Viele Tätigkeiten in der Produktion stellen für den Werker aus gesundheitlichen Gründen eine Herausforderung dar – das Heben schwerer Lasten ebenso wie etwa Überkopf-Arbeiten. Vor dem Hintergrund immer älter werdender Belegschaften wird dieses Problem die Unternehmen in den kommenden Jahren zunehmend beschäftigen.
Doch es gibt technische Lösungen, die den Werker entlasten können, wie das Fachforum „Robotic I – Arbeitsplatz der Zukunft“ zeigte. Die Veranstaltung wurde von der Technology Academy der Deutschen Messe und dem Industrieanzeiger organisiert und fand auf dem Messegelände Hannover statt.
Dabei muss es nicht immer der große Wurf sein. So können schon Hebehilfen in vielen Anwendungen dem Mitarbeiter eine wichtige Unterstützung bieten. Moderne Systeme sind mittlerweile vernetzt und intelligent, wie Johannes Krumme von der Firma Piab und Daniel Eberhardt vom Mitbewerber J. Schmalz in ihren Vorträgen darstellten.
So bietet zum Beispiel Piab einen Vakuumheber, der Bewegungen überwacht und auf die Absichten der Benutzer reagiert. Das Gerät hebt und wiegt Lasten gleichzeitig, sammelt Daten und macht Prozessstatistiken und -analysen für den Benutzer verfügbar.
J. Schmalz hat ein Hebesystem entwickelt, das laut Eberhard für den Bediener mitdenkt. Das Gerät reagiert auf die Bewegungsimpulse des Lastführers. Dieser muss zum Heben, Senken, Schwenken und Verfahren keine Taster betätigen. Das Hebegerät erkennt und unterstützt den Richtungswunsch an der Führung durch den Bediener.
Exoskelett sorgt für schonende Haltung
Besondere Aufmerksamkeit haben in den vergangenen Jahren Exoskelette auf sich gezogen. Die Hightech-Kleidung verstärkt quasi die Kräfte des Werkers oder bietet Entlastung – wie etwa der Chairless Chair des Anbieters Noonee. Dieses passive Exoskelett sorgt für einen schonende Haltung und lässt sich in wenigen Sekunden anlegen, wie Friedrich Czarnecki von Noonee auf dem Forum demonstrierte. Der Nutzer kann mithilfe des Chairless Chair fließend zwischen aktivem Sitzen, Stehen und Gehen wechseln.
Wie sich die Arbeitsplätze, in denen Exoskelette zum Einsatz kommen, digital gestalten lassen, war Thema von Daniele Ippolito vom Forschungsbereich Cognitive Engineering and Production Digital Manufacturing 4.0 am Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO. Kern einer entsprechenden Lösung ist ein digitaler Zwilling von Mensch und Exoskelett. Mit seiner Hilfe kann der gesamte Arbeitsplatz optimiert werden, weil Abläufe vorab simuliert werden.
Inbetriebnahme ist noch zu aufwändig
Das Forum zeigte aber auch, dass sich der Einsatz von Exoskeletten noch in einer recht frühen Phase befindet. Die Unternehmen beginnen gerade, sich mit den entsprechenden Technologien zu beschäftigen.
Das Gleiche gilt auch für kollaborative Roboter. Obwohl sie in der Öffentlichkeit schon seit längerem stark diskutiert werden, sind sie noch nicht allzu weit verbreitet. Das liegt vor allem an den hohen Sicherheitsanforderungen, wie die Podiumsdiskussion auf dem Forum zutage brachte.
Diese seien eine große Hürde für die Ingenieure, aber auch ein notwendiges Übel, so Sebastian Herbster vom Geschäftsfeld Robotersysteme am Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF. „Wenn man das Thema Sicherheit nicht in den Griff bekommt, dann werden Cobots nie die Akzeptanz finden.“
Die Inbetriebnahme und die Task-Einrichtung sind derzeit noch zu aufwändig. Jedes Mal, wenn das Programm des Roboters sich ändert, muss eine neue Risikobewertung durchgeführt werden. „Gerade wenn wir auch kleinere Firmen erreichen wollen, ist das noch eine große Hürde“, sagt Aaron Heuermann vom Bremer Institut für Produktion und Logistik (Biba).
Vor allem Koexistenz in der MRK
Neben Heuermann und Herbster war Werner Kraus vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA weiterer Teilnehmer der Podiumsdiskussion. Alle drei Experten waren sich einig: Aufgrund der Sicherheitsthematik wird es bei der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter (MRK) in den kommenden Jahren vor allem um Koexistenz gehen und weniger um echte Kollaboration.
Das klinge zwar etwas ernüchternd, meint Herbster. Aber im industriellen Umfeld seien die Fälle ohnehin eher selten, in denen zwei Werker beziehungsweise ein Mensch und ein Roboter zeitgleich an einem Teil arbeiten müssten. Er glaubt außerdem, dass weitere Entwicklungen wie etwa bei Sensorhäuten dafür sorgen werden, dass auch kollaborative Anwendungen einfacher umgesetzt werden können.
Herkömmliche Roboter werden zu Cobots
MRK vereinfachen könnte auch das Forschungsprojekt Autark, das Heuermann vorstellte. Dieses hat das Ziel, herkömmliche Roboter in kollaborative zu verwandeln. Dafür werden sowohl Mensch als auch Roboter mit der notwendigen Sensorik ausgerüstet.
Grundsätzlich sind die Experten optimistisch, was den künftigen Einsatz von kollaborativen Robotern betrifft. Sowohl die Technologie- als auch die Marktreife sind in den vergangenen Jahren gestiegen“, sagt Kraus. Die Diskussionen zu dem Thema befänden sich auf einem deutlich höheren Niveau. „Viele haben mittlerweile ein gutes Verständnis dafür, was man realistisch von einem Cobot erwarten kann und wo es sinnvoll ist, ihn einzusetzen.“ Er ist wie auch seine Kollegen der Ansicht, dass sich in Sachen Sicherheitstechnik in den kommenden drei Jahren einiges tun wird. „Dann wird auch die Risikoanalyse einfacher.“
Anzug zeigt physische Belastung
Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und Hitachi haben gemeinsam eine KI-basierte Technologie entwickelt, die Arbeitsabläufe erfasst und diese hinsichtlich Effizienz, Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz optimiert. Auf dem Forum stellte Mohammad Al-Naser vom DFKI die Lösung vor. Über einen mit Sensoren ausgestatteten Anzug werden die Bewegungsdaten eines Werkers aufgezeichnet, während dieser eine bestimmte Tätigkeit ausführt. Mithilfe der KI werden die Daten dann ausgewertet. So lässt sich die physische Belastung genau identifizieren, um Gegenmaßnahmen zu initiieren.
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