Produktionsmitarbeiter arbeiten immer enger mit ihren Roboter-»Kollegen« zusammen. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt »AQUIAS« zeigt Wege auf, wie die Teamarbeit zwischen Mensch und Roboter dazu beitragen kann, Arbeitsplätze zu sichern und die Teilhabe schwerbehinderter Personen am Arbeitsleben zu ermöglichen. Im Interview erklärt Projektleiter David Kremer vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, wie die Mensch-Roboter-Kollaboration mitarbeiterzentriert umgesetzt werden kann.

Hallo Herr Kremer, dass Roboter Fahrzeugkarosserien weitgehend selbstständig zusammenfügen, ist heute kaum mehr eine Neuigkeit. Sie und Ihre Forschungspartner aber gehen jetzt einen Schritt weiter und entwickeln besondere Formen eines kooperativen Robotereinsatzes. Was ist darunter zu verstehen?

Roboter in der Produktion erledigten ihre Aufgaben früher in der Regel abgeschirmt hinter Schutzzäunen. Ziel unserer Forschungsarbeiten ist es aber, die Möglichkeiten der Robotik und die Kompetenz des Menschen enger miteinander zu verzahnen. Als Vision sehen wir in den Robotern hochentwickelte Servicewerkzeuge, die so angepasst werden können, dass sie Menschen bei ihren Aufgaben in der Produktion assistieren. Eine individuell auf ein bestimmtes Aufgabenportfolio ausgerichtete Mensch-Roboter-Kollaboration kann die Kompetenzen des Arbeiters und die Stärken des Roboters so effizient kombinieren, dass Werktätige und Produktion davon profitieren.

Es kommt zu Synergien, weil sich Mensch und Maschine gegenseitig »unterstützen«?


Soweit würde ich nicht gehen. Denn es geht ja nicht darum, dass der Mensch der Maschine hilft. Es geht darum, dass die Fertigkeiten eines Roboters die Möglichkeiten einer Mitarbeiterin oder eines Mitarbeiters in der Produktion deutlich erweitern können, wenn er zweckdienlich eingesetzt wird. Zum Beispiel bei Arbeitsschritten, die einen hohen Krafteinsatz erfordern oder bei stupiden Routinetätigkeiten: Der Roboter kann solche Aufgaben zuverlässig nach exakt definierbaren Vorgaben und ohne zu ermüden übernehmen. Im Fokus der Tätigkeit der Arbeiterinnen und Arbeiter stehen dann verstärkt die anspruchsvollen und abwechslungsreichen Aufgaben, wie Arbeitsschritte, die viel Fingerspitzengefühl erfordern oder das kreative Lösen von Problemen. Wir nutzen die Synergien aus der Kollaboration zwischen Mensch und Maschine also gezielt dafür, dass Roboter die Produktionsmitarbeiter bei ihrer Arbeit unterstützen, nicht umgekehrt.

Das Fraunhofer IAO hat gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA sowie der Robert Bosch GmbH und der ISAK gGmbH einen integrierten Mensch-Roboter-Arbeitsplatz entwickelt, bei dem diese Synergien genutzt werden können.


Im Verbundprojekt »Arbeitsqualität durch individuell angepasste Arbeitsteilung zwischen Servicerobotern und schwer-/nichtbehinderten Produktionsmitarbeitern« oder kurz: »AQUIAS« nutzen wir die Möglichkeiten der Mensch-Roboter-Kollaboration gezielt dafür, leistungsgewandelten Menschen die Teilhabe am Arbeitsleben zu erleichtern, bzw. sogar erst zu ermöglichen. Dafür haben wir bei der »Initiative zur Schaffung von Arbeitsplätzen für Menschen mit Handicap ISAK« einen Arbeitsplatz eingerichtet, an dem Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit unterschiedlichen Einschränkungen Düsen für Duschköpfe montieren. Für das Zusammenfügen der Düsenelemente wurde bislang eine Handhebelpresse verwendet, die nur mit zwei Händen und mit hohem Krafteinsatz bedient werden kann. An diesem Arbeitsplatz setzen wir nun den mobilen Roboter »APAS assistant« der Robert Bosch Manufacturing GmbH ein, den wir für die Aufgabe technisch entsprechend angepasst haben. Er übernimmt das Zusammenpressen der Düsenelemente. Sowohl die vorhergehenden Arbeitsschritte zur Bestückung des Werkstückträgers als auch die abschließende Qualitätsprüfung bleibt aber Aufgabe des Menschen. Der Mensch-Robotik-Arbeitsplatz ist zudem so konzipiert, dass er Bedürfnisse insbesondere schwerbehinderter Mitarbeiter berücksichtigt: Die Beschäftigten können die Tischhöhe beispielsweise individuell nach ihrem Bedarf verändern, und zwar auch im laufenden Betrieb. Das erlaubt einen dynamischen Wechsel zwischen Sitzen und Stehen. Zusätzlich holt der Roboter den Werkstückträger mit den zu fertigenden Düsen vom Übergabeplatz ab und bringt ihn danach zum Mitarbeiter zurück, was behinderungsbedingte Einschränkungen der körperlichen Bewegungsfähigkeit seines menschlichen »Kollegen« ausgleicht. Erste Ergebnisse dieses Pilotprojekts zeigen, dass ein Mensch-Robotik-Arbeitsplatz das Personal in der Produktion nicht nur ergonomisch unterstützt und die Arbeitsbedingungen verbessert. Die Mensch-Roboter-Kollaboration ermöglicht auch den Einsatz von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern mit einem größeren Spektrum von Behinderungsarten und bietet diesen damit die Chance, am Arbeitsleben teilzunehmen.

Den ursprünglichen Arbeitsplatz, eine Hand-Hebelpresse, konnten Beschäftigte mit nur einem einsetzbaren Arm nicht bedienen. Am neuen Arbeitsplatz unterstützt der Roboter »APAS assistant« Mitarbeiter mit individuell körperlichen Einschränkungen. Bild: Ludmilla Parsyak | Fraunhofer IAO

Gerade weil ein Roboter der körperlichen Kraft des Menschen überlegen ist, stellt sich die Frage nach der Sicherheit: Wie gefährlich ist die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter, wenn beide am selben Platz arbeiten?

Der Assistenzroboter ist mit einer Sensorhaut ausgestattet. Sobald ein Körperteil des Mitarbeiters näher als rund fünf Zentimeter an den Roboterarm herankommt, stoppt das System. Um auch die erhöhten Anforderungen des Arbeitsschutzes für Menschen mit Behinderung zu gewährleisten, haben wir den Arbeitsplatz außerdem mit einem Sicherheitsfenster ausgestattet. Ein Lasersystem überwacht den Übergabebereich der Werkstückträger, also den Bereich des Arbeitsplatzes, in dem sowohl der Mensch als auch der Roboterarm agieren. Überschreitet der Arbeitende mit seinen Händen das Sicherheitsfenster, bleibt die Maschine ebenfalls sofort stehen.

Ergeben sich durch den Einsatz der Mensch-Roboter-Kollaboration auch Vorteile für nichtbehindertes Personal?

Die Mensch-Roboter-Kollaboration erlaubt eine deutliche Verbesserung der Arbeitsprozesse – unabhängig davon, ob der Mitarbeiter gehandicapt ist oder nicht. Unternehmen können damit das Arbeitsumfeld ihrer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowohl ergonomischer als auch langfristig attraktiver gestalten. Das Prinzip ist auch hier eine mitarbeiterorientierte Gestaltung der Arbeitsprozesse. So kann der Roboter etwa ältere Beschäftigte gezielt von körperlich anstrengenden Arbeiten entlasten. Und zwar idealerweise immer nur soweit, wie es der Betreffende individuell wünscht und benötigt. Dieses Ziel haben wir im Rahmen des Projekts AQUIAS in einem zweiten Pilotszenario bei der Robert Bosch Manufacturing GmbH verfolgt. Die Ergebnisse beider Pilotanwendungen stellten wir auf der Tagung »Robotik für den Menschen« gemeinsam mit dem parallel laufenden Projekt »SeRoDi« vor. Auch bei diesem Projekt beschäftigten sich die Forscher mit Assistenzrobotern - allerdings nicht im Produktionsumfeld, sondern im Bereich der Pflegearbeit in Kliniken und Altersheimen.

(stw)

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David Kremer
  • Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
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