Cobots: Robotik und Logistik

Erinnern Sie sich noch an Aibo, den kleinen Roboterhund der 1999 durch Sony auf den Markt gebracht worden ist? Dieser kleine Unterhaltungsroboter gilt heute als einer der Pioniere im Bereich der Haushaltsroboter. Seitdem hat sich einiges getan. Für viele Menschen sind Roboter aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Auch in der Industrie, z.B. im Fahrzeug- und Maschinenbau übernehmen sie vielfältige Aufgaben. Das Thema Cobots gewinnt zunehmend an Bedeutung.

So wurden 2015 weltweit 3,7 Millionen Haushaltsroboter (Staubsauger-Roboter, Rasenmäher-Roboter, etc.) verkauft. Von 2016 bis 2019 soll sich diese Zahl auf insgesamt ca. 30,8 Millionen Einheiten erhöhen.¹ Eines haben alle diese Geräte gemeinsam: Sie sind im Wesentlichen blind, taub und nur eingeschränkt entscheidungsfähig. Im Grunde verrichten sie die immer gleichen Arbeiten und Abläufe.

In der Logistikbranche finden sich solche standardisierten Abläufe leider nicht immer in dem Maße, wie man es sich gerne wünscht. Die Branche ist bekannt dafür auf die individuellen Bedürfnisse der Kunden einzugehen und schnell reagieren zu müssen. Die Flexibilität der eingesetzten Ressourcen ist hierbei entscheidend.

Hier hat immer noch der Mensch die Nase vorn. Sein Vorteil? Er ist in der Lage komplexe Zusammenhänge und wechselnde Aufgaben zuverlässig und effizient zu bearbeiten und abweichende Objekte zu erkennen. Das leisten Roboter in einem nur eingeschränkten Maße. Aber nicht jede Position lässt sich mit Menschen passend besetzen.

Anhaltende Trends, wie z.B. Individualisierung und eCommerce, haben immer stärkere Auswirkungen auf die Logistik und führen zu einem wachsenden Bedarf an Arbeitskräften. Problematisch ist, dass diese Arbeitskräfte nicht immer in dem Maße zur Verfügung stehen, wie benötigt. Dies hat zum einen mit der demographischen Entwicklung zu tun.

Zum anderen aber auch mit der in den letzten Jahren zunehmend positiven wirtschaftlichen Entwicklung und den rückläufigen Arbeitslosenzahlen, welche in einigen Regionen zu einem stark ausgedünnten Markt für Arbeitskräfte führt. Die Frage ist, wie diesem Dilemma zukünftig begegnet werden kann. Ein möglicher Lösungsansatz stellt die Weiterentwicklung von Robotern dar.

Der Fokus liegt hierbei weniger darauf die Geschwindigkeit oder Genauigkeit der Roboter weiter zu verbessern, sondern die Interaktionsmöglichkeiten und Anwendungsbereiche weiter auszubauen. Ziel ist es die Roboter hinter ihren Schutzeinrichtungen hervorzuholen und die klassische Roboterzelle abzulösen. „Collaborative robot“, oder kurz „Cobot“, heißt hier das Stichwort.

So werden Roboter bezeichnet, welche gemeinsam mit Menschen in einem Prozess arbeiten, ohne von diesen durch Schutzeinrichtungen getrennt zu sein. Bisher waren Zäune und Schutzgitter notwendig, heute reicht oftmals eine intelligente Sensorik der Roboter aus. Das Zusammenspiel von Mensch und Maschine kann so auf eine neue Stufe gehoben werden.

Um diese neue Art von Robotern marktfähig gestalten zu können war eine Reihe von technologischen Veränderungen am Markt notwendig:

Günstige Sensoren, schnellere Computer, Big-Data, bessere Akkus, cloud computing, um nur einige Beispiele zu nennen.

Geringe Stückzahlen und hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Genauigkeit führten zu hohen Kosten für geeignete Sensoren. Dies stellte eine Hürde dar, die erst überwunden werden musste. Durch die zunehmende Nachfrage nach Produkten im Heimelektronikbereich konnte dieser Umstand nach und nach aufgeweicht werden.

Einen besonders starken Einfluss hatte hierbei das Kinect Kamerasystem von Microsoft, welches Ende 2010 auf den Markt kam. Hierdurch hatten die Entwickler nun Zugriff auf ein kostengünstiges, sehr akkurates Kamerasystem mit dessen Hilfe eine Navigation der Roboter im Raum auf einfache Weise möglich wurde.

Um ein kollaboratives Zusammenarbeiten zwischen Mensch und Roboter zu ermöglichen spielt Sicherheit eine entscheidende Rolle. Nicht immer ist es möglich mit ausschließlich visuellen Mitteln einen ausreichenden Schutz der Mitarbeiter zu gewährleisten. Auch hier konnten in den letzten Jahren erhebliche Entwicklungen verzeichnet werden.

So erkennen spezielle Sensoren in einer Art Roboterhaut bereits mit einem Abstand von einigen Zentimetern die Anwesenheit von Menschen und ermöglichen so, bevor ein Kontakt zustande kommt, die sichere Unterbrechung der Arbeit des Roboters.

Ein letzter, entscheidender Faktor in der Entwicklung stellt die verfügbare Rechenleistung dar. Vorteile aus der Entwicklung im Konsumgüterbereich eröffneten hier neue Möglichketen. So haben sich die verfügbaren graphic processing units (GPU) und central processing units (CPU) enorm weiterentwickelt.

Auch kostengünstige Lösungen, wie z.B. der Raspberry Pi ermöglichen neue Wege in der Konstruktion und dem Betrieb autonom agierender Roboter. Auch das Thema Cloud computing wird zukünftig eine immer größere Rolle spielen. Der Roboter dient in diesem Fall als Schnittstelle zur Umgebung und alle relevanten Rechenoperationen werden in einem Rechenzentrum durchgeführt. Die Kommunikation erfolgt dann über das Internet.

Alle diese beschriebenen Entwicklungen begünstigen zukünftige eine immer umfassendere Nutzung von Robotern auch in der Logistik. Zwar werden hier schon seit vielen Jahren Roboter eingesetzt, jedoch meist in klassischer Form als Roboterzelle. Beispiele hierfür sind Pick-Anlagen von Herstellern wie SSI Schäfer, Viastore, Knapp oder TGW. Zunehmend agieren auch hier Roboter autonom im Raum und werden z.B. für das Ware-zum-Mann-Prinzip verwendet, indem Regale zu Arbeitsplätzen gefahren werden.

Allein Amazon setzt über 30.000 solcher Roboter in seinen Fulfillment-Centern ein. Einen anderen Ansatz wählt Locus Robotics. Hier fungieren die Roboter als Unterstützung für einen Kommissionierer und übernehmen Transportaufgaben. Der Mensch soll sich hier auf die komplexe Aufgabe des Greifens und Identifizierens konzentrieren.

Noch einen Schritt weiter gehen mobile Pick-Roboter, welche nicht Regale zu einem Arbeitsplatz bringen oder Transportaufgaben übernehmen, sondern auch direkt den Kommissionierprozess durchführen. Ein Beispiel hierfür ist der Roboter TORU des Münchner Start-Ups Magazino.

Die große Herausforderung stellt aktuell noch das Greifwerkzeug dar. Quadratische und stabile Objekte können heute bereits sehr gut gehandhabt werden, aber instabile Objekte, wie z.B. Kleidung in Polybeuteln, können heute kaum autonom durch mobile Roboter gepickt werden.

Aber auch hier zeichnen sich bereits erste Lösungsansätze ab, sodass auch die Bearbeitung dieser Aufgaben zukünftig kein Problem mehr darstellen sollte.

Wie man sieht steht die Logistikwelt vor einem Umbruch, welcher zunehmend Anforderungen an die Organisation stellt und zu komplexen Veränderungsprozessen führt. Vallée und Partner – Beratung für Logistik und IT kann Sie dabei unterstützen diese und andere Herausforderungen zu meistern.

Getreu unserem MOT-Prinzip stellen wir dabei den Menschen an erste Stelle.