Mensch-Roboter-Kollaboration

Der Roboter wird zum Kollegen

Best Practice für die MRK. Unternehmen sehen in der Mensch-Roboter-Kollaboration eine Schlüsseltechnologie, um auftretende Herausforderungen wie zunehmende Variantenvielfalt, alternde Belegschaften oder Flexibilisierung lösen zu können. Bei näherer Betrachtung fällt auf, dass MRK-fähige Roboter nicht immer für eine Zusammenarbeit von Mensch und Roboter verwendet werden.

Ein Anwendungsfall im Projekt Safemate beschäftigt sich mit der Waschautomatenmontage bei Miele. In dem Teilprozess wird eine Luftfalle zur Wasserstandsmessung am Aggregat befestigt. (Bild: Universität Hannover/Miele)

Ein Grund, warum eine echte Zusammenarbeit und damit auch eine Überschneidung der Arbeitsräume derzeit häufig in der Industrie nicht umgesetzt wird, liegt in der Unsicherheit von Unternehmen bei der Planung der Arbeitsstation sowie der Aufteilung von Arbeitsinhalten. So fehlt es in der Ausgestaltung von MRK-Applikationen vor allem an entsprechenden Systemschnittstellen für bislang vorhandene oder in Unternehmen eingesetzte Simulations- und Planungssoftware. Hinzu kommt der Bedarf an interdisziplinärer Expertise in den Bereichen der Arbeitswissenschaft und der Automatisierung. Das Erfahrungswissen für die Umsetzung von manuellen und automatisierten Produktionssystemen liegt hierbei meist separat vor. Aus diesem Grund wurden 2017 die Projekte Safemate und KoMPI im Rahmen der BMBF-Ausschreibung „Kompetenz Montage“ zusammen mit sieben weiteren Projekten gestartet. Ein Aspekt, den alle Projekte gemeinsam haben, ist die Validierung der erarbeiteten Grundlagen an mindestens einer Best-Practice-Anwendung. Hierfür werden mit Hilfe der jeweiligen Projektpartner Anwendungsfälle identifiziert und in die Produktion der Partner praktisch integriert. Ziel ist es, die Anwendungsfälle mit einem messbaren Mehrwert für die jeweiligen Unternehmen umzusetzen, sodass die daraus gewonnenen Erkenntnisse interessierten Unternehmen zugänglich gemacht werden können.

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Safemate hat sich zur Aufgabe gemacht, Einführungsstrategien für sichere und akzeptierte Kollaboration zu erstellen. Der zu entwickelnde Leitfaden ist möglichst generisch aufzubauen, sodass er branchenübergreifend, aber vor allem auch unternehmensgrößenunabhängig eingesetzt werden kann. Ein Anwendungsfall im Projekt Safemate beschäftigt sich mit der Waschautomatenmontage bei Miele. Bei dem umgesetzten Szenario handelt es sich um einen Teilprozess, bei welchem eine sogenannte Luftfalle zur Wasserstandsmessung am Aggregat befestigt wird. Im Rahmen von Mitarbeiterbefragungen und Arbeitsplatzbewertungen hat sich ergeben, dass der bisherige manuelle Prozess ergonomisch belastend für die Mitarbeiter ist und somit einer Veränderung bedarf. Der derzeitige Planungsstand sieht eine Handführung des Roboters vor, wodurch die Luftfalle in eine Vorposition am Aggregat gebracht werden kann. Die Endmontage wird anschließend automatisiert durch einen kraft- und momentengeführten Verfahrprozess vom Roboter vorgenommen. Die Handführung zur Vorposition ist nötig, um auf zusätzliche Sensorik verzichten zu können.

Ein LBR iiwa von Kuka wird in der Montagelinie bei Karl Dungs eingesetzt. (Bild: Ruhr-Universität Bochum/Dungs)

Ein Teil des Verbundvorhabens KoMPI beschäftigt sich mit der Analyse und Bewertung von bestehenden manuellen Montagelinien anhand des mit den Projektpartnern erarbeiteten MRK-Quick-Checks. Für die Auswahl werden Kriterien wie Handhabungsgewicht, Ordnungszustand oder die Geometrie der Bauteile betrachtet. Ein industrieller Anwendungsfall des Projekts umfasst die Montage von Druckwächtermodulen bei Karl Dungs. In der betrachteten Arbeitsstation geht es um das Komplettieren verschiedener Kleinteile und den anschließenden Verpackungsprozess des zusammengesetzten Druckwächters. Die Quick-Check-Anwendung hat ergeben, dass aufgrund der Ausprägung der Kriterien (geordnete Teilebereitstellung, hohe Stückzahlen) und einer separat durchgeführten Taktzeituntersuchung der Einsatz eines Leichtbauroboters als Teil einer koexistierenden Arbeitsstation aus wirtschaftlichen und austaktungstechnischen Gesichtspunkten hier ein hohes Potenzial darstellt. In der praktischen Umsetzung wird der LBR iiwa von Kuka in der Montagelinie seit Anfang 2018 im realen Produktionsbetrieb von Karl Dungs eingesetzt.

Die genannten Referenzprozesse aus den Projekten Safemate und KoMPI werden im Rahmen der projektbegleitenden Öffentlichkeitsarbeit auf dem MHI-Gemeinschaftsstand auf der Automatica ausgestellt.

Die Projekte Safemate und Kompi werden im Rahmen des Förderprogramms „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ zum Themenfeld „Kompetenz Montage - kollaborativ und wandlungsfähig (KoMo)“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

S. Blankemayer, K. Lemmerz, as


Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.)

Kurz erklärt: Der MHI e.V.
Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.) ist ein Netzwerk renommierter Universitätsprofessoren – Institutsleiter und Lehrstuhlinhaber – aus dem deutschsprachigen Raum. Die Mitglieder forschen sowohl grundlagenorientiert als auch anwendungsnah in einem breiten Spektrum aktueller Themen aus dem Montage-, Handhabungs- und Industrierobotikbereich. Weitere Infos zur Gesellschaft, deren Mitgliedern und Aktivitäten: www.wgmhi.de.


Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) der Leibniz Universität Hannover

Kurz erklärt: Das IFA
Das Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) der Leibniz Universität Hannover wurde 1966 gegründet und befindet sich momentan unter der Leitung von Prof. Dr. Peter Nyhuis. Das Institut befasst sich mit der ganzheitlichen Beschreibung und Gestaltung von Produktionssystemen. Die Forschungsschwerpunkte sind in den Bereichen Fabrikplanung, Produktionsmanagement sowie Produktions- und Arbeitsgestaltung angesiedelt. www.ifa.uni-hannover.de


Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS), Ruhr-Universität Bochum

Kurz erklärt: Der LPS
Der Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS) wird von Prof. Dr. Bernd Kuhlenkötter geleitet. Die wissenschaftliche Ausrichtung des LPS umfasst die Themenfelder Produktionsmanagement, Produktionsautomatisierung und Industrielle Robotik. Der LPS betreibt eine Lern- und Forschungsfabrik (LFF), in der die theoretischen Konzepte umgesetzt und evaluiert werden. Durch diese Demonstrationen der Ergebnisse fördert der LPS den Technologie-Transfer in die Wirtschaft. www.lps.ruhr-uni-bochum.de


Lehrstuhl Montagetechnik (match) der Leibniz Universität Hannover

Kurz erklärt: Der match
Der Lehrstuhl Montagetechnik (match) der Leibniz Universität Hannover wurde 2013 von Prof. Dr. Annika Raatz gegründet. Seitdem werden Ideen für die automatisierte und robotergestützte Montage und Handhabung in der Produktion verfolgt. Die Forschungsschwerpunkte sind in den Bereichen Kollaborative Montage, Soft Material Robotic Systems, Handhabungs- und Steuerungstechnik sowie Präzisionsmontage angesiedelt. www.match.uni-hannover.de

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