Mensch-Roboter-Kooperation wirtschaftlich einsetzen

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Die Investitionskosten einer MRK-Lösung sind oft geringer als die einer automatisierten Lösung, die Betriebskosten liegen jedoch meist über denen manueller und automatisierter Lösungen. Dies muss das Unternehmen durch die Vorteile der Kollaboration, in der Regel in Form von Kapazitätserhöhung, ausgleichen. Es bietet sich an, die Stückkosten der drei unterschiedlichen Lösungen bei einer Verteilung der Investitionskosten auf einen typischen Amortisationszeitraum von zwei oder drei Jahren zu betrachten. Beispielhaft sind in der Tabelle Kosten für die entsprechenden Lösungskonzepte einer Anwendung zum Heften von Stahlrohren angegeben.

Zum Teil konkurrierende Aspekte müssen sorgfältig abgewogen werden

Dabei wurde angenommen, dass die MRK-Lösung durch eine Parallelisierung von Prozessschritten einen 1,5-fachen Durchsatz im Vergleich zur manuellen Lösung realisiert. Die automatisierte Lösung weist im Vergleich zur manuellen Lösung einen um 10 % gesteigerten Durchsatz auf. Die MRK-Lösung amortisiert sich schneller als die Vollautomatisierung und sie zahlt sich im Falle eines Produktwechsels aus, weil die Umrüstkosten ähnlich gering sind wie bei einer manuellen Lösung. Bei langen Laufzeiten hingegen ist die Automatisierung rentabler.

Aufgabenteilung zwischen Mensch und Roboter muss optimiert werden

Zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit einer MRK-Lösung müssen zum Teil konkurrierende Aspekte sorgfältig abgewogen werden. Die Aufgabenteilung zwischen Mensch und Roboter muss optimiert werden, um eine gute Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Bei langen, gleichbleibenden Produktionszyklen von vier oder mehr Jahren ist eine Automatisierung, sofern technisch realisierbar, oft noch immer die rentabelste Lösung. Die MRK-Lösung ist jedoch fast immer günstiger in Bezug auf Rekonfiguration und Produktvarianz und damit wandlungsfähiger. Daher rechnet sie sich insbesondere bei der Fertigung mit vielen Varianten und kleinen Losgrößen.

Inwieweit eine MRK-Anwendung ein wirtschaftliches Potenzial aufweist, erfordert neben dem beschriebenen methodischen Vorgehen Fachkompetenz zur technischen Komponentenauswahl, die Konzeption der optimalen Auslastung von Bediener und Anlage sowie eines stimmigen Bedienkonzeptes. Dazu greift das Fraunhofer IPA auf jahrelange Erfahrung mit Konzeptions- und Realisierungsprojekten im Bereich der MRK-Anwendungen zurück.

Eine erste, grobe Abschätzung, ob eine Applikation ein ausreichendes Potenzial zur wirtschaftlichen Konzeption eines MRK-Arbeitsplatzes aufweist, liefert der MRK-Kurzcheck des Fraunhofer IPA unter http://MRK-Potenzialcheck.ipa.fraunhofer.de. MM

* Dipl.-Ing. Thomas Dietz ist Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme, in 70569 Stuttgart. Susanne Oberer-Treitz ist dort Projektleiterin.

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