Die effiziente und vor allem konkurrenzfähige Fertigung stellt kleine und mittelständische Betriebe vor immer größere Herausforderungen. Eine Möglichkeit, wettbewerbsfähig zu bleiben und gleichzeitig dem Fachkräftemangel zu begegnen: Automatisierung. Die mobile Robotik bietet dabei ungeahnte Möglichkeiten.
Preisdruck, Fachkräftemangel, Individualisierung – die Herausforderungen für Unternehmen im Zeitalter von Industrie 4.0 sind branchenübergreifend. Gefordert sind immer öfter intelligente Lösungen, um den Anforderungen der Kunden nach hoher Qualität in kurzer Zeit und oftmals kleinen Stückzahlen nachzukommen. Die „smart production“, die intelligente und flexible Produktion also, hat mit herkömmlichen Montagelinien daher nur noch wenig Überschneidungspunkte. Stattdessen sind anpassbare, modulare Lösungen gefordert, mit denen sich schnell und günstig Änderungen im Produktionsprozess abbilden lassen. Und zwar egal, ob klassische Intralogistik im Warehouse, flexible Maschinenverkettung in der Werkzeugmaschinenbranche, flexible Montagelinien in der Automobilindustrie oder Materialtransport in der Verpackungsindustrie.
Eine mögliche Lösung, den verschiedenen Herausforderungen zu begegnen, lautet mobile Automatisierung. Die fortschreitende Mensch-Roboter-Kollaboration ermöglicht der Industrie völlig neue Lösungsansätze, um Produktion und Logistik mit Robotertechnik zu unterstützen und gleichzeitig wettbewerbsfähig zu bleiben. Diese Neuerungen stellen nicht weniger als die 4. Revolution in der Robotik dar.
Mobile Helfer bewegen sich frei im Raum
So bietet Kuka mit der Kombination aus mobilen Plattformen und sogenannten Cobots mobile Robotersysteme, die im Arbeitsumfeld des Menschen sicher navigieren und agieren können. Damit lassen sich nicht nur Bring- und Holdienste automatisieren, sondern gleichzeitig das Be- und Entladen von Maschinen, Montagetätigkeiten an verschiedenen Plätzen, Messaufgaben an Prüfplätzen und vieles mehr.
Die Navigations-Software KUKA.NavigationSolution ermöglicht es den mobilen Helfern, sich ohne Kabelverbindungen frei im Raum zu bewegen. In Kombination mit omnidirektionaler Radtechnik ist die Navigation auf engstem Raum mit einer sehr hohen Positioniergenauigkeit möglich. Dabei erfasst die Steuerungssoftware die Daten der Sicherheitslaserscanner und Radsensoren und erstellt aus ihnen mithilfe der SLAM-Methode (Simultane Lokalisierung und Kartierung) eine Umgebungskarte.
Anhand dieser Karte positioniert sich die Plattform in Echtzeit und reagiert auf Umgebungsveränderungen, die bei einem flexiblen Logistiksystem ständig vorkommen. Das heißt, die mobile Plattform sucht sich selbständig ihren Weg durch die Produktion.
Hohe Flexibilität bei Größe und Tragkraft
In Verbindung mit dem Kuka-Flottenmanager verwaltet die Leitsteuerung alle Fahrzeuge und ermöglicht so die aufeinander abgestimmte Planung und Ausführung der Aufträge aus dem übergeordneten Produktionsmanagementsystem (ERP) des Kunden. Größe und Traglast der mobilen Plattformen und der eingesetzten Roboter können dabei variieren: Von 200 kg im KMP 200 bis hin zu 90 t bei den Kuka omniMove Schwerlastfahrzeugen. Auch eine Kombination mit dem sensitiven Leichtbauroboter LBR iiwa (Traglast 7-14 kg) oder dem KR CYBERTECH mit bis zu 22 kg ist möglich.
Durch seine spezielle Sensorik eignet sich etwa der 7-Achs-Roboter LBR iiwa besonders für die Mensch-Roboter-Kollaboration: Bei unvorhergesehenem Kontakt stoppt der Roboter automatisch und schützt so seine menschlichen Mitarbeiter. Die KUKA.NavigationSolution sorgt dafür, dass der KMR iiwa autonom seine Aufgaben abarbeitet, die sich je nach Kundenwunsch und Anforderungsprofil modular anpassen lassen. Dank des omnidirektionalen Radantriebs manövriert der mobile Produktionshelfer auch in beengten Produktionsumgebung vollkommen sicher: die Positioniergenauigkeiten liegt bei +/- 50 mm im Standardbetrieb, die optionale Feinlokalisierung und Positionierung macht Genauigkeiten bis +/- 10 mm möglich. Durch ein optional erhältliches Kamerasystem kann die Flottengenauigkeit auf + 5 mm verbessert werden.
Wirtschaftliche Unterstützung von Fachkräften
So kann der mobile Roboter beispielsweise im Formenbau autonom Werkstücke aufnehmen, von einer Bearbeitungsstation zur nächsten transportieren und zudem die notwendigen Werkzeuge in die Maschine einsetzen. Für Unternehmen bedeutet das eine deutliche Produktivitätssteigerung: Größere Serien lassen sich so etwa automatisiert über Nacht fertigen, während im normalen Betrieb tagsüber Kleinserien hergestellt werden, die mehr manuelle Eingriffe nötig machen. Gleichzeitig ermöglichen sie den effizienten Einsatz von Fachkräften dort, wo sie gebraucht werden. Selbst komplette Produktwechsel sind mithilfe der Automatisierung deutlich einfacher und vor allem wirtschaftlich darstellbar: Die fahrerlosen Produktionshelfer arbeiten sehr präzise und nahezu fehlerfrei.
Selbst bei komplexen und schweren Bauteilen entsteht praktisch kein Ausschuss. In weitgehend automatisierten Schichten verbessern mobile Roboter die Auslastung der Maschinen und senken die Lohnstückkosten, zumal sie in immer mehr Anwendungsbereichen effektiv eingesetzt werden können. Die Amortisationszeit für die mobilen Produktionshelfer liegt in der Regel bei unter zwei Jahren. Das macht sie besonders für die Anwender von Werkzeugmaschinen sehr attraktiv.
Der Autor: Steffen Günther ist Business Development Manager in der Business Unit Handling, Machining & Processing bei Kuk
Kuka AG
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