Obwohl Cobots historisch gesehen nicht so populär waren wie Industrieroboter, wurden in den letzten Jahren mehrere Faktoren genannt, die die Einführung von Cobots beschleunigen sollen, wie etwa Industrie 5.0, die Smart-Factory-Konzepte großer Automobilhersteller und die wachsende Nachfrage nach Produktionsverlagerungen ins Ausland.
Als einer der Vorreiter bei der Automatisierung der Produktion ist die Automobilindustrie mit Abstand der größte Markt für Roboter. Eine der größten Herausforderungen für große Automobilhersteller besteht jedoch darin, dass bei einer Fehlfunktion eines Industrieroboters die gesamte Produktionslinie angehalten werden muss, um die Sicherheit der Bediener während der Inspektion zu gewährleisten. Dieser Prozess kann zu erheblichen Ausfallkosten führen. Cobots könnten hier die ideale Lösung darstellen, da Bediener effizient und sicher mit ihnen zusammenarbeiten können, ohne andere Roboter zu beeinträchtigen. Audi hat seine „Smart Factory 2025“ angekündigt, deren Schlüsselelement die Verbesserung der Mensch-Roboter-Interaktion (HRI) ist. Viele andere globale Automobilhersteller wie Volkswagen und Nissan haben ähnliche Pläne vorgelegt. Es wird erwartet, dass diese Pläne einen rasanten Anstieg der Cobot-Verkäufe in der Automobilindustrie bewirken werden.
Industrie 4.0 ist ein viel diskutiertes Thema und wird seit vielen Jahren erforscht. Allerdings hat sich gezeigt, dass der Fokus von Industrie 4.0 auf der Digitalisierung eine Reihe sozioökonomischer Probleme mit sich bringt, beispielsweise die Sorge um den Ersatz menschlicher Arbeitskräfte und die Treibhausgasemissionen. Die Europäische Union (EU) hat kürzlich ihren Plan „Horizont 2020“ und „Industrie 5.0“ vorgestellt, der die Integration von Humanressourcen (HRI) und die Reduzierung von Kohlendioxidemissionen stark betont. Da viele Roboterhersteller und -anwender in Europa ansässig sind, geht IDTechEx davon aus, dass dieser Vorschlag die Nachfrage nach kollaborativen Robotern steigern wird. Darüber hinaus haben auch viele andere Länder ihre Pläne zur Förderung des Einsatzes von Cobots präsentiert, darunter „Made in China 2025“, die Strategie für Dänemarks digitales Wachstum und der Fahrplan „Vom Internet zur Robotik“.
Industrie 5.0 konzentriert sich auf drei Hauptbereiche: menschenzentrierte Fertigung, Nachhaltigkeit und Unternehmensresilienz. Wie in der jüngsten EU-Publikation erwähnt, zielt Industrie 5.0 darauf ab, menschliche Arbeitskräfte wieder in die Produktion einzubinden und die Nachhaltigkeit der Fertigung zu verbessern. Es herrscht weitgehend Einigkeit darüber, dass Industrie 5.0 einen verstärkten Einsatz von kollaborativen Robotern (Cobots) erfordert. Doch wie genau hängen diese zusammen und welche Vorteile bieten Cobots für Industrie 5.0? Die folgende Grafik von IDTechEx liefert einige Erläuterungen.
Quelle: IDTechEx – „Kollaborative Roboter (Cobots) 2023–2043: Technologien, Akteure und Märkte“"
Die menschenzentrierte Fertigung erfordert ein hohes Maß an Produktionssicherheit, da Maschinen eng mit menschlichen Bedienern zusammenarbeiten. Drehmomentsensoren können zur Kollisionserkennung und Kraftregelung eingesetzt werden. Die Bediener legen die Werte der Drehmomentsensoren vorein. Bei einer Kollision überschreiten die von den Sensoren erfassten Werte den voreingestellten Bereich und lösen die Notstoppfunktion aus. Dank ihrer Robustheit und geringen Kosten sind Drehmomentsensoren die am weitesten verbreiteten Sensorsysteme für kollaborative Roboter. Allerdings können Drehmomentsensoren Drehmomentänderungen erst nach einer Kollision erfassen und somit keine Vorhersagen treffen. Näherungssensoren könnten eine ideale Lösung darstellen. Die Kapazität des Luftspalts zwischen den Sensoren und den Bedienern ändert sich, wenn sich die Bediener dem Cobot-Arm nähern. Näherungssensoren sind jedoch relativ teuer, und um menschliche Bediener aus jeder Richtung zu erkennen, werden viele Sensoren benötigt, was letztendlich zu hohen Kosten und geringerer Wirtschaftlichkeit führt.
Nachhaltigkeit bedeutet die Reduzierung von Treibhausgasemissionen und die Minderung potenzieller negativer sozialer Auswirkungen der Industrie 4.0. So arbeiten kollaborative Roboter (Cobots) im Vergleich zu Industrierobotern beispielsweise langsamer und benötigen weniger Platz, was zu geringeren Kohlendioxidemissionen führt. Da Cobots eng mit menschlichen Bedienern zusammenarbeiten, bestehen zudem weniger sozioökonomische Bedenken hinsichtlich der Ersetzung von Menschen durch Maschinen.
Schließlich haben große globale Unternehmen aufgrund der anhaltenden Auswirkungen von COVID-19, wie etwa Lieferkettenunterbrechungen und Inflation, begonnen, ihre Lieferanten zu diversifizieren. Diese Auswirkungen bieten lokalen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) erhebliche Chancen und Herausforderungen, die Automatisierung ihrer Produktionsanlagen zu verbessern und den Produktionsbedarf dieser Großkonzerne zu decken. Einige KMU haben bereits damit begonnen, Cobots in ihre Produktionslinien zu integrieren, um ihre Produktionskapazität zu erhöhen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es im Vergleich zu Industrie 4.0 beim Übergang zu Industrie 5.0 keine signifikanten technologischen Weiterentwicklungen in der Automatisierung oder Fertigung gibt. IDTechEx ist jedoch überzeugt, dass Industrie 5.0 enorme Chancen für kollaborative Roboter eröffnen wird. Als Vorreiter der Industrie 5.0 hat Europa einen rasanten Anstieg bei der Nutzung kollaborativer Roboter erlebt, und IDTechEx geht davon aus, dass auch andere große Volkswirtschaften die Einführung von Cobots vorantreiben werden.
