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Robotik

Wie die Robotik den Weg für die Industrie 4.0 ebnet

| Autor/ Redakteur: Siraj Khaliq / Mag. Victoria Sonnenberg

Ohne Roboter, keine Automatisierung. Doch bislang lohnen sie sich nur an den oberen Skalenenden der Massenproduktion. Dennoch müssen Unternehmen ihre Fertigung automatisieren, um konkurrenzfähig zu bleiben.

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Die Nachfrage steigt. Technologische Neuerungen ermöglichen den Einsatz von Robotern auch in kleineren Unternehmen.
Die Nachfrage steigt. Technologische Neuerungen ermöglichen den Einsatz von Robotern auch in kleineren Unternehmen.
(Bild: Atomico)

Die Industrie 4.0 ist der logische nächste Schritt des technologischen sowie gesellschaftlichen Fortschritts. Sie wird kommen; und sie muss kommen. Wenn amerikanische und europäische Unternehmen in Zukunft konkurrenzfähig sein wollen, müssen sie den nächsten Schritt machen. Sie haben keine andere Wahl. Makrofaktoren binden ihnen die Hände:

  • Starke, hochmoderne Konkurrenz aus China übt immensen Druck auf amerikanische und europäische Unternehmen aus.
  • Getrieben durch die Nachfrage, entwickelt sich der Trend weg von der universellen Massenproduktion hin zur Fertigung kleinerer Chargen individueller Produkte.
  • Dennoch verlangen Kunden und Konsumenten immer schnellere Bearbeitungszeiten.

Als erstes hob Tesla die Hand. Elon Musk wollte einmal mehr Vorreiter des technologischen Fortschritts sein. Zeigen wie die Automatisierung möglich ist, und was mit ihr möglich ist. Sein Vorhaben: Die Produktion des Model 3 als das Paradebeispiel der Industrie 4.0. Visionär, ambitioniert, vollautomatisch. Doch statt zum Aushängeschild wurde das Projekt schnell zum Mahnmal. So lobenswert Elon Musks Plan auch war, treibt man die Automatisierung zu schnell und dogmatisch voran, steht anstelle von Fortschritt nur Chaos und Konfusion.

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Natürlich muss man das Ziel vor Augen haben: die Lights-Out-Factory. Eine Fabrik, welche autonom und ohne jegliche menschliche Intervention funktioniert. Komplett maschinell betrieben, bräuchte sie nicht einmal eine Beleuchtung. Aber wie Elon Musk zeigt, können wir noch nicht in der Königsklasse spielen.

Allerdings ebnet die moderne Robotik den Weg in die Industrie der nächsten Generation. Günstigere und verbesserte Hardware in Kombination mit modernem Machine Learning, verbesserter Konnektivität und Edge Computing erlauben Unternehmen aller Größenordnungen die inkrementelle Adoption der modernen Automatisierungstechnik.

Ein altes Konzept neu gedacht

Nun ist die Robotik in der Industrie wahrlich kein revolutionärer Gedanke. Roboter automatisieren bereits seit geraumer Zeit bestimmte Fertigungsschritte. Doch bislang waren die Roboter fast ausschließlich in Industrien lohnenswert, die extrem hohe Stückzahlen standardisierter Produkte fertigen. Etwa in der Automobilindustrie. Denn Roboter sind äußerst unflexibel, teuer, müssen präzise kalibriert werden und erlauben keine Fehler. Das schreckt kleinere Unternehmen ab. Sie können und wollen sich keine extrem teuren Maschinen leisten, die sie nur in speziellen Fällen verwenden können.

Und dennoch: Trotz dieser Einschränkungen, trotz des Trends zu individuellen Produkten steigt die Nachfrage: Die Auslieferung von Robotern stieg alleine in den USA im ersten Quartal 2018 um 22 Prozent. Die International Federation of Robotics (IFR) schätzt, dass sich die Zahl operierender industrieller Roboter zwischen 2014 und 2020 verdoppelt.

Denn technische Weiterentwicklungen stoßen neue Türen auf und öffnen bislang unerschlossene Märkte. Betriebe aus zahlreichen Branchen und verschiedenen Größenordnungen können zukünftig Roboter in ihre Produktion integrieren. Die Automatisierung der fertigenden Industrie schreitet voran – und Roboter stehen an der Speerspitze dieser Entwicklung. Sie sind elementarer Bestandteil der Industrie 4.0.

Cobots verändern die Fertigung nachhaltig

Ein Grund ist der kometenhafte Aufstieg von Cobots. Sie sind deutlich kleiner und weitaus günstiger als klassische Roboterarme – Darüber hinaus mit moderner Sensortechnik ausgestattet, etwa mit Kamerasystemen und Kraft-/Drehmomentsensoren. Dadurch nehmen sie ihre Umwelt wahr und können an der Seite von Menschen arbeiten, anstatt in speziellen Käfigen arbeiten zu müssen. Und: Sie sind programmierbar.

Cobots können temporär Aufgaben an einer Arbeitsstation erledigen, dann neu programmiert und an anderen Stellen erneut eingesetzt werden. Sie sind weitaus flexibler und bieten größere Anwendungsgebiete als klassische Roboterarme. Diese Vielseitigkeit macht sie für Unternehmen, in denen klassische Roboter aus den genannten Gründen bislang keine Rolle spielten, hochinteressant. Sie steigern die Effizienz sowie Geschwindigkeit der Produktionsprozesse und reduzieren gleichzeitig die Kosten.

Mehrere Roboterarme für 25.000 Dollar, koordiniert von einem Menschen, bewältigen mittlerweile Aufgaben, für die normalerweise vier bis fünf Arbeiter benötigt werden – und das mindestens drei Mal günstiger.

Ein Blick in die Zukunft: intelligente Robotik

Doch seien wir ehrlich: Roboter, auch Cobots, sind trotz der technischen Neuerungen und Verbesserungen in ihren Möglichkeiten noch stark begrenzt. Erledigen Roboter auch zukünftig nur standardisierbare Aufgaben, kommen wir der Vollautomatisierung der Fertigung keinen Schritt näher. Pick-and-Place, die Montage und Installation, Kabel einführen, Geräte testen, sprich Aufgaben mit mehrere Variablen und Ebenen können Roboter nicht ausführen. Noch nicht.

Gerade die Bereiche Machine Learning und Computer Vision haben in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte gemacht. Verfügen Systeme über diese Technologien, übersteigen sie bereits die menschlichen Fähigkeiten in Bilderkennungstests wie ImageNet. Es entsteht eine neue und fortschrittliche Software-Generation; Software, die Robotern einen gewissen Grad an Intelligenz verleiht.

Roboter erkennen, definieren und verarbeiten auf diese Weise zukünftig Informationen und Gegenstände; auch wenn die Objekte flexibel oder in Bewegung sind. Und das ist elementar: Denn nur wenn Roboter diese und ähnliche Unterschiede begreifen, können sie Aufgaben erledigen, die von der Norm abweichen und stetig neue Variablen mit sich bringen.

All das ist keine Zukunftsmusik mehr – sondern bald Realität. Diverse Startups wie etwa Covariant.ai, Micropsi, Nomagic und Osaro entwickeln die entsprechende Software. Sie befinden sich zwar noch in früheren Entwicklungsstufen, doch einige führen bereits erste Tests zusammen mit ihren Kunden durch. Das Gute an dieser kommenden Software-Generation: Sie ist nicht zwangsläufig verbunden mit neuer Hardware. Mit der entsprechenden Software und gezielten Nachrüstungen automatisieren wir viele Aufgaben, an denen Roboter bislang noch scheitern. Kontinuierliche Fortschritte der Hardware, etwa der Greifer, lassen Roboter bald noch präzisere und detaillierte Aufgaben meistern.

Was geschieht mit den Arbeitsplätzen?

Trotz aller technischen Fortschritte und Effizienzsteigerungen müssen wir uns jedoch einem Fakt stellen: Automatisierung und die moderne Robotik stellen in den nächsten Jahrzehnten eine Herausforderung für Arbeitsplätze in der fertigenden Industrie dar.

Doch bereits angeschaffte teure Fabriken und Maschinen werden in der Regel erst nach Jahrzehnten ersetzt und die neuen Technologien inkrementell implementiert. Der Jobabbau wird in der Folge nur schrittweise erfolgen – und ermöglicht in dieser Zeit einen kontrollierten Abbau von Stellen: Einige Arbeiter gehen ohnehin in den Ruhestand, andere Menschen können umgeschult werden effektiv an der Seite von Maschinen oder in anderen Branchen zu arbeiten. Insgesamt muss die Gesellschaft hier einen Schritt nach vorne machen und dabei helfen diese Herausforderungen zu lösen.

* Siraj Khaliq ist Partner im Investment Team des europäischen Risikokapitalgebers Atomico. Weitere Informationen: Moritz Förster, moritz@opnrs.com

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