Vier Experten zu Robotik-Trends Nachgefragt: Sind Roboter die Zentrale der Produktion?

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FINDER GmbH

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

KUKA AG

Universal Robots (Germany) GmbH

Zimmer GmbH

Wenn Roboter digital werden: Könnten sie womöglich in Zukunft die Zentrale im Produktionsnetz bilden? Das haben wir vier Experten gefragt – und je nach Perspektive – ganz unterschiedliche Einschätzungen erhalten.

Ein kurzer Rückblick auf den ersten Teil der Nachgefragt-Reihe zum Thema Robotiktrends: Dr. Christian Liedtke von Kuka glaubt zwar nicht, dass sich an der Karobaulinie viel ändern werde, an der Orchestrierung in der Zelle aber, da womöglich schon. Für Helmut Schmid von Universal Robots bleiben herkömmliche Industrieroboter in einem Produktionsumfeld wohl immer nur eine Komponente. Ganz anders sehe das jedoch für kleinere Automatisierungslösungen aus. Kai Kohler von der Zimmer Group wiederum registriert heute schon den Wunsch, Roboter-Controller mehr auch zur Ansteuerung von Peripheriegeräten zu verwenden. Ob die Produktion zentral oder dezentral von Robotern gesteuert wird, für Dr. Werner Kraus vom Fraunhofer IPA gleicht das einer philosophischen Frage, die selbst führende OEMs im Automotive-Markt heute unterschiedlich beantworten. Und daran knüpft sich dann auch die Sinnfrage:

Ausblick

Roboter – Zentrum der Produktion?

Die vier Experten zu Robotik-Trends

• Dr. Christian Liedtke, Experte für strategische Allianzen und Digitalisierung bei Kuka

• Dr .Werner Kraus, Leiter Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA

• Helmut Schmid, Geschäftsführer Universal Robots Germany

• Kai Kohler, Global Key Account & Product Management bei Zimmer Group

Der Roboter als Zentrale der Produktion: Wie sinnvoll wäre das überhaupt – und für wen?

Christian Liedtke: Das Potenzial ist vergleichsweise groß. Wenn wir uns Fertigungsprozesse ansehen, die bereits eine OEE (Overall Equipment Effectiveness) von 99 % aufweisen, steckt da – Digitalisierung hin oder her – nur noch ein Potenzial von max. 1% drin, egal was ich mache. Das echte Potenzial liegt in der Verbindung der Prozesse. Dazu zählen die Orchestrierung, das Timing oder auch die Abstimmung aufgrund von Liege-, Warte- und Ausfallzeiten. Interessant ist das für jeden Endanwender, der noch etwas mehr aus seiner Prozesskette rausholen muss. Uninteressant ist das sicherlich für all jene, bei denen sowieso noch ganz andere Potenziale schlummern. In diesem Fall ist Industrie 4.0 einfach zu teuer. Beispielsweise wenn ich nur zwei Schichten am Tag mache: Warum sollte ich dann mit viel Aufwand mehr aus meinem Prozess herausholen, wenn ich doch viel einfacher eine dritte Schicht oder sagen wir einfach eine Schichtverlängerung um eine Stunde machen könnte?

Werner Kraus: Aus einem hohen Digitalisierungs- bzw. Vernetzungsgrad lässt sich zunächst das Produkt über vernetzte Sensoren entlang der Wertschöpfungskette vollständig beobachten. Aus diesen Daten lassen sich mittels KI kausale Zusammenhänge identifizieren, um die Produktionsmittel in Bezug auf Qualität und OEE zu optimieren. Diese Systeme liefern dem Unternehmen Analysen und Empfehlungen. Die Einstellungen am Produktionsmittel selbst werden allerdings noch manuell vorgenommen. In vielen Forschungsarbeiten wird der nächste Schritt vorbereitet, bei dem die KI selbstständig den Prozess entlang der Wertschöpfungskette adaptiert, um beispielsweise ein Optimum bezüglich Durchlaufzeit, Ausschussrate oder OEE zu erreichen. Hieraus entstehen Opportunitäten für neue Geschäftsmodelle. Dies ist zum Beispiel in der Kooperation von Amazon Web Services mit VW zu beobachten.

Kai Kohler: Ein Vorteil wäre beispielsweise, dass ein Roboterprogrammierer nicht gleichzeitig auch die Programmiersprache des zentralen Steuerungselementes umsetzen muss. Speziell für mittelständische Betriebe ein wichtiges Thema, da sie nicht für jede Aufgabe einen Spezialisten haben können.

Helmut Schmid: Man muss unterscheiden zwischen der Industrieautomatisierung und der Leichtbaurobotik. Ein enormes Potenzial sehe ich bei robotergesteuerten kollaborativen Applikationen, und hier insbesondere auch in industriefernen Branchen. Dazu gehört beispielsweise der Service- und Dienstleistungsbereich, etwa in Gestalt von Krankenhäusern, Laboratorien, aber auch der Gastronomie. Dort wäre eine Steuerung der Abläufe durch einen Cobot durchaus sinnvoll. Der Einsatz von Robotern zur Desinfektion von Krankenhausumgebungen im Zuge der Corona-Pandemie ist ein Beispiel dafür, wie Roboter schon heute jenseits des klassischen Industrieumfeldes eingesetzt werden. Wenn dieser Anwendungsfall auch aus der Not heraus geboren ist, so unterstreicht er doch, dass es noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten gibt, die uns heute noch gar nicht bekannt sind. Ein Killerkriterium wäre für mich, dass der Roboter nicht die finale Entscheidungskompetenz haben darf. Diese muss immer beim Menschen liegen, sowohl aus ethischen wie auch aus sozialen Gründen.

Personalie

Helmut Schmid verlässt Universal Robots

Welche technologischen Entwicklungen zählen dabei zu den Treiberthemen? Und woran hapert es noch bzw. welche Technologien müssten aus Ihrer Sicht verstärkt weiterentwickelt werden?

Werner Kraus: Zu den Treiberthemen zählen sicherlich leistungsfähige eingebettete Systeme. Damit könnten zum Beispiel auf dem Robotergreifer direkt KI-Modelle laufen und der Roboter würde gleich mitgesteuert. Eine große Chance sehe ich auch beim Thema Standardisierung der Schnittstellen von Komponenten unterschiedlicher Hersteller über OPC-UA. Hier laufen zahlreiche Initiativen, die von Fraunhofer und anderen Partnern vorangetrieben werden mit dem Ziel, die Kommunikation zwischen Produktionsmitteln untereinander oder mit einer übergeordneten Cloud „Plug-and-Play“-fähig zu machen.

Kai Kohler: Für den verstärkten Einsatz von Roboter-Controllern als zentrales Element müssen diese –ausgehend von ihrer eigentlichen Aufgabe zur Steuerung des Roboters – leistungsfähiger gemacht werden, da entsprechend viel mehr Teilnehmer für die gesamte Automationszelle erforderlich sind. Hier muss der Ansatz, dass alle Kernkompetenzen, also Roboter, Greifer, Sensor- und Aktorhersteller etc. näher zusammenrücken, fortgesetzt werden. Gemeinsame Schnittstellen und Technologien können hierbei natürlich ebenfalls helfen.

Christian Liedtke: Aktuell sind die Themen in den Fachkreisen immer wieder die gleichen: So lange alle Unternehmen ihren eigenen Standard entwickeln und dabei nicht auf Interoperabilität achten, um Kunden an sich zu binden, wird die Branche hier nicht weiterkommen. Was die Branche dringend braucht, ist das industrielle Bluetooth, damit alles austauschbar ist und jede Komponente in einer Produktion mit der anderen kommunizieren kann – alle Maschinen eben eine gemeinsame Sprache sprechen. Das entspricht aber natürlich nicht dem Cross- und Up-Selling-Interesse der Maschinenhersteller. Das ist noch ein Problem. Und wenn ein Unternehmen seine Kompetenzen überschreitet, weil es meint, in angrenzende Prozesse genauso gut reinschauen zu können wie in seine eigenen, wird es auch nicht unbedingt besser. Da ist es hilfreicher, wenn jeder bei seinen Kompetenzen bleibt. Was die Branche auch braucht, sind Ökosysteme mit gut funktionierenden Partnerschaften, so wie die Open Industry 4.0 Alliance oder andere Zusammenschlüsse, die alle gemeinsam das Ziel haben, die Digitalisierung in unseren Werkshallen schneller voranzutreiben. Als konkretes Ziel hat die Open Industry 4.0 Alliance beispielsweise ausgerufen, dass bis zu 80 % der Maschinen in einer Smart Factory die gleiche Sprache sprechen.

Werner Kraus: Grundvoraussetzung für die Umsetzung einer anteiligen Steuerung der Produktion aus dem Roboter heraus ist, dass die Produktionsmittel durchgängig digitalisiert und vernetzt sind. Durch die Investitionen in Industrie 4.0 haben wir in Deutschland und weltweit seit 2011 große Fortschritte gemacht. Gleichzeitig jedoch sind die vernetzten Produktionsmittel von außen über Cyber-Attacken angreifbar. Daher stehen jetzt Technologieentwicklungen im Bereich Safety, Security und Privacy im Vordergrund, um die Risiken von Cyberangriffen einzuschränken und kalkulierbar zu machen. Lösungsansätze haben wir in den vom Land Baden-Württemberg geförderten Projekten Robo Shield und Cyber Protect entwickelt. Derzeit lassen wir die Ergebnisse in laufende Produktionen bzw. Automatisierungsprodukte einfließen.

Helmut Schmid: Um das Thema weiterzuentwickeln sind die Aspekte KI und selbstlernende Systeme relevant. Sie ermöglichen, dass der Roboter bestimmte Prozesse und Abläufe selbstständig lernt und verbessert, so wie es ein Mensch es auch tut. Das ermöglicht z.B. das Lernen über Schwarmintelligenz. Stellen Sie sich vor, Sie sind ein Backwarenproduzent in München mit 100 weiteren Standorten. An jedem kommt ein Roboter zum Einsatz. Sie lernen einen Roboter an Ihrem Hauptsitz an. Das, was dieser eine Roboter lernt, wird über eine Cloud-Lösung an die Roboter an alle Standorten übermittelt. Jetzt passiert Folgendes: In München stellen sie die Produktion um und konzentrieren sich statt Semmeln auf Baguette. Auch dies wird über die Cloud an alle Roboter vermittelt und diese wissen, was zu tun ist. Zudem spielen die Roboter ihre Erfahrungswerte zurück an das System, sodass im Endeffekt jeder einzelne Roboter permanent dazulernt. Diese Art des Lernens wird perspektivisch auch für die Steuerung von Produktionen ein großes Thema werden, doch wir stehen hier gerade noch am Anfang.

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