Teamwork 4.0 Mensch und Roboter

In der digitalisierten Fabrik der Zukunft werden Roboter dem Menschen zur Hand gehen und ihn entlasten. Besonders Aufgaben, die für die menschliche Gesundheit schädlich oder zu eintönig sind, sollen von Robotern übernommen werden.

„Die Mensch-Roboter-Interaktion bietet die Möglichkeit, die Stärken des Menschen mit den Stärken des Roboters in einem gemeinsamen Produktionssystem zu kombinieren“, sagt Sebastian Schlund, Leiter des Forschungsbereichs Mensch-Maschine-Interaktion am Institut für Managementwissenschaften der TU Wien. Derzeit agiert der Mensch als „Maschinenbediener und -führer.“ In Zukunft wird die Maschine zumindest in Teilbereichen mit dem Menschen zusammenarbeiten, ihn anleiten und aktiv unterstützen.

Perfekte Aufgabenteilung

In der Pilotfabrik Industrie 4.0 in der Seestadt Aspern werden Konzepte entwickelt und getestet, um diese Zusammenarbeit zu optimieren. Als praxisnaher Anwendungsfall dienen Leistungstransistoren für die SITOP-Netzteilfertigung, die Siemens im SIMEA-Werk in Wien herstellt.

Ziel ist, dass Roboter zur gleichen Zeit gemeinsam mit einem Menschen an einem Werkstück arbeiten. Dafür werden moderne kraft- und leistungsreduzierte Roboter eingesetzt, sogenannte Cobots. Diese kollaborationsfähigen Roboter sind meist Leichtbauroboter. Sie können mit einer Traglast von bis zu 16 Kilogramm arbeiten und bei einer drohenden Kollision mit einem Menschen anhalten oder zurückweichen.

„Wir entwickeln Konzepte, um eine dynamische Anpassung der Aufgabenteilung zwischen Mensch und Roboter zu ermöglichen. Je nach vordefinierten Entscheidungskriterien, wie zum Beispiel Auslastung, Verfügbarkeit oder Qualität, soll auch nach der Planungsphase die Aufgabenteilung flexibel und adaptierbar sein“, erklärt Christina Schmidbauer vom Institut für Managementwissenschaften der TU Wien.

Großes Potential für vernetzte Produktion

Die enge Zusammenarbeit zwischen Maschinen und Menschen birgt jedoch Herausforderungen, die es zu lösen gilt, bevor es zu einem breiten Einsatz in der Industrie kommt. Wie sieht der optimale Arbeits-, Material- und Informationsfluss aus? Wie müssen die gemeinsamen Mensch-Maschine-Arbeitssysteme gestaltet sein, damit sie sicher und ergonomisch sind? Beispielsweise ist es für die Zusammenarbeit von Vorteil, wenn der Roboter weiß, wie groß der Mensch ist, der mit ihm zusammenarbeitet, oder ob er Links- oder Rechtshänder ist. Davon abhängig hält er dem Menschen Bauteile anders hin. Zudem ist in einer hochvernetzten Fabrikumgebung die Informations- und Datensicherheit sehr wichtig, um Angriffe von außen zu verhindern.

„Leichtbaurobotik wird in der Arbeitswelt massiv Einzug halten, ohne den Menschen zu ersetzen. Kollaborationsfähige Roboter haben das Potenzial zu einem sehr vielfältig einsetzbaren Universalwerkzeug zu werden“, sagt Arbeitswissenschafter Schlund. Gerade Montagesysteme sind in der Produktion durch einen hohen Anteil an menschlicher Arbeit geprägt. Vernetzt man Mensch und Maschine mit anderen Betriebsmitteln und Systemen können die anfallenden Daten dazu genutzt werden, das Gesamtsystem besser an die jeweiligen Anforderungen anzupassen und dynamisch zu optimieren.