Cobots brauchen wenig Platz, lassen sich flexibel einsetzen und schnell an unterschiedliche Arbeitsanforderungen anpassen. Sie teilen sich einen gemeinsamen Arbeitsraum mit den Mitarbeitern und brauchen keinen Schutzzaun wie die klassischen Industrieroboter. Ausgestaltet wie ein Arm übernehmen die Cobots meist monotone, anstrengende Arbeiten und entlasten so den Werker. Doch wie integriert man einen Cobot in die bestehenden Prozesse und überzeugt zugleich die Kollegen von dem sinnvollen Einsatz, ohne Ängste um den eigenen Arbeitsplatz zu schüren? Anhand der Einführung eines Cobots im eigenen Montagebereich und Kleinteilelager zeigt das Unternehmen Item die richtige Vorgehensweise bei der Projektrealisierung.
„Der Lean-Gedanke ist in unserem Unternehmen fest verankert“, sagt Przemyslaw Krzysztyniak, Projektleiter und Innovationsmanager bei Item. „Das bezieht sich nicht nur auf unsere Produkte, sondern auch auf Arbeits- und Produktionsprozesse im Unternehmens.“ Im Sinne des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses entschieden sich die Solinger, ihre Montageprozesse schlanker zu gestalten und mit geringem Aufwand teilweise zu automatisieren. Der Schwerpunkt lag auf der Kleinteilemontage, bei der manuelle Tätigkeiten überwiegen.
Im ersten Schritt wurden Abläufe in den Bereichen Bearbeitung, Montage und Konfektionierung geprüft und analysiert. Dazu betrachtete ein eigens gebildetes Team die komplette Prozesskette, die einzelnen Produkte und die genutzten Systeme und stellte sich dann die Frage, wie die ausgewählten Prozesse sich am besten optimieren lassen. Man entschied sich schließlich für den Einsatz eines Leichtbauroboters des Herstellers Universal Robots.
Der Fokus der neuen Lösung lag auf der Fertigung kleiner Losgrößen. So wählte das Team die manuelle Montage einer Laufrolle, die aus mehreren Komponenten besteht. Diese müssen nacheinander zusammengefügt werden, was eine anstrengende und monotone Arbeit ist. Dieser Vorgang sollte optimiert und die Mitarbeiter durch den Cobot entlastet werden. Bei der Realisierung des Projekts konnte Item auf die eigenen Produkte zurückgreifen. Der Leichtbauroboter wurde in die vorhandene Arbeitsumgebung integriert, die aus ergonomischen Arbeitsplätzen und Bereitstellungs-Wagen besteht. In einem späteren Schritt wurde zudem ein Werkstück-Trägersystem in einer separaten Funktionsinsel angebaut.
Während früher die einzelnen Komponenten der Laufrolle ausgepackt und in mehrere Schalen gelegt wurden, um sie anschließend in einer pneumatischen Fügevorrichtung zur Laufrolle zusammenzufügen, übernimmt nun der Cobot einen Großteil dieser Arbeiten. Die Mitarbeiter füllen dazu mehrere Magazine mit den Einzelteilen auf. Der Cobot entnimmt die Komponenten und legt sie in die Fügevorrichtung. Der Fügevorgang läuft automatisch ab. Anschließend sortiert der Roboter das fertige Produkt einen Werkstückträger ein.
Auf diese Weise können drei unterschiedliche Rollen gefertigt werden. Dabei übernimmt der Roboter rund 90 % der Arbeit und der Mitarbeiter die verbleibenden 10 %. Während der Cobot seine Arbeit macht, kann sich der Werker mit anderen Aufgaben beschäftigen. Da sich in den Magazinen vor Beginn der Montage die gleiche Zahl an Rollen befindet wie später im Werkstückträger, ist durch eine einfache optische Kontrolle sofort ersichtlich, ob der gesamte Vorgang fehlerfrei durchgeführt worden ist.
Durch den Einsatz des Cobot konnte die Belastung der Mitarbeiter um 90 % reduziert werden, da sie sich nur noch um den Nachschub und das Auffüllen der Magazine kümmern müssen. Die gewonnene Zeit kann in andere, wertschöpfende Tätigkeiten investiert werden. „Vor dem Einsatz des Cobots musste ein Mitarbeiter täglich bis zu 700 mal manuell die Presse betätigen, was nach einer gewissen Zeit unweigerlich zu körperlichen Beschwerden führte“, sagt Nasim Mahek, Leitstandmitarbeiter der Kleinteilemontage. „Nun ist die Arbeit erheblich ergonomischer und gesundheitsschonender.“
Darüber hinaus sparen die Solinger Verpackungsmaterial, denn die fertigen Laufrollen werden gesammelt auf dem Werkstückträger eingelagert. Vor Einsatz des Cobots wurde eine definierte Anzahl von Rollen in Kartons verpackt. Der Roboter übernimmt also auch Zählaufgaben. Ist eine vorgegebene Stückzahl gefertigt und der Werkstückträger voll, signalisiert der Cobot dies durch eine optische Hilfseinrichtung. In einer Kiste werden die vollen Werkstückträger gestapelt, abgedeckt und in einem automatischen Kleinteilelager eingelagert. Unterm Strich werden mehrere Arbeitsschritte eingespart und die Produkte zudem nachhaltiger gefertigt.
Wichtig für eine erfolgreiche Implementierung von Cobots ist die frühe, abteilungsübergreifende Einbindung der Mitarbeiter. Deren Wünsche und Ideen müssen aufgenommen werden. Außerdem sind sie über jeden Schritt in der Entwicklung zu informieren. „Eine umfassende Transparenz gleich zu Beginn und während der Realisierung ist das A und O, wenn Akzeptanz statt Ablehnung erreicht werden soll“, betont Krzysztyniak. „Bei den Mitarbeitern muss ankommen, dass die Applikation für sie arbeitet und nicht gegen sie.“
Den Monteuren kommt dabei nach wie vor eine wichtige Aufgabe zu. Ohne sie kann der gesamte, teilautomatisierte Ablauf nicht funktionieren. Die Mitarbeiter nutzen den Cobot wie ein ganz reguläres Werkzeug oder Betriebsmittel und legen ihre Arbeitsgeschwindigkeit individuell fest. Viele Werker sollten dabei den Cobot eigenständig bedienen können. Daher legte man bei Item großen Wert auf eine einfache und intuitive Bedienung. „Die Einführung der neuen Technik hat alle restlos begeistert“, freut sich Mahek. „Wir haben eine bessere Arbeitsatmosphäre geschaffen und der Cobot ist ein Teil der Mannschaft geworden.“ Es gab keine Berührungsängste. Die Belegschaft schätzt den maschinellen Dauergast und gab ihm sogar einen Namen. Dabei waren seine schlangengleichen Bewegungen und das Jahr der Implementierung ausschlaggebend. Der neue Kollege heißt „Cobra20“.
„Der Cobot ist ein Teil des Ganzen“, so Krzysztyniak. „Großen Einfluss auf eine erfolgreiche Integration haben dabei die Mitarbeiter, die eingesetzten Betriebsmittel und natürlich wirtschaftliche Aspekte“. Daher ist es unumgänglich, dass Cobra20 nicht nur in einem Prozess eingesetzt wird, sondern mehrere Arbeiten übernehmen kann. Nach kurzer Rüstzeit soll der Roboter Schraubapplikationen umsetzen und Komponenten aus drei verschiedenen Produktgruppen fertigen.
Natürlich spielen auch sicherheitstechnische Aspekte eine große Rolle bei der Einführung. Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG sowie diverse Normen und technische Spezifikationen wie die ISO/TS 15066 sind dabei zu berücksichtigen. Außerdem sollten nur zertifizierte Komponenten zum Einsatz kommen. Um die Mitarbeiter bestmöglich zu schützen, wurde der Cobot so in die Arbeitsumgebung integriert, dass ein zufälliger Kontakt mit dem Menschen nahezu ausgeschlossen ist. Virtuelle Zäune sorgen für zusätzliche Sicherheit. Verlässt der Roboterarm den festgelegten Arbeitsraum, wird die Bewegung automatisch abgebremst.
Eine weitere Einflussgröße auf den Erfolg des Projekts ist die Zusammenarbeit mit verlässlichen Partnern, welche die benötigten Komponenten liefern. Hierzu gehört zum Beispiel ein Greifer, der sich flexibel für mehrere Tätigkeiten programmieren lässt. „Der Cobot soll an verschiedenen Arbeitsplätzen für unterschiedliche Fertigungen mit wechselndem Personal zum Einsatz kommen“, fasst Krzysztyniak zusammen. „Das System ist also nicht fest installiert, sondern als flexible Lösung konzipiert, die sich an die verschiedenen Stationen andocken lässt.“ (us)
Kontakt:
Item Industrietechnik GmbH
Friedenstraße 107 – 109
42699 Solingen
Tel. +49 212 65 80 5188
www.item24.com
Cobots…
…sind die neuen Kollegen in der Montage. Die kollaborierenden Roboter übernehmen monotone Arbeiten, die keiner gern macht und das ist gut so.
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