MRK in der Praxis
Heute hier, morgen dort
Die Digitalisierung schreitet mit großen Schritten voran, die industrielle Produktion steht vor der nächsten Revolution. Neben gestiegenen Anforderungen an Schnelligkeit und Flexibilität in der Fertigung geht es immer stärker um neue Formen der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Dabei können mobile Produktionsassistenten einen entscheidenden Beitrag leisten – wie im Bosch-Werk in Ansbach bereits zu sehen ist.
Die mobilen Produktionsassistenten im Einsatz im Ansbacher Bosch-Werk (Bild: Robert Bosch GmbH)
Die heutige Produktion muss flexibel, wandelbar und anpassungsfähig sein. Denn im Zeitalter von Industrie 4.0 verändern sich Märkte und Marktanforderungen so rasant wie nie zuvor. Kunden verlangen immer individuellere Produkte bei gleichbleibend hohen Qualitätsansprüchen. Das hat Folgen für die Produktion: Lebenszyklen von Produkten verkürzen sich, Losgrößen werden kleiner. Hinzu kommt ein höherer Zeitdruck durch automatisierte und extrem schnelle Produktionsprozesse. Doch Automatisierung und Geschwindigkeit in der Fertigung reichen nicht mehr aus: Um reibungslose, effiziente und sichere Produktionsabläufe zu gewährleisten, braucht es neue Formen der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), bei denen die Präzision und die Ausdauer der Maschine mit dem Wissen und der einmaligen Problemlösungskompetenz des Menschen vereint werden.
Durch die speziell entwickelte Sensorhaut können Mitarbeiter und APAS Assistant ohne Schutzzaun zusammenarbeiten. (Bild: Robert Bosch GmbH)
Neue Möglichkeiten der Zusammenarbeit
Genau dafür hat Bosch die automatischen Produktionsassistenten, kurz APAS, entwickelt: Ob als mobiler Produktionsassistent APAS Assistant oder als integrierte Komponente in eine Linie – die Assistenzsysteme von Bosch schaffen neue Möglichkeiten in der MRK. Dabei können Mitarbeiter mit APAS-Systemen genauso im Mischbetrieb zusammenarbeiten, wie sich mit mehreren Produktionsassistenten Teile der Fertigung komplett automatisieren lassen. Die Produktionsverantwortlichen haben je nach Bedarf die Wahl aus verschiedenen Szenarien. Wie konkrete Lösungen der MRK-Zusammenarbeit aussehen, zeigt der Bosch-Fertigungsstandort im mittelfränkischen Ansbach, wo bereits drei APAS Assistants die Facharbeiter in der Fertigung unterstützen. Die Assistenzsysteme tun dies im Rahmen einer klassischen teilautomatisierten Produktionslinie. Hier geht es im Wesentlichen um das Be- und Entladen von automatisierten Montage-stationen sowie den Transport von Steuergeräten für Lenksysteme im Automobil. Diese werden in Ansbach produziert und abschließend einer elektrischen Prüfung unter verschiedenen Temperaturen unterzogen, bei der die Teile unter anderem stark aufgeheizt werden. Die Prüfung der erhitzten Steuergeräte stellt sicher, dass sie im Alltagsbetrieb im Fahrzeug sicher funktionieren. Die Handhabung der heißen Teile bei der Entnahme aus der Prüfstation war einer der Gründe, das Handling zu automatisieren. Seit nun bereits fast zwei Jahren werden die Stationen durch den APAS Assistant be- und entladen. Anders als bei vielen anderen industriellen Robotern geschieht das in Ansbach ohne besondere Abschirmung zwischen Assistenzsystemen und ihren menschlichen Kollegen.
Für den flexiblen Einsatz in der Fertigung konzipiert: der APAS assistant von Bosch (Bild: Robert Bosch GmbH)
BG-zertifizierte direkte Zusammenarbeit
Möglich macht dies eine Besonderheit der Bosch-Lösung: Neben einem sensitiven Greifer und einem 3D-Kamerasystem verfügt jeder APAS Assistant über eine speziell entwickelte sensible Sensorhaut. Sie umschließt den Roboterarm des knapp 1,70m großen und 230kg schweren Produktionsassistenten nahezu komplett. Die in diesen Überzug integrierten kapazitiven Sensoren überwachen die nahe Umgebung des Roboters. So erkennt der APAS Assistant innerhalb von Sekundenbruchteilen, wenn ihm ein Mitarbeiter zu nahe kommt. Noch bevor Mensch und Maschine sich berühren, stoppt der Roboter seine Arbeit. Er wartet ab, bis der Mitarbeiter sich wieder entfernt hat, und setzt dann seine Arbeit genau an der Stelle fort, an der er sie zuvor unterbrochen hatte. Dieses berührungslose Sicherheitskonzept hat die deutsche Berufsgenossenschaft (BG) überzeugt: Sie hat den APAS Assistant als ersten Industrieroboter für die direkte Zusammenarbeit mit dem Menschen ohne zusätzliche Schutzvorrichtung zertifiziert. Eine optionale Zusatzfunktion ermöglicht es dem APAS Assistant darüber hinaus, einen erweiterten Fernbereich beispielsweise per Laserscanner zu überwachen. Dadurch kann der APAS Assistant seine Arbeitsgeschwindigkeit flexibel an die An- beziehungsweise Abwesenheit von Menschen anpassen. Solange kein Mitarbeiter in der Nähe ist, arbeitet er mit maximalem Arbeitstempo. Betritt ein Mensch den applikationsspezifischen Fernbereich, wechselt der Assistent automatisch in eine sichere Geschwindigkeit. Besonders in den Fällen, in denen Menschen nur zeitweise in der unmittelbaren Nähe eines Roboters arbeiten müssen, beispielsweise für einen Teile- oder Formatwechsel, kann der APAS Assistant mit einer hohen Prozessgeschwindigkeit arbeiten. Das Ergebnis: hohe Produktivität bei voller Kollaborationsfähigkeit.
