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Mensch-Roboter-Kooperation: Entlastung und Effizienzsteigerung

Das Spektrum der Aufgaben, die von Robotern übernommen werden können, ist in den vergangenen Jahren stark gewachsen. Insbesondere die Möglichkeit, Maschinen nun Hand in Hand mit Menschen arbeiten zu lassen, ist eine attraktive Option für viele mittelständische Unternehmen.

Lange mussten Menschen und Roboter stets in streng getrennten Bereichen arbeiten, um Unfälle zu vermeiden. Dadurch waren die Anwendungsmöglichkeiten der Robotik enorm eingeschränkt. Mittlerweile ermöglichen neue Technologien die Kooperation auf engstem Raum – und das zu Preisen, die oft auch für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) rentabel sind. Allerdings gilt es, zahlreiche Faktoren zu beachten, die den Erfolg der Zusammenarbeit entweder fördern oder einschränken können.

Vorteile bei Qualität, Produktivität und Ergonomie

Mit der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) verbinden sich große Hoffnungen, weil die Zusammenarbeit an einem Bauteil ohne zeitliche und räumliche Trennung ermöglicht wird. Die wichtigsten Vorteile dabei:

• Ergonomische Entlastung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bei schweren Tätigkeiten
• Steigerung der Produktqualität, etwa durch erhöhte Präzision
• Steigerung der Produktivität, beispielsweise durch die Übertragung monotoner Tätigkeiten an den Roboter und die Fokussierung des Menschen auf Arbeitsschritte, die eine größere Flexibilität erfordern

Auf diese Weise können der Mensch und der Roboter jeweils ihre Stärken zum Tragen bringen. Im Falle des Menschen sind dies vor allem die Geschicklichkeit, die Entscheidungsfähigkeit, die Flexibilität und der große Bewegungsraum. Der Roboter glänzt dagegen durch seine Kraft, Wiederholungsgenauigkeit, geringe Ausfallrate und Ausdauer.

Körperliche Belastungen vermeiden

Die Anwendungsmöglichkeiten der kollaborativen Roboter – auch „Cobots“ genannt – sind ausgesprochen vielfältig. Neben der Automobilindustrie, die traditionell die meisten Roboter nutzt, gelten der mittelständische Maschinen- und Anlagenbau sowie die Metallindustrie als besonders vielversprechende Einsatzbereiche. Den Möglichkeiten sind dabei kaum Grenzen gesetzt: Auch im Handwerk, der Lebensmittelindustrie, dem Bau und der Agrarwirtschaft stehen körperlich belastende Tätigkeiten auf der Tagesordnung, sodass Roboter ihre Stärken ausspielen können.

Einer Umfrage des BIBA – Bremer Instituts für Produktion und Logistik zufolge erwarten Unternehmen die zukunftsträchtigsten Einsatzmöglichkeiten der kollaborativen Roboter in den folgenden Unternehmensbereichen:

• Montage (insgesamt 65%)
• Fertigung (14%)
• Versand und Kommission (7%)
• Produktionslogistik (7%)
• Qualitätssicherung (5%)
• Lackierung (2%)

Robotersteuerung ohne Programmierkenntnisse

Die enge Kooperation von Menschen und Robotern ist durch zahlreiche technische Entwicklungen in den letzten Jahren möglich geworden. Unter anderem können Sensoren jetzt zuverlässig dafür sorgen, dass Roboter rechtzeitig gestoppt werden, ehe sie mit einer Person kollidieren. Der Großteil der kollaborativen Roboter auf dem Markt setzt hierfür auf die sogenannte Kraft- und Leistungsbegrenzung. Diese sogenannten Leichtbauroboter sind jedoch in ihrer Tragkraft eingeschränkt und können nur rund 1 bis 15 Kilogramm handhaben. Die zunehmende Verfügbarkeit kollaborativer Leichtbauroboter fördert aber die Verbreitung von Mensch-Roboter-Kollaborationen auch in kleinen und mittleren Unternehmen. Nicht zuletzt ist auch die Bedienung deutlich einfacher geworden – oft sind keine intensiven Programmierkenntnisse mehr nötig, sodass der Einsatz nicht an die ständige Verfügbarkeit von Experten gebunden ist.

In der Forschung wird weiter daran gearbeitet, die Cobots kostengünstiger, flexibler und bedienungsfreundlicher zu machen. Am BIBA geht es unter anderem darum, sie zur Bewegung von großen Lasten zu befähigen, ohne dabei an Sicherheit einzubüßen. Von den rund 150 verschiedenen Cobots, die aktuell am Markt verfügbar sind, können nur zwei mit mehr als 20 Kilogramm belastet werden.

Sicherheitsanforderungen nicht unterschätzen

Wer den Einsatz von Cobots im eigenen Unternehmen plant, sollte zunächst analysieren, welche Prozesse dafür in Frage kommen und wie eng die Kollaboration unter realistischen Bedingungen sein kann. Grundsätzlich wird zwischen vier Kollaborationsgraden unterschieden:

• Stufe 1: Vollautomatisierung – Mensch und Roboter arbeiten vollständig getrennt voneinander.
• Stufe 2: Koexistenz – Getrennte Arbeitsräume, aber Kontakt ist möglich, jedoch stoppt der Roboter bei Betreten seines Arbeitsraums seine Bewegungen komplett ab, um Gefahren zu vermeiden
• Stufe 3: Kooperation – Mensch und Roboter arbeiten im gemeinsamen Raum, beispielsweise an einer Werkbank, allerdings sind direkte Berührungen nicht vorgesehen.
• Stufe 4: Kollaboration – Beide arbeiten im gleichen Raum und zeitgleich am selben Bauteil.

Aus Sicht der Wissenschaft handelt es sich nur bei Stufe 4 um echte Mensch-Roboter-Kollaboration. Die meisten Anwendungsfälle, in denen Mensch und Roboter in Unternehmen aufeinandertreffen, erreichen die Stufen 2 oder 3. Unternehmen unterschätzen häufig das Ausmaß an organisatorischen Änderungen, die für den geeigneten Einsatz echter MRK erforderlich sind. Zum einen müssen die Arbeitsabläufe angepasst werden, zum anderen muss der Arbeitsschutz den Arbeitsplatz abnehmen – und von dort kommen oft noch Auflagen.

Unter anderem aus diesen Gründen können die Kosten das eingeplante Budget leicht übersteigen: Zwar sind Cobots oft schon ab 20.000 oder 30.000 Euro zu haben, aber die weiteren Ausrüstungsgegenstände, beispielsweise kollaborative Greifer, sowie die sichere Einrichtung der Arbeitsplätze und die Inbetriebnahme treiben die Gesamtkosten in die Höhe. Besonders für KMU ist eine realistische Planung und passgenaue Umsetzung daher ein entscheidender Erfolgsfaktor für die Einführung der MRK.

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum informiert Unternehmen

Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Bremen unterstützt Unternehmen kostenlos beim Einstieg in die Mensch-Roboter-Kollaboration. Experten geben Impulse für die Identifizierung von Prozessen und Arbeitsplätzen, die für die Zusammenarbeit mit kollaborativen Robotern geeignet sind. Dabei sprechen sie auch mit den Beschäftigten, um deren Meinung einzuholen, wo Entlastung benötigt wird. Die frühzeitige Einbindung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter kann zusätzlich helfen, die Akzeptanz für MRK-Projekte im Unternehmen zu erhöhen.

Ansprechpartner

Aaron Heuermann, Tel. 0421 218-50172, E-Mail: her@biba.uni-bremen.de

Auf der großen Digitalisierungs-Convention wurde mutig in die Zukunft geblickt

Teilnehmer der Convention "Das Digitale Jetzt" bei der Vorstellung der Praxisbeispiele.

Rund 120 Gäste, Aussteller und Referenten feierten am 26. September 2019 gemeinsam das einjährige Bestehen der Veranstaltungsreihe “Das digitale Jetzt”. Bei der großen Digitalisierungs-Convention im Flydeck im Ecos Office Center auf dem Teerhof blickten sie zurück auf das vergangene Jahr, aber vor allem nach vorne in Richtung Zukunft: Künstliche Intelligenz, Augmented Reality, 3D-Druck, Gamification – in Workshops und in der Ausstellung gab es nicht nur Informationen dazu, sondern die Gäste konnten auch vieles selbst ausprobieren.
Lesen Sie den gesamten Artikel auf der Seite von bremen-digitalmedia.de
Zu den Fotos des Events geht es hier.
 

“Das digitale Jetzt – spannende Beispiele aus der Praxis” ist eine Veranstaltungsreihe von bremen digitalmedia und des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Bremen. Mit der Reihe sollen insbesondere kleine und mittlere Unternehmen eingeladen werden, sich mit verschiedenen Themen der Digitalisierung auseinander zu setzen und im Dialog mit Experten aus der Praxis weiter zu bilden.

Die nächsten Termine sind

30. Oktober 2019, 17:00 Uhr, Radiusmedia KG augment it: “Willkommen in der neuen Welt – Mit AR schneller ans Ziel”

13. November 2019, 17:00 Uhr, ProLog Innovation: “LEGO SERIOUSPLAY® als Kreativitäts- und Kommunikationsmethode”

10. Dezember 2019, 17:00 Uhr, DOCK.ONE: “Digitale Innovationen für den Maschinen- und Anlagenbau”

"Das Digitale Jetzt IX" im April oder "Wie ein Roboter Popcorn macht"

Das Thema Künstliche Intelligenz ist derzeit in aller Munde, so auch in der Ausgabe unserer Reihe “Das Digitale Jetzt” am 03. April 2019. Zum Thema “Neue Chancen durch „Digitale Zwillinge“ – Wissensrepräsentation und logisches Denken für Robotiksysteme” waren wir dieses Mal am Institut für Künstliche Intelligenz der Universität Bremen zu Gast.

Die Entwicklung von Robotern, die manuelle Aufgaben mit der Kompetenz des Menschen bewältigen können, stellt seit mehr als 50 Jahren eine der großen Forschungsherausforderungen für die künstliche Intelligenz (KI) und die Robotik dar. Digitale Zwillinge bieten den Vorteil, Roboter mit der Fähigkeit auszustatten, ihre Wahrnehmungs-Handlungsschleife intern zu emulieren und zu simulieren. Robotiksysteme können daraus “gesunden Menschenverstand” und intuitives physikalisches Wissen ableiten und uns dabei helfen, wichtige gesellschaftliche, humanitäre und wirtschaftliche Herausforderungen der alternden Gesellschaft besser zu bewältigen.

Bei dieser Veranstaltung hatten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Möglichkeit bei einer Laborführung zu erfahren, wie autonome Roboter in Zukunft Menschen im Alltag unterstützen können. Dies ist zwar derzeit noch Zukunftsmusik, aber der Roboter im Labor des IAI hat den Gästen zumindest schon einmal Popcorn serviert. Im “Retails Robotics Laboratory” wurde den Besuchern zudem anhand eines mobilen Roboters demonstriert, wie Digitale Zwillinge funktionieren. In einem Szenario aus dem Bereich des Einzelhandels (Drogerie) wurde Ihnen vorgeführt, wie industriell relevante Aufgaben mithilfe eines Roboters zeit- und kostensparend virtuell geplant, getestet und prototypisch durchgeführt werden können.

"Das Digitale Jetzt VIII" goes Bremerhaven: Wie schütze ich mich vor Cyberkriminalität?

In Kooperation mit der BIS Bremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbH fand am 25.03.2019 das erste Mal eine Veranstaltung unserer Reihe “Das Digitale Jetzt” in Bremerhaven statt.
“Wie schütze ich mich vor Cyberkriminalität? Wie gehen Hacker vor und was genau passiert bei einem Hackerangriff? Welche Fehler mache ich beim Thema IT-Sicherheit und wie kann ich mich bestmöglich vor Cyberangriffen schützen?” Bereits zum zweiten Mal beantwortete unser Referent Carsten Cordes, IT-Security Consultant der HEC GmbH, diese und weitere Fragen.
Die knapp 40 Teilnehmerinnen und Teilnehmer kamen mit vielfältigen Fragestellungen zur Veranstaltung und schnell wurde klar, dass das Thema IT-Sicherheit jeden betrifft – ob privat oder beruflich. Bei einem Demo-Hacking zeigte der Referent auf, wie vielfältig die technischen Sicherheitslücken in den verschiedensten Anwendungen und Tools sein können, worauf man als Anwender zu achten hat und wie man diese Lücken bestmöglich schließen kann. Carsten Cordes machte jedoch auch klar, dass der Mensch immer die größte Schwachstelle darstellt, egal wie perfekt ausgefeilt die Schutzvorrichtungen sind. Für ein Unternehmen ist es somit immer schwierig, sich gegen alle Eventualitäten und möglichen Angriffe abzusichern die Schulung und Sensibilisierung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beim Thema IT-Sicherheit immer das A und O ist und die Basis der IT-Sicherheit eines Unternehmens darstellt.
Nach zwei Stunden intensiver Erläuterungen durch den Referenten konnten sich die Teilnehmerinnen und Teilnehmer beim Get-together bei Fingerfood stärken, sich austauschen und die Diskussionen fortsetzen. Am Ende der Veranstaltung war allen klar: Beim Thema IT-Sicherheit sollte sich jeder erst einmal an die eigene Nase fassen und überlegen, an welchen Stellen er mögliche Sicherheitslücken eventuell ganz leicht ausräumen kann.

"Das Digitale Jetzt VII" im März: Augmented Reality – doch kein Science Fiction?

Am 21. März 2019 war “Das Digitale Jetzt” zum Thema “Alles andere als Science-Fiction – Wie Augmented Reality schon heute die Industrie revolutioniert” im Haus der Ubimax GmbH in Bremen zu Besuch.
Die Veranstaltung wurde eröffnet von Dr. Hendrik Witt, Geschäftsführer der Ubimax GmbH, der in einem spannenden Vortrag über die Tätigkeiten seines Unternehmens berichtete und erklärte, wo Augmented Reality bereits heute zum Einsatz kommt. Genutzt werden die smarten Anwendungen beispielsweise in der Logistik, der Fertigung und der Fernwartung.
Anhand verschiedener Praxisbeispiele wurde den TeilnehmerInnen zudem dargelegt, welchen realen Mehrwert die innovativen Lösungen rund um Datenbrillen und smarte Helfer im produktiven Einsatz darstellen. So setzt beispielsweise DHL Augmented Reality-gestützte „Smart Glasses“ als Standardausrüstung in Lagern weltweit ein. Dadurch konnte in den Lagern durchschnittlich eine 15-prozentige Produktivitätssteigerung bei geringerer Fehlerquote und besseren Nutzerbewertungen erreicht werden.
Im Anschluss bekamen die TeilnehmerInnen in vier verschiedenen Demonstrationsstationen die Chance Datenbrillen selbst auszuprobieren und in die “erweiterte Realität” einzusteigen:

  1. Beim “Vision Picking” mit xPick – konnte das Kommissionieren mithilfe von Datenbrillen und RFID-Armband (xBand) ausprobiert werden.
  2. Mithilfe einer HoloLens und xMake konnte an einem großen Stoffwürfel die Unterstützung bei der Fertigung durch Augmented Reality nachempfunden werden.
  3. Anhand eines kleinen Motors wurde die geführte Inspektion mit xInspect demonstriert. Hierbei konnten die Teilnehmerinnen sich anhand von Schritt für Schritt Anleitungen durch Wartungsprozesse führen lassen.
  4. Mit einer Video-Konferenz-Demonstration wurde den Teilnehmerinen die xAssist Remote-Support Lösung gezeigt. Durch diese Lösung kann Expertenwissen aus der Ferne hinzugezogen werden. Hier konnte man sehen, was der Servicetechniker vor Ort vor Augen hat und mit der Brille aufnimmt.

Beim abschließenden Get-Together hat der Abend bei angeregten Diskussionen zu den neuen Erfahrungen einen angenehmen Ausklang gefunden.
Bei dieser Veranstaltung wurde ein Podcast aufgenommen, den Sie in Kürze im Bereich “Materialien” finden werden.
 
 
 

Alle vier Etappen des „New Work Sprint“ beendet

Mit der Komplexität und Veränderungsgeschwindigkeit der heutigen Arbeitswelt stehen kleine und mittelständische Organisationen vor der Fragestellung, wie sie mit der digitalen Transformation und neuen Formen der Arbeit umgehen und sich selber dazu positionieren wollen.
An vier Terminen im Februar und März 2019 trafen sich die 14 Teilnehmer*innen aus verschiedenen Branchen unserer Veranstaltungsreihe „Arbeit Neu Denken – Ein New Work Sprint in vier Etappen“ zu zweistündigen Kurz-Workshops, um gemeinsam mit Sven Hermann von ProLog Innovation GmbH genau diese Fragestellung zu bearbeiten sowie die Chancen und Herausforderungen der digitalen Transformation und der neuen Formen des Arbeitens in ihrer eigenen Organisation zu beleuchten.
In den vier Etappen der Veranstaltungsreihe konnten die Teilnehmer*innen neue Impulse sowie Orientierung und Handlungsoptionen im Digitalisierungs-Dschungel gewinnen. Durch Reflexion der Themen auf persönlicher und organisatorischer Ebene sowie Einblicke in Methoden und Möglichkeiten bekamen die teilnehmenden Unternehmen die Möglichkeit eine Art „digitalen Transformationscheck“ durchzuführen, sowie Handlungsoptionen zu entwickeln, wie Sie in Ihrer Organisation die analoge und digitale Arbeitswelt der Zukunft gestalten wollen.
Die vier Etappen des „New Work Sprint“ waren:
Etappe I: New Work – Arbeit bewegt sich
Etappe II: Disruptive Trends und Technologien
Etappe III: Die agile Organisation
Etappe IV: Der analoge und digitale Transformationscheck.

"Das Digitale Jetzt VI" im Februar zum Thema Digitalisierung in Produktion und Logistik

Am 12. Februar 2019 war „Das Digitale Jetzt“ zum Thema „Produktion und Logistik auf dem Digitalisierungskurs“ im BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik zu Gast.
Hier bekamen die ca. 40 Teilnehmer*innen die Chance, hautnah zu erfahren, wie die Digitalisierung die Prozesse in Produktion und Logistik verändert und wie Unternehmen von den Innovationen profitieren können.
Bei drei spannenden Demonstrationen konnten sich die Teilnehmer*innen digital inspirieren lassen. Sie konnten ein autonomes Assistenzsystem zur Unterstützung von Mensch-Maschine-Kollaboration in Montageprozessen kennenlernen, erfahren, wie die Sensorik bei der Verladung von Bauteilen unterstützen kann und wie die Digitalisierung Transparenz in die Supply Chain Prozesse bringt.
Auch dieses Mal hat das anschließende Get-Together zu einem regen Austausch zwischen Wirtschaft und Wissenschaft eingeladen.
Des Weiteren haben wir während der Veranstaltung einen Podcast aufgenommen. Diesen finden Sie in Kürze im Bereich „Materialien“.

"Das Digitale Jetzt V" im Januar: Von der Tiefsee in den Weltraum im DFKI Bremen

Unter dem Motto „Von der Tiefsee in den Weltraum – mit Robotik in unbekannte Welten eintauchen“ war unsere Veranstaltungsreihe „Das Digitale Jetzt“ am 23. Januar 2019 im Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (GmbH) in Bremen zu Gast.
Nach einem interessanten Vortrag über die Forschungsgebiete des DFKI, erfuhren die mehr ca. 40 Teilnehmer*innen, wie ein Exoskelett die medizinische Rehabilitation von Schlaganfallpatienten verbessern kann. Bei einer spannenden Live-Demonstration führten die DFKI-Wissenschaftler die Funktionsweise des Exoskeletts vor. Hier wurde u.a. demonstriert, wie sich das Exoskelett auf Basis der Muskelaktivität des Patienten steuern lässt.
Bei der anschließenden Führung bekamen die Teilnehmer*innen die Gelegenheit, die einzigartige Forschungsinfrastruktur des DFKI zu besichtigen, die der Entwicklung und dem Test autonomer mobiler Roboter für unterschiedliche Anwendungsgebiete dient. Bei der Besichtigung der Martitimen Explorationshalle lernten die Teilnehmer*innen neue Robotertechnologien kennen, die im 3,4 Mio. Liter fassenden Salzwasserbecken für den Einsatz auf und unter Wasser getestet werden.
Bei einem anschließenden Get-Together konnten sich die Teilnehmer*innen zu den vorgestellten Inhalten austauschen und vernetzen.