Roboter auf dem Vormarsch

Experteninterview mit Professor Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl, Leiter des IFF der Uni Stuttgart und des Fraunhofer-IPA, über Robotik und Automatisierungstechnik auf dem Vormarsch.

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Die Schutzzäune verschwinden, Roboter und Menschen arbeiten in Zukunft an allen Stellen der Produktentstehung Hand in Hand: So jedenfalls die Vision, erfahrbar gemacht in der Forschungsfabrik ARENA2036, in der Forscher aus Wissenschaft und Wirtschaft gemeinsam arbeiten.

Roboter erobern die Werkshallen und integrieren sich in die Werkzeugmaschinen, Automatisierungseinrichtungen werden zu Plug-and-Play-Modulen. Die zunehmende Vernetzung und Plattformanbindung führt zu völlig neuen Steuerungsarchitekturen. Kurz: Die Welt rund um die Werkzeugmaschine verändert sich stürmisch. Das wird auf der AMB für viel Diskussionsstoff zwischen Ausstellern und Besuchern sorgen. Professor Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl, Leiter des Instituts für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart sowie des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, fordert, die Entwicklungen ernst zu nehmen und chancenorientiert zu diskutieren.


Herr Professor Bauernhansl, Roboter erobern die Fertigungshallen. Werden Roboter zu Konkurrenten der Werkzeugmaschinen?

Nach wie vor kann kein Roboter die Werkzeugmaschine ersetzen. Er kann nur Nicht-Kernprozesse der Maschine übernehmen. Beispiele sind Handlingstätigkeiten oder unterstützende, begleitende Tätigkeiten des Mitarbeiters, der die Maschine bedient. Typische Aufgaben sind das Entgraten, Positionieren oder der Werkstückwechsel. Aber er wird nicht die Zerspanung übernehmen, da reichen weder die Genauigkeit noch die Dynamik. In Zukunft könnte allerdings der Übergang zwischen Werkzeugmaschine und Portalroboter fließender werden. Für den Roboter sprechen seine Flexibilität und die weit fortgeschrittenen Möglichkeiten der Programmierung. Sicher wird die Werkzeugmaschine mehr und mehr mit dem Roboter zusammenwachsen, sie werden nicht mehr als getrennte Komponenten nebeneinanderstehen.
Wie entwickelt sich generell die Automatisierungstechnik rund um Werkzeugmaschinen weiter?

Professor Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl, Leiter des IFF der Uni Stuttgart und des Fraunhofer-IPA
Professor Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl, Leiter des IFF der Uni Stuttgart und des Fraunhofer-IPA

Wir stellen fest, dass die Werkzeugmaschinenkompetenz bei den Automatisierungsherstellern zunimmt. Sie optimieren Layout und Systementwurf. Das Thema Flexibilität spielt eine große Rolle, also die Frage der Skalierbarkeit von manuell über semiautomatisiert zu voll automatisiert und wieder zurück. Das schränkt den integrativen Ansatz wieder etwas ein. Komponenten an Werkzeugmaschinen müssen schnell austauschbar sein. So kann man Roboter oder Palettiersysteme schnell integrieren und auch wieder entfernen. Es geht nicht nur um Wandlungsfähigkeit, sondern auch um Wirtschaftlichkeit, also das Thema Plug-and-Produce durch den Maschinenbediener.

Dem muss sich doch auch die Steuerungstechnik anpassen. Welche Veränderungen werden wir da erleben?

Die klassische Steuerungstechnik der Werkzeugmaschine verändert sich in Richtung Plug-and-Produce. Fest verdrahtete hardwarebasierte NC-Systeme haben keine Zukunft mehr. Für Plug-and-Produce brauche ich mehr Intelligenz in der jeweiligen Komponente, also im Roboterarm, im Greifer, in der Spindel, im Zuführband usw. Diese autonomen Systeme besitzen einen eigenen Mikrokontroller und melden sich über eine Schnittstelle bei einer Plattform an. Sie teilen mit, welche Dienste sie zur Verfügung stellen, und der Mitarbeiter an der Maschine kann das dann zu einem smarten Workflow konfigurieren. Mit zunehmender Bandbreite und Latenz der Netze kann man Dienste aus der Werkzeugmaschine auslagern und beispielsweise auf cloudbasierten Plattformen anbieten. Letztlich werden nur noch wenige Aufgaben wie die Sicherheit lokal abgebildet. Funktionalität als Service ist ein großer Trend.

Wie geht Automatisierungstechnik mit unterschiedlichen Anforderungen durch einerseits Massenfertigung, andererseits eine immer stärkere Individualisierung der Produkte um?

Es wird immer Massenfertigung geben, aber zunehmend das personalisierte Produkt, das an die persönlichen Bedürfnisse des Kunden angepasst ist. Die Automatisierung in der Massenfertigung ist weit fortgeschritten. Da geht es nur noch darum, die Prozesse durch das geschickte Nutzen von Daten noch robuster zu machen und das letzte Prozent herauszuholen. Customization verlangt hingegen ein Höchstmaß an Flexibilität, also Stückzahl-1-Fähigkeit, Umrüsten innerhalb von Sekunden oder sogar während des Prozesses. Diese Themen erfordern eine andere Automatisierungstechnik mit entsprechender Wandlungsfähigkeit, vielleicht zukünftig die Fähigkeit zur selbstständigen Optimierung in Kommunikation mit dem Bauteil.

Eine Frage die auch auf der AMB kontrovers diskutiert werden wird: Wo steht Deutschland da im internationalen Vergleich?

Dieses Thema nimmt in den USA, in Japan, Korea und mittlerweile auch in China stark Fahrt auf. Wir müssen in Deutschland diese Entwicklung ernst nehmen und uns intensiv damit auseinandersetzen. Die Umfragen sind alarmierend, auf der einen Seite sagen 80 bis 90 Prozent der Unternehmen, sie sind von der Entwicklung betroffen, aber nur zwischen zehn und 20 Prozent beschäftigen sich damit ernsthaft. Da müssen wir mehr Aktivierung hinbekommen und mehr Unternehmen müssen einsteigen in die Entwicklung. Wir müssen vor allen Dingen chancenorientiert diskutieren und uns nicht nur mit den Risiken auseinandersetzen.


Roboter auf der AMB

Die Hersteller ABB Automation (Stand 5D32), Erowa System Technologien (Stand 7C77), Fanuc Deutschland (Stand 7B51), Kuka Roboter (Stand 8A69) und Mitsubishi Electric Europe (Stand 5D74) präsentieren auf der AMB in Stuttgart ihre neuesten Generationen von Robotern. Mehr als 30 Aussteller stellen Handhabungs- und Automatisierungslösungen mit Robotik vor.

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AMB 2016