Kollaboration am Shopfloor

Kuka-CEE-Chef Schober: "Überregulierung ist nicht zielführend"

In der industriellen Arbeitswelt von morgen arbeiten Menschen und Maschinen eng zusammen. Doch vorerst lassen geltende Normen wenig Spielraum für echte Interaktion.

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Industrieroboter von ihren Sicherheitszäunen, Absperrgittern und Schutzkäfigen zu befreien und gemeinsam mit dem Menschen im Produktionsprozess arbeiten zu lassen ist eine trendige Vision in der aktuellen Technologieentwicklung. In den letzten Jahren wurde deshalb von den Herstellern eine neue Generation von Robotern entwickelt, die nicht nur der menschlichen Arbeitsplatzumgebung angepasst wurde, sondern auch die Assistenz in Arbeitsprozessen flexibel übernehmen und manuelle Tätigkeiten automatisieren kann.

Doch so ganz ist die Vision noch nicht in den Unternehmen angekommen. Trotz der vielfältigen Einsatzszenarien hat sich die Mensch-Roboter-Kollaboration bisher noch nicht am Markt durchgesetzt. Nach aktuellen Studien beläuft sich der Anteil realer Cobotik-Einsätze weltweit auf nur rund drei Prozent. In der jungen Disziplin steht vieles noch am Anfang zwischen Laborforschung, Machbarkeitsstudien und Pilotprojekten. 

Hype versus Realität.

Ein wesentlicher Grund für die noch zu geringe Verwendung ist der eingeschränkte Anwendungsgrad von Cobots in der betrieblichen Praxis. Michael Rathmair, Forscher am Institut für Robotik und Mechatronik, Joanneum Research, erläutert das Kernproblem: „Nicht alles, was technisch möglich wäre, ist auch erlaubt. Die Normgrundlagen in der kollaborativen Robotik wurden mit Bedacht formuliert. Biomechanische Grenzwerte definieren etwa zulässige Kontaktkräfte im Fall einer Kollision. Cobots müssen mit Hilfe von zuverlässigen Sicherheitsfunktionen sehr sensitiv agieren, um die notwendigen Anforderungen  entsprechend einzuhalten.“ Gerade in der engsten und unmittelbarsten Interaktionsform - der kollaborativen Betriebsart - müsse der Roboter daher sehr langsam arbeiten, kraft- und leistungsbegrenzt sein und dürfe keine Bewegungen in Kopfhöhe des Bedienpersonals ausführen.

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Zahlreiche industrielle Anwendungsfälle mit schnellen Zykluszeiten in der Produktion entfallen damit. „Seitens der Industrie sei der Wunsch nach mehr Effizienz und Effektivität - also einer Verkürzung der Taktzeiten - spürbar“, so Rathmair, „die Forschung versuche im Rahmen der aktuellen legislativen Vorgaben durch verbesserte und neuartige Technologien die Performance stetig zu verbessern. Die Revision der Normen wäre hierfür viel zu träge.“ Gegenwärtig werden die zentralen Robotersicherheitsnormen ISO 10218 und ISO/TS 15066 im internationalen Normgremium für Robotik ISO/TC 299 einem komplexen Überarbeitungsprozess unterzogen und den aktuellen Entwicklungen kollaborierender Systeme angepasst. Bei den biomechanischen Grenzwerten werde sich aber vorläufig nichts ändern, wie aus den laufenden Verhandlungen zu hören ist. In die globale Gremienarbeit fließen die Vorschläge von Herstellern, Integratoren, Forschern, aber auch von Arbeitnehmerverbänden und Arbeitsschutzorganisationen mit ein. Pandemiebedingt musste die für Frühjahr 2021 geplante Fertigstellung einstweilen auf Ende 2022 verschoben werden. 

Theorie und Praxis.

Wie bewerten Hersteller das Spannungsfeld zwischen Sicherheit und Performance? „Tatsächlich“, so Bernhard Buchinger von Pilz Österreich, „funktioniert die Vision der vollen Kollaboration in der Realität nicht. Denn Cobots können nie so schnell arbeiten wie Industrieroboter. Berührungen sind auch nicht ausgeschlossen.“ Das Unternehmen, das selbst aktiv in den ISO-Normungsgremien eingebunden ist, plädiert daher für eine Vereinfachung: „Die MRK-Normen sollten praxistauglicher werden, ohne die Sicherheit zu vernachlässigen.“ In der technisch-industriellen Entwicklung gehe der Trend daher eher in Richtung Kooperation statt Kollaboration: „Es hat sich gezeigt, dass man für viele Anwendungen gar keine enge Kollaboration braucht. Man arbeitet gemeinsam, aber voneinander getrennt“, so der Consultingexperte.

Durch die Kombination verschiedener Methoden und Sicherheitsvorkehrungen könne die Maschine auch mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten, ohne dass es zu einer Gefährdung des Personals käme. Monoton-repetitive Aufgaben wie Sortieren, Verpacken, Bestücken, Schweißen oder Heben lassen sich dadurch flexibel automatisieren. Auf diese Art würde auch der Weg zur Schwerlast-MRK möglich werden und das Effizienzproblem gelöst werden. 

Norm und Wirklichkeit. 

Auch andere Hersteller haben eine klare Position in der aktuellen Normendiskussion. Helmut Schmid, Technologieexperte und strategischer Berater des Cobotik-Pioniers Universal Robots, meint etwa im Gespräch mit dem INDUSTRIEMAGAZIN: „Die Normen sind in der Regel nicht zu restriktiv, sondern oft einfach nur schwer zu verstehen. Darüber hinaus sind die Grenzwerte der ISO TS 15066 sehr niedrig angesetzt. Diese definieren, wie viel Kraft oder Druck ausgeübt werden muss, um beim Menschen Schmerz zu verursachen. Fehlinterpretationen machen Applikationen oft unmöglich oder uninteressant.

Es wäre dringend angezeigt, die Normen zu überarbeiten und so zu vereinfachen, dass Druck- und Kraftwerte klarer zu verstehen sind.“ Bei Universal Robots glaubt man fest an die Vision und die Zukunft der kollaborierenden Cobots. Auch wenn es im Bereich der Normung noch Nachholbedarf gebe, sei die Technologie ausgereift. „Cobots bieten ein enormes Potential, um eine Vielzahl innerbetrieblicher Aufgaben zu optimieren und Mitarbeiter ergonomisch zu entlasten. Sie sind leicht zu implementieren, hochgradig flexibel, intuitiv zu bedienen, einfach zu programmieren und aufgrund der überschaubaren Kosten auch für klein- und mittelständische Unternehmen geeignet“, so Schmid. 

Reformbedarf?

Keinen unmittelbaren Reformbedarf in der Diskussion erkennt Roboterbauer KUKA, wie CEO Erich Schober erläutert: „Ein Cobot ist nicht darauf ausgelegt, möglichst schnell zu fahren. Seine Stärke liegt in der Sicherheit und Sensitivität. Der Roboter soll dem Menschen helfen, auf keinen Fall darf er ihn gefährden. Damit müssen Roboter hohe Anforderungen in puncto Sicherheit erfüllen. Es sollte durchaus mehr Verantwortung in die Hände der Anwender und mehr Vertrauen in ihre Fachkenntnisse gelegt werden. Hier zu überregulieren ist nicht zielführend.“

Auch bei KUKA ist man von der Zukunft der Cobots und deren Vorteilen überzeugt, kennt aber die Bedenken vieler Unternehmen in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit von MRK-Anwendungen: „Es gibt bereits Beispiele, bei denen MRK in bestehenden Anlagen wirtschaftlich eingesetzt wird. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn die Applikation mehrfach realisiert wird und zudem Aspekte wie Qualitätsverbesserung, Flächenverdichtung oder die Vermeidung von Fehltagen aufgrund ergonomischer Arbeitsplätze  betrachtet werden“, so Schober. Die Branche ist jedenfalls überzeugt, dass sich angesichts der forcierten Digitalisierung und Automatisierung der Trend zur kollaborativen Robotik in der Produktion beschleunigen wird.