Projekt Manuserv

Keine Scheu vor MRK

RIF-Projekt Manuserv. Das Projekt Manuserv des RIF Institut für Forschung und Transfer zeigt: Mensch und Roboter können sich an gemeinsamen Arbeitsplätzen gut ergänzen. Die Übertragung einzelner Handgriffe oder Arbeiten auf Roboter funktioniert bereits in der betrieblichen Praxis.

Der Roboter nimmt den Staubsauger mit einem passiven Greifer vom Werkstückträger und stellt ihn auf dem Arbeitstisch ab. (Bild: RIF e.V. - Alex Muchnik)

Können Roboter mit Menschen zusammen an Industriearbeitsplätzen eingesetzt werden? Lohnen sich diese hybriden Lösungen in der Praxis? Das RIF Institut für Forschung und Transfer präsentierte Vertretern der mittelständischen Industrie im Rahmen einer Fachtagung zum Forschungsprojekt Manuserv Praxisanwendungen aus vier Branchen – Gebäudetechnik, Hausgeräte, Anlagenbau und Landwirtschaft. Diese zeigen: Kollaborationen von Menschen und Robotern sind ausgesprochen vielseitig und flexibel, bei guter Mitarbeiterakzeptanz im betrieblichen Alltag umsetzbar und können moderne Industriearbeitsplätze im deutschen Mittelstand sichern und verbessern.

Mit dem Projekt Manuserv entwickelt das RIF seit 2014 ein Planungs- und Entscheidungsunterstützungssystem, mit dem ein bisher manuell durchgeführter Prozess mit Hilfe von Servicerobotern technologisch und ökonomisch sinnvoll (teil-)automatisiert werden kann. Die Hilfestellung reicht von der Auswahl geeigneter Serviceroboter über die Ablaufplanung bis zur virtuellen Inbetriebnahme des ausgewählten Servicerobotersystems. Über eine Internetplattform, die im Rahmen des Forschungsprojektes von der Icarus Consulting entwickelt wurde, können Anwender mit Hilfe von Manuserv für sie passende Servicerobotik-Systemvorschläge erhalten.

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Mensch-Maschine- Kooperation im Werksalltag 
Ein wichtiges Beispiel für eine Mensch-Maschine-Kooperation aus dem Projekt läuft bereits im Werksalltag des mittelständischen Familienunternehmens Albrecht Jung. Der internationale Premium-Anbieter von intelligenter Gebäudetechnik steht vor der Herausforderung, seine Produkte im internationalen Wettbewerb innerhalb kürzester Zeit an neue Technologien anzupassen sowie stets variantenreicher und kundenindividueller zu fertigen. „Wir wissen, dass wir unsere Firmen-Philosophie, weiterhin auf ´Made in Germany´ zu setzen, im harten weltweiten Wettbewerb ohne Automatisierung nicht halten können. Wir wussten aber nicht, an welcher Stelle unseres Prozesses es überhaupt Sinn ergibt zu automatisieren“, beschreibt Werksleiter Dirk Wettlaufer die Ausgangssituation. 

Derselbe Roboter fährt unterschiedliche Arbeitsplätze autonom an. Hier nimmt er das Netzteil der Firma Jung auf und platziert es exakt in der Laserbeschriftungskabine. (Bild: RIF e.V.)

Im Rahmen des Projekts Manuserv ließ die Firma Jung die Montagearbeiten zur Herstellung smarter Unterputz-Radios analysieren. Dazu erfasste das RIF-Team – wie bei allen Praxisbeispielen – sämtliche Bewegungen des Werkers am Arbeitsplatz mit Hilfe von Motion Capturing sowie anhand einer arbeitswissenschaftlichen Beschreibung der handhabungsrelevanten Komponenten (Bauteile, Werkzeuge) und Bewegungsfolgen. Zerlegt in elementare Bewegungsabläufe, ermittelt Manuserv, welche marktgängigen Robotersysteme zur Abbildung der untersuchten Arbeitsabläufe einsetzbar sind. Mithilfe moderner Simulationstechnik wurden die Ergebnisse am RIF visualisiert und im Rahmen einer virtuellen Inbetriebnahme überprüft.

Für die praktische Anwendung der Planungssystematik wurde bei Jung eine in sich geschlossene, manuelle Handhabungssequenz zur Automatisierung ausgewählt. Bei dem neu geplanten Prozess stellen die Mitarbeiter ein vormontiertes Netzteil auf einer eigens angefertigten Übergabevorrichtung bereit. Per Knopfdruck vom Mitarbeiter ausgelöst, nimmt ein in den Arbeitsplatz integrierter Leichtbauroboter das Netzteil auf und platziert es in einer Laserbeschriftungseinrichtung. Im Anschluss an die Beschriftung übernimmt der Roboter das Bauteil erneut und stellt es an der Übergabevorrichtung bereit – völlig ohne Eingriff des Menschen. „Uns ist es mit diesem Projekt gelungen, das System in der Produktion umzusetzen. Wir konnten die Akzeptanz bei den Mitarbeitern schaffen und Ängste nehmen“, berichtet Dirk Wettlaufer, der auf dieser Grundlage neue Einsatzbereiche für innovative Robotersysteme im Unternehmen aufzeigen möchte. „Wo es sich lohnt, werden wir die Technik einsetzen, denn wir glauben, dass sich unsere Vertriebswege und das Kundenverhalten im Zuge von Industrie 4.0 zukünftig weiter stark individualisieren werden“, so Wettlaufer.

Arbeitsschutz-Aspekte im RIF-Labor überprüfen
Auch weitere Anwendungspartner konnten im Rahmen des Projekts den Weg in Richtung industrieller Assistenzrobotik einschlagen. Im Manuserv-Labor am RIF ist ein mobiles Robotersystem imstande, Mitarbeiter an verschiedenen Arbeitsplätzen aktiv zu unterstützen und den jeweiligen Einsatzort autonom anzusteuern. 

Für die neue Aufgabe vor der Laserbeschriftungskabine der Firma Jung wird der Roboter in kurzer Zeit manuell kalibriert. (Bild: RIF e.V.)

So ist zum Beispiel in einer originalgetreu nachempfundenen Fertigungssituation zu erkennen, wie der mobile Roboter bei der Endmontage von Staubsaugern von Miele zu einer spürbaren Verbesserung der Arbeitsbedingungen beiträgt. Indem der Roboter fertiggestellte Staubsauger aus Werkstückträgern entnimmt und diese zur weiteren Verpackung aufstellt, konnte die physische Mitarbeiterbelastung deutlich gesenkt werden. „Für uns waren neben der Funktionalität vor allem Ergonomie und Aspekte der Arbeitssicherheit in diesem Projekt sehr wichtig“, berichtet Thomas Heermann, Fachkraft für Arbeitssicherheit bei Miele. „Wir wissen jetzt, was wir tun müssen, um einen Assistenzroboter vorschriftengerecht zu installieren“. So wurden am RIF mit Hilfe eines externen Dienstleisters in einem aufwändigen Verfahren alle Punkte, an denen der Roboter in diesem Arbeitsbereich einen Menschen gefährden könnte, anhand von Kraftmessungen überprüft und für unbedenklich befunden. Schutzmaßnahmen, CE-Zertifizierung und Betriebsanweisung wurden dann im Werk in Bielefeld erstellt. Mittlerweile arbeitet dort ein Miele-eigener Assistenzroboter mit verschiedenen Mitarbeitern problemlos zusammen und hat seinen RIF-Kollegen abgelöst.

In einem weiteren Anwendungsfall aus dem Forschungsvorhaben wird ein mobiles Robotersystem bei GEA Farm Technologies zum Reinigen von Melksystemen in der Landwirtschaft eingesetzt.

Eine überraschende Wendung ergab sich bei KHS Corpoplast. Schwerpunktmäßig wurde hier ein Umrüstvorgang an Streckblasmaschinen zur Herstellung von PET-Flaschen analysiert. Nach detaillierter Erfassung der Arbeitssequenz zum Auswechseln von Haltedornen für PET-Rohlinge kamen die RIF-Experten gemeinsam mit den zuständigen Produktplanern von KHS zu der Erkenntnis, dass eine konstruktive Veränderung der Dorne den Umrüstvorgang maßgeblich vereinfachen kann, um auch hier den Einsatz von Servicerobotik zu ermöglichen.

Internetplattform für servicerobotische Lösungen
Sobald das Projekt abgeschlossen ist, soll eine öffentliche Plattform zur Planung und Gestaltung servicerobotischer Lösungen im Internet bereitgestellt werden, die Endanwendern entlang des kompletten Planungsprozesses von einer einheitlichen Modellierung der untersuchten Prozesse bis hin zu ersten, prototypischen Umsetzungslösungen ein digitales Assistenzsystem zur Seite stellt. Somit soll das implementierte Planungskonzept maßgeblich dazu beitragen, unterschiedliche Anwender bei der Planung hybrider Gestaltungslösungen zu unterstützen, damit diese die Potenziale servicerobotischer Systeme nachhaltig industriell erschließen können. as

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