Mensch-Roboter-Kooperation wirtschaftlich einsetzen

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Zur Bewertung dieses Aspektes sind unter anderem folgende Fragen wichtig:

• Welche Hardware, Sensoren und Softwarefunktionen spart die Kontrolle durch einen Arbeiter ein?

• Wie reduzieren sich dadurch die Investitionskosten in die Anlage?

• In welchem Verhältnis stehen Risiko und Aufwand, bis eine automatisierte Lösung robust und prozesssicher läuft?

Nicht zuletzt müssen Optimierungsprozesse abgeschätzt und die Kosten mit einer manuellen Überwachung abgeglichen werden.

Durchschnittliche Auslastung des Menschen und des Roboters betrachten

Ein wesentliches Argument für den Einsatz von Robotern sind die Zeitersparnis im Vergleich zu manuellen Prozessen und mögliche Qualitätsverbesserungen durch die Eliminierung des Werkereinflusses auf das Fertigungsergebnis. Um MRK zu einer wirtschaftlichen Alternative zur manuellen Fertigung zu machen, sollte sich durch den Robotereinsatz eine erhebliche Erweiterung der menschlichen Fähigkeiten ergeben. Beispiele sind die wiederholgenaue Ausführung von Fügeprozessen, die Realisierbarkeit höherer Geschwindigkeiten oder das Aufbringen höherer Kräfte.

Eine hohe Anlagenauslastung ist für eine wirtschaftliche Produktion entscheidend. Bei MRK-Systemen muss sowohl die durchschnittliche Auslastung des Menschen als auch die des Roboters betrachtet werden. Die Übertragung von Aufgaben an den Roboter ist nur wirtschaftlich sinnvoll, wenn der Mitarbeiter die gewonnene Zeit wertschöpfend nutzen kann. Daher erfordert die Aufgabenteilung zwischen Mensch und Roboter bei MRK-Systemen viel Augenmaß und Erfahrung. Bei einer optimalen Aufgabenteilung kann der Mitarbeiter sich auf wertschöpfende Tätigkeiten konzentrieren, während Nebentätigkeiten an den Roboter ausgelagert werden können.

Aktivitätsdiagramme zur Analyse der Aufgabenteilung

Zur Analyse der Aufgabenteilung und deren Einfluss auf die Taktung des Prozesses bieten sich Aktivitätsdiagramme an, mit deren Hilfe gegenseitige Abhängigkeiten und Auslastungen analysiert werden können. Die Auslastung des Mitarbeiters berechnet sich aus dem Anteil der Arbeitszeit des Mitarbeiters allein und in Kooperation mit dem Roboter sowie an der Zykluszeit des Prozesses. Analog kann die Auslastung des Roboters berechnet werden. Diese beiden Kennwerte sind zentral für die Optimierung der Aufgabenteilung von Mensch und Roboter.

Verbesserungen der Arbeitsergonomie stellen ein wesentliches Potenzial für MRK-Anwendungen dar, weil der Roboter schwere Lasten heben, auch in Zwangslage arbeiten und monotone Tätigkeiten übernehmen kann. Eine monetäre Quantifizierung dieses Benefits ist jedoch aus heutiger Sicht nur schwer möglich. Schätzungen von Ruhezeiten des Mitarbeiters, Ausfallkosten im Krankheitsfall oder Krankenstatistiken und Investitionskosten für Hilfsmittel wie Hebehilfen geben dazu Anhaltspunkte.

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