Robotik in der Industrie: Industrieroboter im Unternehmen einsetzen und dank Automatisierung produktiver werden

Roboter sind weltweit aus der modernen Produktion nicht mehr wegzudenken. Denn robot, robotics und automation sind nicht nur Termini aus dem Management, sondern essentielle Säulen der Wirtschaft. Und das in nahezu jeglicher Produktion von Gütern in den Unternehmen der verarbeitenden Industrie. Sei es in Deutschland oder weltweit. Wer an Industrieroboter denkt, der sieht vor dem inneren Auge typischerweise Produktionsstraßen mit unzähligen Robotern.

Doch auch in der Robotik bzw. robotics schreitet die Entwicklung Jahr für Jahr weiter voran. Neben den stationären massiven Robotern, kommen bei der Automation immer kompaktere Exemplare zum Einsatz in der Industrie. Auch Roboter im Nano-Format werden inzwischen gefertigt. Für die Mensch-Roboter-Kollaboration entstehen sogenannte Cobots. Der Begriff Cobots leitet sich ab von collaborative robots. Es beschreibt einen robot bzw. robots, die mit dem Menschen zusammenarbeiten also kollaborieren bzw. kooperieren.

Neben den festprogrammierten Exemplaren der Robotik, entstehen zunehmend intelligente Industrieroboter. Diese Roboter sind durch künstliche Intelligenz (KI) in der Lage zu lernen. Diese Fähigkeit zum maschinellen Lernen erlaubt es den Robotern weitestgehend eigenständig Entscheidungen zu treffen.

Arnold IT Systems unterstützt Unternehmen aktuell in Projekten, bei denen lernende Systeme der Robotik in Vordergrund stehen. Und solche, in denen sich Roboter auch bei überschaubaren Seriengrößen zur Automatisierung einsetzen lassen. Wenn auch Sie die Welt von robot und robotics für sich erschließen wollen, kontaktieren Sie uns. Wir begleiten Ihr Unternehmen gerne auf dem Weg der Automatisierung. In Deutschland oder über Grenzen hinweg.

Was bringt Robotik in der Industrie?

Robotik in der Industrie bringt neben zahlreichen anderen Vorteilen eine verbesserte Produktivität. Deshalb wurde und ist sie eine tragende Säule zahlreicher Produktionsprozesse in Deutschland und der ganzen Welt.  Neben der verbesserten Produktivität bringen Investitionen in Roboter oder Robotersysteme weitere positive Auswirkungen mit sich. Eine Studie der International Federation of Robotics (IFR) beschreibt diese sinngemäß wie folgt:

Dank der maschinellen Helfer lassen sich Betriebskosten senken, während sich Qualität und Beschaffenheit der gefertigten Produkte verbessern.  Ebenfalls positiv wirkt sich der Einsatz eines robot auf die Bedingungen der Arbeit und des Arbeitsplatzes aus. Die Leistung der Produktion steigt und die digitale Fertigung wird flexibler. Auch der Wechsel der Arbeitskräfte sinkt und die Kapitalkosten des Lager- und Umlaufbestands lassen sich reduzieren. Ebenso verbessert sich der Footprint, da kleinere Flächen für die digitale Produktion beansprucht werden.

Die zentrale Herausforderung für die Robotik in der Industrie: heterogene Objekte vollständig autonom durch Industrieroboter bearbeiten lassen

Die Robotik ist in der Welt der Industrie omnipräsent. Roboter schweißen, schneiden, montieren oder lackieren unentwegt. Weltweit, rund um die Uhr und Jahr für Jahr. Und neue kommen kontinuierlich dazu. Laut den aktuellen News aus dem Executive Summary World Robotics 2022 Industrial Robots der IFR betrug die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 2016 bis 2021 acht Prozent. Inzwischen sollen knapp 3,5 Millionen Industrieroboter im Einsatz sein. Vergleichsweise einfach können diese Ihren Dienst erbringen, wenn die zu bearbeitenden Produkte standardisiert und homogen sind.

Weichen die einzelnen Gegenstände jedoch voneinander ab, so steht der Industrieroboter und sein Management vor größeren Herausforderungen. Insbesondere bei gefertigten Erzeugnissen, die auf Grund von Produktionsabweichungen automatisch nachbearbeitet werden müssen. Nachbearbeitet z.B. in Form von Tätigkeiten wie Schleifen oder Polieren. Eine weitere Herausforderung sind kleine Losgrößen. Denn mit herkömmlichen Ansätzen der Robotik sind Skaleneffekte und eine rasche Amortisation schwer erreichbar. Arnold IT erarbeitet aktuell für beide Szenarien neue Lösungen, um die Roboter die gestellten Herausforderungen meistern zu lassen. Ein Beispiel dafür findet sich unter www.camirob.de 

Robotik in Industrie und Produktion: Welche Voraussetzungen sollten bestehen oder geschaffen werden?

Um Robotik in der Industrie einzuführen und neue Wege zu gehen, bedarf es einiger Vorarbeit. Da sich Industrieroboter besonders für die Produktion eignen, ist gerade diese Disziplin vor einer Implementierung genaustens zu analysieren. Aspekte, die es gleichermaßen anzuschauen gilt, sind die einzusetzende Technik, Messgrößen, Abläufe und die ergonomischen Bedingungen des Status-Quos.

Betrachtet man dabei den Aspekt Technik, können sich dort auch Potenziale ergeben, indem das aktuelle Verfahren geändert wird. Weg von einem manuell geprägten, hin zu einem standardisierten Prozess.   Ebenso ist zu prüfen, ob ein Industrieroboter nicht mehrere aktuelle Produktionsschritte in sich vereinen kann. Beispielsweise durch mehrere Werkzeuge an Ort und Stelle. Eine Analyse der gegenwärtigen Messgrößen liefert ein Bild über Unterbrechungszeiten, Mitarbeiterengpässe oder Qualitätsmängel. Sie kann Optimierungspotentiale zu Tage fördern.

Nehmen Unternehmen die Abläufe der Fertigung unter die Lupe, sollten diese auch über die zu erreichenden Effekte nachdenken. Denn der Einsatz eines Industrieroboters kann zahlreiche Vorteile bringen. So kann er wesentlich größere Kräfte aufbringen und höhere Lasten stemmen als ein Mensch. Auch bei der Arbeitsgeschwindigkeit hat er die Nase vorn und arbeitet zudem präziser. Toleranzen in der Produktion sinken somit ebenfalls. Ein weiterer Aspekt ist der zunehmende Fachkräftemangel. Selbst, wenn ein Unternehmen die geeigneten Mitarbeiter findet, so sind deren Arbeitszeiten auf eine Schicht begrenzt. Ein Roboter hingegen kann durchgehend im Ein- oder Mehrschichtbetrieb arbeiten.

Durch den demografischen Wandel tritt auch der Aspekt der ergonomischen Arbeitsweise bzw. Arbeitserbringung weiter in den Vordergrund.  So können Roboter in der Industrie die Mitarbeiter entlasten oder diese mit Ihrem Service unterstützen. Tätigkeiten mit starker körperlicher Belastung lassen sich auf den maschinellen Helfer übertragen. Ebenso wie Aufgaben, die monoton oder gefährlich sind. Neben der kompletten Übernahme von Prozessschritten durch einen Roboter, kann eine sorgfältigen Analyse auch Teilansätze ergeben. Beispielsweise in Form einer Mensch-Roboter-Kollaboration, bei der sogenannte Cobots, die Mitarbeiter unterstützen. Ob nun Robots oder Cobots. Wie so oft gilt auch bei der Einführung eines Industrieroboters oder generell von Automation in der Industrie: Planung ist die halbe Miete!

Robotik in der Industrie: Weltweite Einsatzgebiete der maschinellen Helfer

Elektroindustrie löst Automobilindustrie auf Platz 1 ab

Wie eingangs beschrieben sollen 2021 fast dreieinhalb Millionen Industrieroboter weltweit im Einsatz sein. Und Ihre Anzahl steigt weiter. Selbst im Corona-Jahr 2020 kamen laut des IFR fast 400.000 zusätzliche Helfer für die Automatisierung hinzu. Doch in welcher Industrie sind diese installiert? Die fünf größten definierten Absatzbranchen sind Elektro/Elektronik, Automobilindustrie, Metall. Kunststoff und Gummi sowie Nahrungsmittel. Allerdings liegen für etwas mehr als einem Fünftel der verkauften Maschinen keine definierten Branchendaten vor. 10 Prozent des Absatzes teilte sich zudem auf sonstige Branchen auf.

2020 war zudem ein historischer Zeitpunkt in der Geschichte der Robotik in der Industrie. Die Elektro- und Elektronikbranche verdrängte 2020 den traditionellen Platzhirsch. Die Automobilindustrie findet sich seither beim jährlichen Absatz auf dem zweiten Platz.

Industrielle Tausendsassas der Automatisierung:

Operativ übernehmen die Industrieroboter über die Branchen hinweg zahlreiche Aufgaben. Nicht nur in der Automobilindustrie erledigen sie verschiedenste Arten des Lötens und Schweißens. Letzteres sowohl mit Schutzgas, Punktschweißen oder Laser. Sie kommen auch in der Logistik oder im Service zum Einsatz, wo sie Produkte auf Palletten setzen, verpacken oder kommissionieren. Weiter helfen sie, wenn es um die Handhabung an dritten Maschinen geht oder diese zu be- oder entladen sind.

Auch bei der Behandlung von Oberflächen erbringen sie ihren Service. Industrieroboter lackieren, emaillieren, bringen Dichtmittel auf oder beschichten Objekte und Flächen. Zudem übernehmen sie mechanische Tätigkeiten, wenn es gilt mobile Objekte zu befestigen, zu montieren oder zu demontieren.  Sollen Gegenstände eingelegt oder Bauteile bestückt werden, der Roboter ist auch hier zur Stelle. Selbst im Qualitätsmanagement sind sie aktiv. Dabei messen, testen, prüfen, vergleichen oder analysieren sie Ist- und Sollzustände.

Drei Viertel der Roboter befinden sich in fünf Ländern:

Regional sind die Märkte der Robotik in der Industrie relativ überschaubar. Denn über drei Viertel der installierten Roboter der Industrie befinden sich in fünf Nationen.

Allen voran China mit inzwischen über der Hälfte aller installierten Industrieroboter. Gemäß der IFR-Studie befanden sich 2021 dort 52 Prozent der gesamten Installationen an Industrierobotern. Mit deutlichem Abstand dahinter rangiert Japan, welches auf neun Prozent kommt. Gefolgt von den USA mit sieben Prozent und Südkorea, das bei sechs Prozent liegt. Deutschland komplettiert das Quintett mit fünf Prozent der weltweiten Installation von Robotern in der Industrie.

Das restliche gute Fünftel umfasst europäische Länder wie Italien, Frankreich, Spanien und Großbritannien. In Asien zählen Regionen wie  Taiwan (Chinesisch Taipeh), Singapur, Indien und Thailand dazu. In Nordamerika finden sich neben den USA Installationen in Mexiko und Kanada.

Robotik in der Industrie: Wohin geht die Reise für die digitale Automation in der Zukunft?

Die 2022 veröffentlichten News der IFR besagen: Das abgeschlossene Jahr 2022 zeigte eine deutliche Steigerung gegenüber dem Pandemiejahr 2020.  Die Absatzzahlen zeigen, laut der Studie, ein Jahresplus von 31 Prozent. Absolut waren es 517,385 Einheiten. Dieses Ergebnis übertrifft den bisheriger jährlichen Absatzrekord von 422.000 Einheiten aus dem Jahr 2018. Der Nachkrisenboom sollte allerdings während 2022 abflachen.

Nichtsdestotrotz prognostiziert der Fachverband „good news“, nämlich einen weiteren Anstieg bis 2024. Allerdings im oberen einstelligen Prozentbereich. Dies hätte auch zur Folge, dass die Marke von 500.000 jährlichen Installationen bis 2025 weiterhin übertroffen wird. Bis 2025 sollten jährlich 700.000 Einheiten abgesetzt werden. Innerhalb der Regionen sollte in Nordamerika die Marke von 50.000 Installationen pro Jahr erreichbar sein. In Asien erwarten die Experten mehr als 400.000 Einheiten für 2022.

Robotik in der Industrie: Potenziale wollen gehoben werden

Egal in welcher Industrie oder Branche sich Unternehmen befinden. Zahlreiche Faktoren sprechen dafür, dass diese sich mit dem Thema Robotik jetzt auseinandersetzen. Ob nun in einer Mensch-Roboter-Kollaboration, mit Cobots oder stationären Lösungen. Es lohnt sich die Potenziale genauer zu beleuchten. Arnold IT Systems steht Ihnen hierbei - auch bei kniffligen Lösungsansätzen - gerne tatkräftig zur Seite. Kontaktieren Sie uns deshalb gerne unverbindlich für einen ersten Gedankenaustausch oder zu einer Situationsanalyse vor Ort.