe der Maschine aufhalten, sie kann länger laufen, es kommt zu weniger Stillstandzeiten, die geforderte Stückzahl und Verfügbarkeit werden leichter erreicht. Dieser konstante Prozess erhöht die Produktqualität um ein Vielfaches.
Was wären ideale Einsatzgebiete für kollaborierende Systeme?
Optimal für den Einsatz von kollaborierenden Systemen ist ein Produktionssystem, das sich an der Wertschöpfungskette orientiert und auftragsbezogen produziert. Gerade flexible Produktionen mit zahlreichen Varianten, die direkt auf Kundenbestellungen reagieren, lassen sich mit einem solchen System schneller umsetzen. Durch die Sensorik können kollaborierende Roboter auch im Qualitätsmanagement zum Einsatz kommen und den Menschen unterstützen, um so gemeinsam die Qualitätsprüfung zu verbessern. Dennoch eignen sich diese Arbeitsweisen nicht für jede Produktion. Zykluszeitkritische Produkte in getakteten Fertigungslinien, Massenware, die innerhalb von wenigen Sekunden hergestellt und verpackt werden müssen, lassen sich durch koexistente Automatisierungssysteme erreichen. Eine viel große Hürde existiert jedoch in der Sicherheit.
Sicherheit bei kollaborierenden Systemen
Sicherheit ist ein großes Thema bei kollaborierenden Robotern. Die Roboter dürfen für den Menschen im direkten Kontakt keine Gefahr darstellen. Deshalb bewegen sie sich sehr langsam oder besitzen sensitive Achsen und Gelenke. Findet eine Berührung statt, die über einen gewissen Widerstand hinausgeht, schaltet der Roboter in den sicheren Modus: Die Gelenke werden flexibel und lassen sich wegdrücken, sodass keine Verletzungsgefahr für einen Menschen besteht. Technische Spezifikationen werden in ISO TS 15066 für die Anforderungen an kollaborierende Roboter, insbesondere die Rahmendaten für die direkte Zusammenarbeit des Menschen mit dem Roboter beschrieben. Die EN ISO 10218 deckt hingegen die Koexistenz von Mensch und Maschine ab, nicht aber die Zusammenarbeit.
Was Unternehmen bei der Integration von kollaborierenden Robotern beachten müssen
Der Roboter kann auch nicht einfach autark in die Fertigung gesetzt werden. Stattdessen muss der komplette Materialfluss sicherheitstechnisch durchdacht werden. Produktionsunternehmen müssen sich im Vorfeld mit spezifischen Fragen auseinandersetzen: Wie erfolgt die Materialbereitstellung, wie gestaltet sich die Übergabe zu einer anderen Station, entsteht ein Flaschenhals innerhalb der Produktionskette? Der Einsatz muss ganzheitlich gedacht werden und damit auch die Sicherheitstechnik. Sie erfordert ein neues System, beispielsweise mit Unterschall-, bewegungssensitiven und optischen Sensoren, die eventuell auch Gestik erkennen können.
Unsere Experten der CE-CON beraten Betreiber von kollaborativen Systemen hinsichtlich konkreter Anforderungen und erstellen gezielte Sicherheitskonzepte. Möchten Sie Ihre ersten Schritte in Richtung Zukunft wagen? Wir unterstützen Sie bei der Gefährdungsbeurteilung und gehen mit Ihnen durch alle Schritte des Konformitätsbewertungsverfahrens.
