Mensch-Roboter-Kollaboration

Daniel Schilling,

Produktivere Elektronikfertigung

Die hohe Marktdynamik und der steigende Fachkräftemangel stellen produzierende Unternehmen wie Weidmüller vor große Hürden. Das betrifft insbesondere den Montageprozess als letztes Glied der Wertschöpfungskette. Flexible Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) kann dabei helfen, diese Herausforderungen besser zu meistern.

Weidmüller hat im Rahmen eines Forschungsprojekts den Einsatz von Cobots in der Elektronikmontage untersucht. © Universal Robots

Die Weidmüller Gruppe ist auf die Herstellung elektrischer Verbindungstechnik und Elektronik spezialisiert. Gemeinsam mit ihren Kunden gestaltet sie den digitalen Wandel – mit Produkten, Lösungen und Dienstleistungen für die Smart Industrial Connectivity und das Industrial Internet of Things.

Diese finden sich in unterschiedlichen Branchen wie dem Maschinenbau, der Prozessindustrie, der Energiegewinnung und erneuerbaren Energien, der Verkehrstechnik, der Gebäudeinfrastruktur und im Bereich der Gerätehersteller wieder. Weidmüller beschäftigt sich schon lange mit dem Thema Industrie 4.0 und

hat daher bereits seit einiger Zeit am Hauptsitz in Detmold einen kollaborierenden Roboter von Universal Robots in der Montage elektromechanischer Komponenten im Einsatz.

Entwicklung einer hybriden Arbeitsplatzlösung

Im Rahmen des Forschungsprojekts SafeMate, das das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ fördert, wurden Strategien und Konzepte zur Einführung sowie Gestaltung von kollaborativen Montagearbeitsplätzen entwickelt. Der Fokus lag dabei auf sicheren Arbeitsplätzen, die Mitarbeitenden einen erkennbaren Nutzen bieten und ihre Arbeit erleichtern. Neben renommierten deutschen Firmen wie Lenze, Lufthansa Sky Chefs, Miele und Sennheiser war auch das Unternehmen Weidmüller aus Detmold Teil dieses Forschungsprojektes.

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Montageprozess mit Cobots teilautomatisiert

Noch bis vor kurzem führten die Mitarbeitenden bei Weidmüller den Bestückungsprozess von elektromechanischen Komponenten komplett manuell durch. Im Rahmen von Safe-Mate ermittelte das Team um Prozessingenieur Tobias Stuke von Weidmüller schließlich in einer Potentialanalyse die einzelnen Verrichtungen von Mensch und Maschine, um so eine aufgabenoptimale Arbeitsteilung zu schaffen.

Das Ergebnis: Ein Cobot eignet sich ideal, um die monotonen und kraftintensiven Tätigkeiten des Arbeitsablaufes dauerhaft mit gleichbleibend hoher Qualität auszuführen. Ohne den Menschen und dessen Fähigkeiten geht es dennoch nicht, beispielsweise beim Greifen und Entnehmen unterschiedlich dimensionierter Kleinteile aus dem Haufwerk oder der Kiste. Er ist in der Lage, diese besser zu erkennen und einzusortieren. Auch im lagerichtigen Zuführen und im anschließenden Prüfprozess ist der Mensch seinem Roboterkollegen überlegen.

Basierend auf diesen Erkenntnissen teilautomatisierte Weidmüller in einer ersten Pilotanwendung den Montageprozess schließlich durch den Einsatz von Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK). So entstand ein hybrider Montagearbeitsplatz, bei dem Mensch und Roboter parallel arbeiten. Die monotonen und kraftintensiven Tätigkeiten werden vom Roboter ausgeführt, während die kognitiv anspruchsvollen Aufgaben nach wie vor Menschen erledigen.

Steigende Produktivität und Mitarbeiterzufriedenheit

Für den neuen hybriden Arbeitsplatz zur Montage elektromechanischer Komponenten kommt bei Weidmüller nun ein Cobot von Universal Robots mit einem vollelektrischen Servo-Greifer HRC-02 des UR+-Partners Zimmer zum Einsatz. Dieser arbeitet seinem menschlichen Kollegen zu: Zunächst bestückt der Mitarbeitende die Steckerelemente, anschließend drückt der Cobot die elektrischen Kontaktelemente ein, fügt das Steckergehäuse zusammen und verschraubt abschließend die Anschlusskontakte. Sowohl Roboter als auch Greifer lassen sich dabei unkompliziert und intuitiv programmieren, schnell installieren sowie einfach bedienen.

Prozessingenieur Tobias Stuke zeigt sich zufrieden: „Dank der optimalen Aufgabenverteilung zwischen Mensch und Maschine konnten wir die Wartezeiten im gesamten Bestückungsprozess deutlich verkürzen und so die Produktivität erhöhen. Gleichzeitig entlasten wir den Maschinenbediener von zeit- und kraftintensiven, monotonen Aufgaben.“

Weidmüller bezog seine Mitarbeitenden von Beginn an in den Implementierungsprozess des Cobots mit ein und sorgte so für eine hohe Akzeptanz der neuen Technologie. Insgesamt ist das Unternehmen jetzt besser gerüstet, um sich bei steigendem Fachkräftemangel im globalen Wettbewerb zu behaupten.

Andrea Alboni, Universal Robots (Germany)

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