Die kollaborative Roboterrevolution: Die Zukunft der Smart Factory

(Dan Tri) – Eine neue Generation von Robotern ist nicht länger eingesperrt in Glaskäfigen, sondern hält als „Kollege“ Einzug in die Fabriken.

Kollaborative Roboter – Ein neuer Hebel für die Fertigungseffizienz

Die Welt erlebt eine stille, aber tiefgreifende Revolution in der Fertigung.

Keine riesigen Roboter mehr, die wie früher in Glaskäfigen eingesperrt sind, sondern intelligente Roboter-„Kollegen“, die sicher und effektiv mit Menschen zusammenarbeiten können. Das ist keine Science- Fiction mehr, sondern Realität, die sich direkt vor unseren Augen abspielt.

Laut dem jüngsten Bericht von McKinsey & Company hat der globale Markt für Industrieroboter einen Rekordwert von 16,5 Milliarden US-Dollar an Neuinstallationen erreicht. In Fabriken auf der ganzen Welt sind mehr als 4,28 Millionen Roboter im Einsatz.

Diese Zahl spiegelt nicht nur das starke Wachstum der Branche wider, sondern signalisiert auch eine neue Ära, in der Roboter keine Luxuslösung mehr sind, die großen Unternehmen vorbehalten ist.

Der größte Unterschied zwischen der aktuellen Roboterwelle und früheren Generationen ist die Fähigkeit zur „Kooperation“ mit Menschen.

Diese „kollaborativen“ Roboter sind für die Zusammenarbeit mit Arbeitern konzipiert. Sie sollen menschliche Arbeitskräfte zwar nicht vollständig ersetzen, aber die Produktivität unterstützen und steigern. Dank fortschrittlicher Sensoren und intelligenter Steuerungssysteme können sie die Anwesenheit von Menschen erkennen und ihre Bewegungen entsprechend anpassen, um absolute Sicherheit zu gewährleisten.

Der Markt für kollaborative Roboter boomt und verzeichnet ein beeindruckendes Wachstum. Von 2,14 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 wird erwartet, dass der Markt bis 2030 auf 11,64 Milliarden US-Dollar anwachsen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von bis zu 31,6 % entspricht.

Diese Zahl spiegelt die wachsende Nachfrage der Unternehmen nach flexiblen und einfach zu implementierenden Automatisierungslösungen wider.

Vom Pilotprojekt zur Serienproduktion

Eine der größten Herausforderungen für Unternehmen besteht nicht darin, Pilotroboter einzusetzen, sondern die Anwendung zu skalieren.

Einer McKinsey-Umfrage zufolge gaben etwa 40 % der Führungskräfte an, dass ihre Robotik-Pilotprojekte zwar spannend seien und in der Fertigung auf großes Interesse stießen, der tatsächliche Geschäftswert jedoch unklar sei.

Der Markt für kollaborative Roboter boomt und verzeichnet eine beeindruckende Wachstumsrate (Foto: Genedge).

Das bedeutet nicht, dass Roboter nicht effektiv sind, sondern dass es sich um einen Ansatz handelt. Anstatt Roboter als Werkzeug zu betrachten, das man kauft und nutzt, müssen Unternehmen über den Aufbau umfassender Automatisierungskapazitäten nachdenken. Dies bedeutet einen deutlichen Mentalitätswandel von der Investition in Ausrüstung hin zur Entwicklung operativer Kapazitäten.

„Der große Unterschied besteht darin, dass die traditionelle Automatisierung eine Einheitslösung für eine Anwendung darstellt“, sagt Ujjwal Kumar von Teradyne Robotics. „Die neue Generation KI-fähiger Roboter verfügt über Standardprodukte, die mehrere Anwendungen bedienen. Sie können sie mithilfe von Software und einigen End-to-End-Tooling-Unterschieden für mehrere Anwendungen einsetzen.“

Dies bedeutet, dass Universal Robots statt 100.000 verschiedener Konfigurationen wie bei der vorherigen Technologie jetzt nur noch 6 Konfigurationen benötigt, um 100.000 kollaborative Roboterinstallationen weltweit zu bedienen.

Dies ist der Schlüssel zur drastischen Reduzierung der Gesamtbetriebskosten der neuen Automatisierungsgeneration.

KI – Die Seele der neuen Robotergeneration

Der Trend, künstliche Intelligenz in Roboter zu integrieren, nimmt immer stärker zu. Durch den Einsatz verschiedener KI-Technologien können Roboter eine Vielzahl von Aufgaben effizienter erledigen.

Analytische KI ermöglicht es Robotern, große Mengen der von ihren Sensoren erfassten Daten zu verarbeiten und zu analysieren. Dies hilft, Variabilität und Unvorhersehbarkeit in Außenbereichen, bei der Produktion von großen Mengen und kleinen Stückzahlen sowie in öffentlichen Umgebungen zu bewältigen.

Roboter, die mit Computer-Vision-Systemen ausgestattet sind, analysieren beispielsweise vergangene Aufgaben, um Muster zu erkennen und ihre Abläufe für mehr Genauigkeit und Geschwindigkeit zu optimieren.

Computer-Vision-Systeme spielen bei der Herstellung von Robotern eine wichtige Rolle (Foto: New Ocean).

Roboter- und Chiphersteller investieren in jüngster Zeit in die Entwicklung spezieller Hard- und Software, die reale Umgebungen simulieren. Diese physische künstliche Intelligenz ermöglicht es Robotern, sich in virtuellen Umgebungen selbst zu trainieren und auf der Grundlage von Erfahrung statt starrer Programmierung zu agieren.

„Unsere Vision ist es, vielseitige Roboter zu entwickeln, die überall hingehen können, wo Menschen hingehen können, und die ihre Umgebung verstehen und harmonisch manipulieren können“, erklärt Marc Theermann von Boston Dynamics.

Und nur wenn sie alle drei Dinge können, haben Sie einen wirklich vielseitigen Roboter. In den letzten 30 Jahren haben wir an der Fähigkeit gearbeitet, überall hin zu gelangen, und wir sind ziemlich gut darin geworden. Jetzt können unsere Roboter fast überall hingehen, wo ein Mensch hinkommt.“

Die nächsten beiden Herausforderungen, die sie zu lösen versuchen, sind das semantische Verständnis und die Manipulation. Damit verbringen sie die meiste Zeit.

Dies sind die Grundbausteine ​​für die enorme Größe, die für diese Art von Robotern vorhergesagt wird.

Bahnbrechende Technologie

Ein weiterer wichtiger Durchbruch im Bereich der Robotik ist die Digital Twin-Technologie.

Digitale Zwillinge sind virtuelle Nachbildungen physischer Systeme, die ihre realen Gegenstücke in Echtzeit widerspiegeln. Diese Modelle nutzen Daten von Sensoren und Maschinen, um das Verhalten und die Leistung ihrer physischen Gegenstücke zu simulieren.

Durch die Bereitstellung einer detaillierten digitalen Darstellung ermöglichen digitale Zwillinge die kontinuierliche Überwachung, Analyse und Optimierung der von ihnen replizierten Systeme. Diese Technologie ist besonders wertvoll, um die Risiken des Robotereinsatzes zu minimieren.

Ujjwal Kumar kommentiert: „Mit einem digitalen Zwilling verschwinden einige der genannten Risiken. Jetzt können Sie ein neues automatisiertes System in einer virtuellen Welt einsetzen, es testen, perfektionieren und dann vom selben digitalen Zwilling aus den Code in die Produktionsumgebung herunterladen.“

Digital Twin ist eine virtuelle Nachbildung physischer Systeme, die ihre realen Gegenstücke in Echtzeit widerspiegelt (Foto: Future).

Dies ermöglicht es Unternehmen, Fertigungssysteme mit Digital Twin zu simulieren und zu optimieren, bevor sie tatsächlich investieren. Unternehmen können mit einer Kapitalrendite von ein bis drei Jahren rechnen und das Integrationsrisiko mit bestehenden IT- und OT-Systemen minimieren, was die Einführung von Robotik reibungsloser gestaltet.

Ein wachsender Trend in der Robotik, der in diesem Jahr und darüber hinaus weiter anhalten wird, ist die Entwicklung des mobilen Manipulators, allgemein bekannt als MoMa.

Diese Industrieroboter sind das Ergebnis der Kombination von Aufgaben, die von Roboterarmen ausgeführt werden, wie etwa das Greifen, Heben oder Bewegen von Objekten, mit der Fähigkeit von Robotern, durch den Raum zu navigieren.

MoMa besteht aus einem autonomen mobilen Roboter (AMR), der mit einem Roboterarm ausgestattet ist, der mit geeigneten Werkzeugen ausgestattet ist.

Mobile Manipulatorroboter können vordefinierte Fertigungsaufgaben an Anlagen ausführen oder Komponenten aus einer Produktionslinie oder einem Lager entnehmen. Diese Flexibilität ermöglicht den automatisierten Materialtransport an jeden beliebigen Ort und sorgt für ein neues Maß an Effizienz in der Fertigung und Lagerverwaltung.

Diese Mobilität erweitert nicht nur den Aktionsradius der Roboter, sondern ermöglicht ihnen auch, sich an veränderte Fabriklayouts anzupassen und den Anforderungen einer flexiblen, mobilen Fertigung gerecht zu werden.

Anstatt an einem festen Standort zu sein, kann MoMa flexibel entsprechend den Geschäftsanforderungen eingesetzt werden, wodurch die Ressourcennutzung optimiert und die Gesamteffizienz verbessert wird.

Eines der größten Hindernisse für die Einführung von Robotik waren schon immer die hohen anfänglichen Investitionskosten, insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (Foto: ITG Technology).

Eines der größten Hindernisse für die Einführung von Robotik waren schon immer die hohen anfänglichen Investitionskosten, insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen.

Robots as a Service (RaaS) ändert dies, indem es Unternehmen ermöglicht, Roboter im Abonnement- oder Mietmodell einzusetzen, anstatt sie direkt zu kaufen.

Das RaaS-Modell bietet mehrere Vorteile, darunter Skalierbarkeit, Belastbarkeit und Flexibilität, und ist daher die ideale Wahl für Such- und Rettungsmissionen, Umweltüberwachung, Fertigung, Landwirtschaft und Weltraumforschung.

RaaS hilft Unternehmen dabei, die lokale Fertigung ohne große Kapitalrisiken zu skalieren, und ermöglicht es Herstellern, die in der Nähe ihres Standorts produzieren, ihre Produktion näher an ihre Verbrauchermärkte zu verlagern, ohne dabei die Kosteneffizienz zu beeinträchtigen.

Künftige Herausforderungen und Chancen

Trotz der positiven Aussichten steht die Robotikbranche noch immer vor erheblichen Herausforderungen. Eines der größten Hindernisse ist der Fachkräftemangel in der aktuellen Belegschaft.

Den derzeitigen Arbeitskräften fehlt das Fachwissen für den Einsatz und die Steuerung autonomer Roboter. Dies hat zu einem Arbeitskräftemangel geführt. Eine Möglichkeit, diesem entgegenzuwirken, besteht darin, Roboter durch gezielte Schulungs- und Trainingsprogramme zugänglicher zu machen und den Mitarbeitern die richtigen Fähigkeiten zu vermitteln.

Der technologische Fortschritt hat die aktuellen Bildungs- und Ausbildungsrahmen überholt. Arbeitnehmer sind oft nicht auf den Umgang mit modernen Robotersystemen vorbereitet – von der Programmierung bis zur Wartung.

Dieses Ungleichgewicht verlangsamt die Einführung der Automatisierung und verschärft den Arbeitskräftemangel, da die Unternehmen Schwierigkeiten haben, qualifiziertes Personal zu finden.

Um dieses Problem zu lösen, müssen die Lehrpläne aktualisiert werden, um fortgeschrittene Robotik- und Automatisierungstechnologien einzubeziehen.

Branchenpartnerschaften bieten praxisnahe Ausbildung und Praxiserfahrung durch Praktika und Ausbildungen. Ani Kelkar von McKinsey stellt fest: „Als wir Führungskräfte zu den Hürden befragten, gaben 61 % von ihnen an, dass eines der Haupthindernisse darin besteht, dass ihnen selbst bei einem guten Geschäftsplan schlicht die internen Kapazitäten für dessen Umsetzung fehlen.“

Der derzeitigen Belegschaft fehlt das Fachwissen, um autonome Roboter einzusetzen und zu verwalten (Foto: Mecalux).

Um Roboter erfolgreich einzusetzen, müssen Unternehmen ihren Ansatz ändern und sich nicht mehr auf reine Effizienz konzentrieren, sondern Flexibilität in den Vordergrund stellen.

Ujjwal Kumar rät Führungskräften, die Automatisierung nicht nur unter dem Gesichtspunkt der Effizienz, sondern auch unter dem Gesichtspunkt der Flexibilität zu überdenken. Traditionelle Automatisierungstools wurden für Fertigungsumgebungen mit hohem Volumen und geringer Variabilität entwickelt. Der heutige Markt erfordert jedoch Agilität.

Soziale und arbeitsbezogene Auswirkungen

Eine häufige Sorge gegenüber Robotern ist, dass sie menschliche Arbeitskraft ersetzen könnten. Tatsächlich sind Roboter, insbesondere kollaborative Roboter, jedoch in erster Linie dazu gedacht, menschliche Arbeitskraft zu ergänzen und nicht vollständig zu ersetzen.

„Es geht nicht darum, Menschen zu ersetzen“, betont Ani Kelkar. „Es geht darum, die Arbeit sicherer, flexibler und sinnvoller zu gestalten. So können sich die Mitarbeiter auf wichtigere Aufgaben konzentrieren. Viele wiederkehrende Aufgaben schöpfen die Fähigkeiten unserer Mitarbeiter nicht voll aus.“

Durch die Automatisierung dieser Aufgaben und gleichzeitige Investitionen in den Kapazitätsaufbau können Sie die Belegschaft auf den neuesten Stand bringen und sich auf die Zukunft des Betriebs vorbereiten.

Laut Deloitte Consulting könnten bis 2025 sogar zwei Millionen neue Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe entstehen. Dies spiegelt den Trend wider, dass Roboter mehr neue Arbeitsplätze schaffen als vernichten, insbesondere in den Bereichen Engineering, Wartung, Programmierung und Systembetrieb.

Herausforderungen im Arbeitsmarkt, darunter eine alternde Bevölkerung und ein sinkendes Interesse an Fabrikarbeitsplätzen, treiben die Einführung von Robotern voran.

So fehlen beispielsweise in den USA 400.000 Schweißer, während in Europa im Jahr 2020 mehr als 200.000 Stellen im Baugewerbe unbesetzt waren.

Roboter schließen diese Lücken, indem sie sich wiederholende, arbeitsintensive Aufgaben übernehmen, was sie zu wertvollen Ressourcen für kleine und große Unternehmen macht.

Neue Technologieperspektiven für die Zukunft

Die Robotertechnologie erlebt neue Durchbrüche. Generative KI wird in Roboter integriert, um intelligenteres und anpassungsfähigeres Verhalten zu ermöglichen.

Diese Projekte zielen darauf ab, einen „ChatGPT-Moment“ für die physische KI zu schaffen, bei dem Roboter die Umgebung genauso natürlich verstehen und mit ihr interagieren können wie Menschen.

Dank fortschrittlicher Sensortechnologie nehmen Roboter ihre Umgebung immer besser wahr.

Es werden bionische Sensoren entwickelt, die so feinfühlig wie die menschliche Haut sind. Fortschritte in der Greifertechnologie nutzen biologische Mechanismen, um eine hohe Greifkraft nahezu ohne Energieverbrauch zu erreichen.

Die Schwarmrobotik eröffnet die Möglichkeit, viele kleine Roboter zusammenarbeiten zu lassen, um komplexe Aufgaben zu erledigen.

Dieser Ansatz bietet mehrere Vorteile, darunter Skalierbarkeit, Belastbarkeit und Flexibilität, was die Schwarmrobotik zur idealen Wahl für Such- und Rettungsmissionen, Umweltüberwachung, Fertigung, Landwirtschaft und Weltraumforschung macht.

Quelle: https://dantri.com.vn/cong-nghe/cuoc-cach-mang-robot-hop-tac-tuong-lai-cua-nha-may-thong-minh-20250905101445097.htm