Mensch und Maschine: KI und Robotik in der Industrie

Robotik ist in der Produktion schon lange etabliert. Die Nachfrage steigt nun jedoch rapide an. In den vergangenen 5 Jahren wurden weltweit mehr Industrieroboter eingesetzt als in den 15 Jahren davor. Diese Entwicklung ist nicht zuletzt getrieben von globalen Megatrends, die auch vor Deutschland nicht Halt machen. Die Industrie ist dadurch gezwungen, Prozesse zu ändern und neue Wege zu gehen, um auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben.

Transformationstreiber KI und Robotik

Unternehmen suchen daher nach Möglichkeiten, die Produktivität zu steigern und die Qualität zu sichern beziehungsweise zu erhöhen. Hinzu kommen gestiegene Anforderungen an die Flexibilität und die Einfachheit in der Bedienung und Verwaltung von Produktionseinrichtungen. Diese beiden Faktoren werden zunehmend erfolgskritisch. Robotik gibt der Industrie ein Stück Flexibilität zurück. Durch den vermehrten Einsatz von Daten und KI erreicht die Robotik die nächste Entwicklungsstufe, in der Roboter autonomer und mobiler agieren können und die Bildverarbeitung und Analysefähigkeiten verbessern. KI ermöglicht es, Daten in Informationen umzuwandeln, sodass Roboter nicht nur in der Fertigung, sondern auch in unstrukturierten, dynamischen Umgebungen autonom agieren können.

Besonders in der Automobilindustrie spielen Prozessgeschwindigkeit und Qualitätssicherung eine entscheidende Rolle. Allein an der Karosserie eines Autos gibt es mehrere Tausend Schweißpunkte, die alle einzeln überprüft werden müssen. Roboter überprüfen mithilfe des ABB-Komplettpakets Ultrasonic Spot Welding Quality Inspection Schweißpunkte. Die Lösung lässt sich leicht skalieren, in bestehende Fertigungslinien integrieren oder separat als eigenständige Zelle betreiben. Daraus ergeben sich Einsparpotenziale bei manuellen Qualitätsprüfungen. Die Kombination von Robotik und KI steigert die Produktivität in diesem Anwendungsfall um das 20-Fache. Während ein Mitarbeiter im Jahr etwa 85.000 Schweißpunkte überprüfen kann, schafft ein Roboter über 1,8 Millionen.

Generative KI ermächtigt Roboter dazu, eigenständig zu lernen. Ohne spezifische Programmierung geht der Roboter dabei nach dem Trial-and-Error-Prinzip vor. So können Roboter auch Aufgaben übernehmen, die für eine herkömmliche Programmierung zu vielschichtig oder komplex sind. Der Lernvorgang kann dank spezieller Software auch virtuell stattfindenden.

Qualifizierte Arbeitskräfte zu finden und zu halten, ist für Lagerbetreiber eine konstante Herausforderung. Besonders Pick-and-Place- oder Item-Picking-Anwendungen sorgen durch ihren monotonen Charakter für verminderte Produktivität und hohe Fluktuation. Fullfillment Center setzen deshalb verstärkt auf den Einsatz von Robotern, doch die hohe Pickrate, die große Vielfalt an Artikeln und Verformungen von Paketen stellt auch für die Robotik eine Herausforderung dar. Hier spielt KI ihre Vorteile aus. Machine Vision und KI sind beispielsweise im ABB Robotic Item Picker kombiniert.

Ausgestattet mit einem Roboter, Vakuumgreifern und einer speziellen Bildverarbeitungssoftware ist er in der Lage, Artikel in unstrukturierten Umgebungen in Lagern und Fulfillment-Zentren genau zu erkennen und zu kommissionieren. Objekte können auch abgelehnt werden, wenn sie nicht der vorgegebenen Form oder Größe entsprechen. Auch die Vereinzelung von Paketen ist möglich und zusätzlich steigt die Produktivität, denn die Pickrate eines Roboters liegt mit 750 bis 1.400 Artikeln pro Stunde und einer Induktionsrate von 99 % weit über der eines Menschen.

Die Kombination aus KI und 3D-Bildverarbeitung versetzt AMR in die Lage, zwischen festen und beweglichen Objekten zu unterscheiden und intelligente Entscheidungen zu treffen. © ABB

In Fabriken ist autonome Mobilität entscheidend für eine flexible Automatisierung. Das Geheimrezept hier heißt Visual SLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping). Die Kombination aus KI und 3D-Bildverarbeitung versetzt AMR in die Lage, zwischen festen und beweglichen Objekten zu unterschieden, ihre Umgebung selbstständig zu kartieren und auf dieser Basis intelligente Entscheidungen zu treffen. Gepaart mit der Software AMR-Studio für das intuitive Programmieren und Steuerung wird die Inbetriebnahmezeit um bis zu 20 % verkürzt. Dies erleichtert und beschleunigt den Einstieg in die AMR-Welt. Die Beispiele veranschaulichen, wie die Kombination aus KI und Robotik Probleme in der Industrie löst, neue Anwendungsbereiche erschließt und sowohl Produktionsprozess als auch Logistik effizienter, zuverlässiger, produktiver, sicherer und vor allem flexibler gestaltet.

Die nächste Generation der Fertigung kombiniert all diese Konzepte in einer Anlage. Roboterzellen agieren dort vollautomatisiert und vernetzt mit autonomen mobilen Robotern, die untereinander orchestriert sind und kommunizieren. Statt linearer Produktionslinien entstehen so flexible Netzwerke, die auf dynamische Anforderungen reagieren können. Wichtig dabei ist die gezielte Sammlung und Analyse der generierten Daten auch für das zukünftige Training und die Weiterentwicklung der KI. Die Kombination von KI und Robotik in der Fertigung liefert zudem schnellere, qualitativ bessere und fundierte Entscheidungen für die Produktionssteuerung.

Durch fortschrittliche Mechatronik, KI- und Bildverarbeitungssysteme arbeiten ABB-Roboter immer häufiger nahtlos mit Menschen oder anderen Robotern zusammen, um mehr Aufgaben an mehr Orten erledigen zu können. Mit OmniCore hat das Unternehmen hierzu eine einheitliche Steuerungsarchitektur auf den Markt gebracht, die auf einer einzigen Plattform und Sprache basiert und das gesamte Portfolio an Hard- und Software integriert.

Der Mensch und die Roboter

Doch wo bleibt der Mensch in diesem Zukunftsszenario? Es ist richtig, dass Robotik, besonders in Kombination mit KI, heutige Berufsbilder verändert. Dabei steht jedoch die Entlastung der Menschen von schweren körperlichen, gefährlichen oder repetitiven Aufgaben im Vordergrund. So werden Kapazitäten freigesetzt, die wiederum für abwechslungsreichere oder kreative Aufgaben wie die Produktentwicklung eingesetzt werden können. Unternehmen sollten Mitarbeitende jedoch frühzeitig in die Transformation miteinbeziehen. Man muss heutzutage kein Robotik-Experte sein, um einen Roboter programmieren zu können. Wer seine Mitarbeitenden im Umgang mit Robotern frühzeitig schult, schafft zukunftssichere Arbeitsplätze und generiert einen Mehrwert für das Unternehmen.

Eine frühe Auseinandersetzung mit neuen Technologien hilft, Ängste abzubauen und sicherer im Umgang mit Robotern zu werden. In der Zukunft arbeiten Menschen und Roboter in zahlreichen Branchen Seite an Seite. Damit das volle Potenzial von KI und Robotik ausgeschöpft werden kann, müssen Politik, Wissenschaft, Arbeitnehmervertretungen und Unternehmen an einem Strang ziehen. Besonders die Politik ist hier in der Verantwortung, einen gesetzlichen Rahmen zu schaffen, der Innovationen fördert.

SPS, Halle 4, Stand 420/520