Produktivitätssteigerung durch die Implementierung von Cobots (Colaborating Robots)

Die Automatisierungslücken finden sich in der Montage

Während schon seit langem in der Teilefertigung intensiv automatisiert wird, um beispielsweise Bearbeitungszentren zu bestücken und die Prozesszeiten zu verkürzen, indem Bearbeitungsschritte mit Robotern parallelisiert werden, stellt die Automatisierung der Montage für viele Branchen noch eine große Herausforderung dar. Ursachen hierfür liegen allem voran in einer hohen Variantenanzahl, komplexen Handlingsschritten, der eingeschränkten Zugänglichkeit und in der notwendigen menschlichen Improvisationsfähigkeit, um auf kurzfristige Veränderungen reagieren zu können. Aufgrund dieser Rahmenbedingungen konnten in der Montage viele Produktivitätspotenziale bisher nicht gehoben werden.

Innovationen bei Cobots erweitern die Einsatzmöglichkeiten

Die neuesten Innovationen in der Automatisierungsbranche können zwar nach wie vor nicht alle Rahmenbedingungen erfüllen, allerdings wächst die Einsatzfähigkeit insbesondere mit den neuen Cobot-Generationen. Durch den Einsatz von Cobots ist es möglich, dem Mitarbeiter Anteile seiner Tätigkeiten abzunehmen und zu automatisieren. Arbeitsschritte werden hierdurch parallelisiert und insbesondere Nebenzeiten reduziert. Aufgrund der niedrigeren Maschinenstundensätze von Cobots in Kombination mit einem deutlich erhöhten Output lassen sich so hohe Produktivitätssteigerungsraten erzielen. Auch sind Cobots in Kombination mit fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF oder englisch Automated Guided Vehicle (AGV)) mobiler und flexibler im Einsatz, sodass die Automatisierbarkeit nicht mehr auf rein stationäre Aktivitäten beschränkt ist. Cobots sind in der Lage, selbstständig Material aus Bereitstellungsflächen abzuholen und weiterzuverarbeiten. Sie entlasten dadurch den Mitarbeiter und erhöhen dessen Leistungsfähigkeit.

Unser strukturiertes Vorgehen im Projekt

Ziel des Projekts war es, die Montagekosten durch Automatisierung zu senken sowie die Leistungsfähigkeit körperlich eingeschränkter Mitarbeiter durch den Einsatz von Cobots zu erhöhen. Das Projekt gliederte sich in die sechs Arbeitspakete:

• Produktionsaudit der Montageprozesse und -arbeitsplätze sowie des Faktoreinsatzes,
• Crossfunktionalen Workshops zur Identifikation automatisierbarer Tätigkeiten,
• Technologiescouting und Angebotseinholung,
• Szenariobildung und Wirtschaftlichkeitsbewertung,
• Pilotimplementierung und
• Rollout.

Basierend auf den Ergebnissen eines umfassenden Produktionsaudits liegt ein wesentlicher Erfolgsfaktor in der crossfunktionalen Ideenfindung und Identifikation automatisierbarer Tätigkeiten. Hierdurch werden die notwendige Akzeptanz im Unternehmen und insbesondere im Produktionsbereich geschaffen sowie Ängste abgebaut. Die möglichen Leistungssteigerungen der Mitarbeiter stehen im Fokus der Diskussion. Anschließend erfolgt das Screening des Technologiemarkts nach den neuesten Roboter- und Cobot-Generationen. Das TCW verfügt über direkte Kontakte zu den Automatisierungsexperten und -herstellern und unterstützt bei der zielgerichteten Angebotseinholung. Anschließend werden Szenarien für die neugestalteten Montageprozesse mit Cobots entwickelt und unter Anwendung eines Total-Cost-of-Ownership-Ansatzes bewertet. Zur Gewährleistung und Validierung des Proof-of-Concepts wird mit dem Automatisierungshersteller zunächst ein Pilot-Scope vereinbart und erfolgsabhängig der weitere Rollout durchgeführt.

Signifikante Projektergebnisse

Im Unternehmen konnten zahlreiche automatisierbare Tätigkeiten im Rahmen der Haupt- und Nebenprozesse identifiziert werden. Die realisierbare Produktivitätssteigerung, zusammengefasst in Abbildung 1, betrug 10% bis 20% bei einer gleichzeitigen Durchlaufzeitreduzierung durch die Parallelisierung der Tätigkeiten mittels Cobot um 25% bis 35%. TCW unterstützte dabei die Pilotierung, um die Potenziale zu validieren und Lessons Learned für den Rollout zu sammeln. Das Training der Mitarbeiter mit den Cobots schaffte Vertrauen und Akzeptanz für die Veränderungen.

Beratungsleistungen

• Lean Management und Lean Production
• Nachhaltigkeit durch operative Ressourceneffizienz
• Produktionssystemaudit

• Produktivitäts-, Zeit- und Qualitätspotenziale durch Industrie 4.0
  
• Modularisierung 4.0
  Leitfaden zur modularen Gestaltung von Organisation, Produkten, Produktion und Services
• Total Productive Maintenance
  Leitfaden für ein integriertes Instandhaltungsmanagement

Praxisbeispiele

• Kommissionierung durch Roboter: Der Griff in die Kiste
• Kollaborierende Roboter: Instrument zur Steigerung der Produktivität?
• Mensch-Roboter-Kollaboration: Standardisierte Bewertung der Umsetzbarkeit