Industrial Handling als Problemlöser?


Vom Hebegerät zum Handhabungssystem über den Industrieroboter zum Leichtbauroboter und damit zum mechanisierten Kollegen für alle Einsatzfälle in Montage und Handhabung – falsche Versprechungen und zu viel Euphorie machten dem Roboter das Leben schwer, bevor er endgültig als universeller Kooperationspartner Anerkennung und Akzeptanz fand.

Wie sich die Bilder gleichen: Die Geschichte der Produktions- und Montageautomatisierung der vergangenen 60 Jahre ist eng mit der Entwicklung und Etablierung der Robotertechnik verbunden. Szenenwechsel: Die kaum nachzuvollziehende Euphorie um die äusserst dehnbare Strategie Industrie 4.0 lässt erahnen, dass deren konsequente und faktische Umsetzung in die Realität des betrieblichen Alltags wohl noch einige Zeit auf sich warten lässt. Zumal in dem Fall der Nutzen eher fragwürdig ist, zumindest solange, bis in einer voll digitalisierten Welt jeder Prozess jederzeit vollautomatisch aktualisiert werden kann und sich das Ganze auch noch wirtschaftlich darstellen lässt. Doch der Reihe nach: Ähnliche Hürden musste der Roboter überwinden, wobei er sich spätestens vor rund 15 Jahren dazu aufraffte, als die Leistungen mehr oder weniger plötzlich anstiegen und parallel dazu die Preise um 50 Prozent purzelten, wofür es bis heute eigentlich keine schlüssige Erklärung gibt.

Montage-Fertigungszelle mit zwei Leichtbauroboter-Anwendungen. Fotonachweis: KUKA

Produktion im Wandel der Zeit
Bis vor 40 Jahren spielte die Produktions- und Montageautomatisierung lediglich in den Stückzahlen produzierenden Automobilindustrie und bei deren Zulieferer sowie bei einigen Herstellern von Konsumgütern eine grössere Rolle. Begünstigt durch absolut überschaubare Produktfamilien mit eher wenigen Produktvarianten, wurden viele Bearbeitungsfolgen und periphere Verrichtungen sowie Fügeoperationen mittels spezieller Vorrichtungen und eigens dafür entwickelter Sondermaschinen durchgeführt.

Dabei handelte es sich weitgehend um Einzweckmaschinen mit geringem Flexibilitätsgrad, bezüglich Ausrüstung und Umrüstung sowie Anwendung und Nutzung. Weitere Kennzeichen waren hohe mechanische und vor allen Dingen steuerungs-technische Komplexität sowie ein gewisses Risiko, solche Aspekte wie Funktionssicherheit und Langzeit-Prozesssicherheit betreffend. Dies änderte sich erst, als durch strategisches Marketing erweiterte oder gar neue Kunden-Bedürfnisse erweckt wurden. Denen lagen häufig sogenannte USPs, also Merkmale zur Unterscheidung von Produktversprechen einzelner Anbieter zum Beispiel von Konsumgütern und dergleichen mehr, zugrunde. Vielfalt suggeriert(e) zwar Kundenverständnis, jedoch dachte niemand an die Folgen für die Produktion.

Automation im Wandel der Zeit
Die Logik: grössere Produktvielfalt = geringere Chargengrössen = höhere Gesamtstückzahlen führte zwangsläufig zum Umdenken, denn mit Vorratsproduktion auf Weisung oder Verdacht konnten nachweislich keine nachhaltigen Geschäfte gemacht werden. Dies war die Stunde der (Industrie-) Roboter als vermeintliche Allroundmaschinen; der Beginn der schrittweisen Automatisierung durch mechanisiertes Handhaben einzelner Zuführ- oder Bereitstellungs-Funktionen; die Zeit der Infragestellung von starren Verkettungen durch Handlingstransfer per Linearportal-Roboter und Teileförderer; der Startschuss für flexible Werkstück- oder Werkstückträger-Transportsysteme, und für mechanisch-, pneumatisch-, vakuumbetriebene Hebegeräte, und für Hybrid-Montagesysteme in Gestalt von Rundtakttischen, um welche die manuellen sowie automatisierten Arbeitsstationen gruppiert sind, und natürlich auch für die Linear-Montageanlagen mit getakteten Transfersystemen sowie der Möglichkeit zur mehr oder weniger freien Integration manueller, halbautomatischer oder eben vollautomatischer Arbeitsstationen. Diese Liste liesse sich noch lange fortsetzen, denn die einzelnen und noch mehr Bausteine zur Produktions- und Montageautomatisierung sind die Bausteine einer von Pragmatismus bestimmten Rationalisierung durch Automatisierung.

Leichtbauroboter für Magazinier-, beziehungsweise Be- und Entladeaufgaben an einer Werkzeugmaschine in der mechanischen Fertigung. Fotonachweis: Bachmann

Vom Sondermaschinenbau zum Prozess- und Systemintegrator
Die Vorrichtungs-, Sondermaschinen- und Montageanlagenhersteller begannen sich auf Prozesslösungen zu spezialisieren und betätig(t)en sich fortan als Systemintegratoren, die, wann immer möglich und sinnvoll, auf am Markt in der benötigten Leistung und Qualität vorhandene Komponenten zurückgreifen; wobei auch Roboter nur Systemkomponenten sind und nicht mehr. Die für den Systemintegrator wie für den Bediener vereinfachte Technik erleichtert es heute allen Beteiligten, wann immer machbar Roboter oder alternativ auch Mehrachsen-Koordinatensysteme einzusetzen, um einerseits Verrichtungen zu automatisieren sowie andererseits in einer Station oder in einem Roboter-, Handhabungssystem mehrere Funktionen zu integrieren. Aus verschiedensten Gründen wie dem sich nicht mehr nur abzeichnenden Fachkräftemangel, Personal- und Produktionskosten sowie Prozesssicherheit und reproduzierbarer Fertigungsqualität liegt die Zukunft eindeutig in der weitgehenden Automatisierung aller Funktionen und Prozesse. Das heisst nicht, dass auf den Mensch verzichtet werden könnte, sondern das Gegenteil ist der Fall. Der mehr oder weniger qualifizierte Mensch wird in der produktflexiblen Klein- und Mittelserienproduktion wieder mehr verantwortungsvolle Aufgaben übernehmen, sich dabei aber von Robotern assistieren und unterstützen lassen. Mit dem oftmals falsch definierten Begriff der Servicerobotik hat das nichts zu tun, mit dem erklärten Willen, welche technischen Hilfsmittel auch immer für monotone, schwierige, schmutzige oder die Gesundheit sonst wie gefährdende Arbeiten anzuwenden, dagegen schon.

Blick in eine Halle mit Schweissroboteranwendungen in einer Karosseriefertigungslinie. Fotonachweis: ABB

Dass in einer solchen Mensch-Robotik-Individualkombination sowohl der Mensch als auch der Roboter gemeinsam für Performance stehen, verschafft dem Mensch nun wieder die Deutungs-Hoheit sprich: Verantwortungs-Oberhand, die er eine ganze Zeit eben lang nicht innehatte, nämlich solange der «Kollege» Roboter als Arbeitsplatzkiller und nicht als Helfer für unterschiedlichste Arbeiten und Verrichtungen betrachtet wurde. Man möchte fast ausrufen: «Endlich wird der Roboter als das angesehen, was er in der Realität ist», nämlich keine universell nutzbare, sondern eine zunächst dumme Maschine, der erst durch Software, Greifer oder Werkzeuge buchstäblich Leben und Funktion eingehaucht wird. Dann allerdings zeigt der Roboter sein wahres Ich, in dem er, je nach Produktvariante, mit dem einen oder anderen Werkzeug oder Greifer arbeitet beziehungsweise Werkstücke hantiert, dabei eine oder mehrere Prozessstationen anfährt, dortige Aufgaben abarbeitet, oder stationär abarbeiten lässt und hauptzeitparallel weitere Verrichtungen vornimmt. Der Vergleich mit einem modernen CNC-Bearbeitungszentrum liegt nahe. Denn auch dabei handelt es sich um eine Grundmaschine, die erst per Software, Werkstückspanntechnik und Werkzeugausrüstung zum flexiblen Fertigungssystem für eine bestimmte Teilefamilie wird, und sich mittels neuer Tools und angepasster Spanntechnik sowie prozessbestimmter CNC-Programme für viele andere Bearbeitungsaufgaben einsetzen lässt.

Fazit
Und siehe da, seit die Roboterhersteller begriffen haben, dass es neben den zugegeben unzähligen Anwendungen in der Automotive-Industrie und deren Zulieferer noch viele weitere Betätigungsfelder gibt, Stichwort General Industry, richten sie ihre Technik auch dahingehend aus. Dank erweitertem Produkt- und Leistungsportfolio eröffnen sich Robotern Zug um Zug neue Anwendungen, sodass sie heute in hoch automatisierten Kleinbetrieben wie in der Grossindustrie vorzufinden sind.

Thomas Brosch, Redaktion Maschinenbau



Community Führer Maschinen-, Metall, Elektro- und Elektronikindustrie der Schweiz 31 / 2017