In der Produktion drückt der globale Wettbewerb immer stärker auf die Kosten. Gleichzeitig soll sie aber auch dem Wunsch von Kunden nach individuellen Produkten, kurzen Fertigungszeiten und schneller Verfügbarkeit gerecht werden. Die typischen Prinzipien der Massenproduktion, die während der zweiten industriellen Revolution geprägt wurden, finden heutzutage immer weniger Anwendung. Insbesondere die kundenindividuelle Fertigung stellt die Produktionstechnik vor hohe An- und Herausforderungen und bedeutet ein hohes Maß an Flexibilität bei der Arbeitsplanung bis hin zur selbstoptimierenden Anpassung an sich immer kurzfristiger ändernde Produktionsbedingungen.
Einen ganz entscheidenden Faktor nimmt dabei der Mensch ein. Die effektive Einbindung des Menschen in eine flexible Produktion ist ebenso notwendig wie die Gestaltung der Schnittstellen zwischen Mensch und Roboter.
Selbstoptimierende Produktionssysteme bieten eine Möglichkeit zur Flexibilisierung des Produktionsprozesses. Das bedeutet schneller auf sich verändernde Umgebungsbedingungen zu reagieren und Prozesse autonom anzupassen. Diese Individualisierung durch kundenspezifische Anpassungen wirkt sich insbesondere im Bereich der Montage aus und vergrößert die Variantenvielfalt des Produktspektrums erheblich. In der Montage und Fertigung gilt es, Intelligenz und Kognitionsfähigkeit in die Systemsteuerung zu integrieren, um im laufenden Prozess automatisierte Optimierungen zu ermöglichen. Dadurch ließe sich auch der Entwicklungs- sowie der Planungsaufwand erheblich reduzieren.
Montageprozesse produzierender Unternehmen können dabei grob in zwei Kategorien unterteilt werden. Einerseits können mit hochentwickelter Automatisierungstechnologie viele Montageschritte durch Industrieroboter erfolgen. Mit steigender Komplexität des Produkts sind jedoch häufig auch Bauteile vorhanden, die für die Montage bestimmte sensomotorische Fähigkeiten erfordern – beispielsweise biegeschlaffe Teile wie Kabelbäume, Federn oder Dichtungsringe – so dass sich diese nicht oder nicht komplett automatisiert montieren lassen. Unterstützend wirkt hier das Konzept der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK).
Während in einer solchen Montagezelle der Roboter große Lasten handhaben und monotone Aufgaben übernimmt, kann sich der Mensch auf seine Fähigkeiten und Fertigkeiten der feinmotorischen Montage beschränken. Zudem kann er den Produktionsprozess überwachen und flexibel auf unerwartete Situationen reagieren. Damit wird die Gesamtleistung und -effizienz des Produktionssystems gesteigert.
Zusätzlich bieten neue Technologien wie die Leichtbaurobotik neue Möglichkeiten der MRK. Mit zahlreicher Sensorik ausgestattet ist es mit diesen Robotern erstmals möglich, die zuvor strikte Trennung zwischen den Arbeitsbereichen aufzulösen. Optische und haptische Sensoren ermöglichen es dem Roboter, den Menschen rechtzeitig zu erkennen und die eigene Bewegung anzupassen oder im Notfall sogar zu stoppen. Die aufgebrachten Kräfte von Leichtbaurobotern sind im Falle einer Kollision wesentlich niedriger als bei Industrierobotern, sodass auch das Verletzungsrisiko für die kooperierende Arbeitsperson minimiert wird. Mensch und Roboter können eine Arbeitsaufgabe effektiv und sicher gemeinsam durchführen.
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