Erfolgreich mit dem Kollegen Roboter agieren

Wie lässt sich die Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) reibungsarm im Unternehmen einführen? Diesen und weiteren Fragen zur Gewinn bringenden Roboternutzung widmet sich seit Kurzem Markus Glück im Rahmen seiner Professur an der Hochschule Aalen.

Aus dem bislang üblichen Nebeneinander von Menschen und Robotern hinter Zäunen wird in den Werkshallen mehr und mehr ein unmittelbares Miteinander werden.

Foto: Kuka

Professor Doktor Markus Glück, der im April 2021 seine Stelle an der Hochschule (HS) Aalen angetreten hat, arbeitet seit Jahren mit Roboterherstellern zusammen und engagiert sich als wichtiger Impulsgeber für den Erfolg einer sicheren direkten Zusammenarbeit von Menschen und Robotern. Zum Sommersemester 2021 startete er sein Engagement im Studienbereich Mechatronik als Professor für Automatisierung und Robotik in der Fertigungstechnik. Im Gespräch mit der VDI-Z erläutert er die wichtigsten Erfahrungswerte sowie „Fallstricke“ bei der Einführung der MRK im Unternehmen. Teil 1 des Interviews widmet sich den Veränderungen der Arbeitswelt durch den Einsatz von Industrierobotern.

VDI-Z: Die Zukunft der Arbeit, die Fortschritte der Robotik und der Künstlichen Intelligenz sowie die Digitale Transformation sind gegenwärtig in aller Munde. Zurecht?

Glück: Die Zukunft der Arbeit sorgt unter dem Druck massiver Veränderungen in der Tat derzeit für eine Menge Diskussionsstoff: Roboter ziehen in Werkshallen ein, Digitalisierung und Vernetzung führen zu ersten smarten, teilweise autonom agierenden Produktionslinien und neuen Services. Die Mobilität wandelt sich grundlegend von der Verbrennertechnologie zur Elektromobilität und es besteht maßgeblicher Handlungsbedarf zur Erreichung von Klimaneutralitäts- und Nachhaltigkeitszielen.

Selten war die Kluft zwischen Hoffnungen und Ängsten so groß. Fragen über die Folgen des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz und die Gestaltung der zukünftigen Mensch-Maschine-Interaktion bestimmen die Debatten. Dabei ist klar, dass wir alle eine Zukunft anstreben, in der der Mensch den Fortschritt lenkt und beherrscht; nicht umgekehrt.

Prof. Markus Glück arbeitet seit Jahren mit Roboterherstellern zusammen und engagiert sich als Impulsgeber für den Erfolg einer sicheren direkten Zusammenarbeit von Menschen und Robotern.

Foto: HS Aalen/Nina Schaible

Steht also die Arbeitswelt vor einem Wendepunkt?

Die Arbeitswelt steht zweifellos an einem Wendepunkt, insbesondere in der industriellen Produktion. Schon bald werden an vielen Stellen Roboter im Einsatz sein, die Werker unmittelbar, also ohne den bislang üblichen Schutzzaun, bei der Erfüllung ihrer Aufgaben unterstützen. Aus dem bislang üblichen Nebeneinander von Menschen und Robotern hinter Zäunen wird ein unmittelbares Miteinander von Menschen und Robotern mehr und mehr in den Werkshallen zum Einsatz kommen. Die Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) ist zweifellos eine der tragenden Säule der Arbeitswelt 4.0. Sie führt die Stärken von Menschen und Robotern synergetisch zusammen und ermöglicht eine erheblich flexiblere Produktion.

Kommt jetzt der „Kollege Roboter“?

Roboter sind aus der industriellen Fertigung heute nicht mehr wegzudenken. Bisher agieren die leistungsfähigen Automaten in den meisten Fällen abgeschirmt hinter schützenden Gittern. Doch das ändert sich gerade mit hohem Tempo. Die Fabrikhallen werden von einer neuen Generation an kollaborativen Leichtbaurobotern bevölkert, die – oft auch als „Cobots“ bezeichnet – deutlich kleiner, schneller und flexibler sind als ihre Vorgänger. Aktuell entstehen ganz neue anwendungsorientierte Ökosysteme. Die Leichtbaurobotik wird vom Engagement vielfältigst aktiver Start-ups in ganz neue Richtungen gelenkt. Die Robotikbranche gewöhnt sich an neue innovative Akteure.

Mit der MRK steht eine neue Generation von Robotern zur Verfügung, die nicht nur „niedere“ Arbeiten verrichten, sondern vielmehr direkt am Arbeitsplatz die Menschen unterstützen und diese von monotonen, sich wiederholenden, körperlich und psychisch belastenden Arbeitsschritten entlasten. Darüber hinaus sind die neuen Produktionshelfer teilweise mobil einsetzbar und können wechselnde Aufgaben übernehmen. So können sie beispielsweise am Fließband aushelfen und die dort eingesetzten Werker unterstützen oder die Aufgaben eines erkrankten Kollegen kurzfristig übernehmen.

Wie muss man sich die Mensch-Roboter-Kooperation konkret vorstellen?

Menschen und Roboter werden sich immer häufiger ihren Arbeitsplatz teilen und täglich neue Formen der Interaktion zwischen Mensch und Maschine erleben: Von der unmittelbaren Zusammenarbeit im Prozess, bei dem beispielsweise der Roboter sein Verhalten individuell an unterschiedliche Bediener anpasst, bis hin zu ganz neuen Formen der Interaktion, bei denen ein Roboter wesentliche Bearbeitungsschritte übernimmt und an den Menschen anstatt der Mitarbeit im Prozess verstärkt Funktionen der Überwachung, Qualitätskontrolle sowie unmittelbare Eingriffe zur Beseitigung von Störungen des Routineablaufs übertragen werden.

Greifer an einem Motorblock: Roboter übernehmen künftig wesentliche Bearbeitungsschritte einschließlich von Funktionen der Überwachung und Qualitätskontrolle.

Foto: Schunk

Wo liegen denn die Stärken des Roboters? Wo die Stärken des Menschen?

Auf einen Nenner gebracht: Robotern fällt leicht, was Menschen schwerfällt und umgekehrt. Roboter können viele Dinge, die für Menschen eine Qual sind. Beispielsweise das Anheben und wiederholgenaue Ablegen größerer Lasten oder das millimetergenaue Setzen unzähliger Schweißpunkte im Karosseriebau. Ihre Stärke liegt in der zuverlässigen Wiederholung von Routinetätigkeiten. Diese führen sie mit deutlich höherer Geschwindigkeit und Präzision aus als menschlichen Kollegen. Wenn nötig, bringen sie weit höhere Kräfte wiederholgenau auf, arbeiten ermüdungsfrei und liefern 24 Stunden am Tag eine konsistente Qualität ab.

Menschen dagegen sind mit ihren kognitiven Fähigkeiten einzigartig, etwa mit ihrem Verständnis der Aufgabe. Sie nehmen auch unerwartete Ereignisse und Zusammenhänge wahr und reagieren situationsgerecht ohne vorangehende Programmierung. Menschen können sich an ihr Arbeitsumfeld und die aktuelle Arbeitssituation auf einzigartige Weise flexibel anpassen. Sie sind in der Lage, Probleme schnell zu lösen, spontan einzugreifen und zu improvisieren. Sie beherrschen wechselnde Arbeitssituationen, auf die sie nicht zuerst programmiert werden müssen. Dafür arbeiten sie in der Regel langsamer und weniger wiederholgenau als ihre Maschinenkollegen. Ihr Arbeitstag und Arbeitseinsatz ist limitiert.

Herr Professor Glück, wir bedanken uns für das Gespräch bis hierhin.

Im zweiten Teil des Interviews wird es um den Stand der Umsetzung von MRK in den Unternehmen, um Aspekte der Arbeitssicherheit sowie um hilfreiche Normen und Anleitungen von Verbänden gehen.