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Roboterautomatisierung für KMU

22. Juni 2022, 8:25 Uhr | Daniel Pintar und Michael Steuer
Roboterautomatisierung für KMU
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Miniaturisierung, modulares Design und ein wachsendes Angebot an kostengünstigen Roboterlösungen und Cobots machen Automatisierung auch für kleine und mittelständische Betriebe greifbar.

Welches Bild haben Sie vor Augen, wenn Sie an Automatisierung denken? Eine Fertigungslinie bei einem großen Automobilhersteller vielleicht oder eine Verpackungssortieranlage in einem weitläufigen Großlager? Darüber hinaus denken Sie vielleicht auch an ausgeklügelte Software- und groß angelegte Robotersysteme, die nahezu ohne menschliche Intervention funktionieren. Mit diesem Bild vor Augen scheint es wenig verwunderlich, dass sich scheinbar nur große Unternehmen die Kosten für Automatisierungsequipment und -prozesse leisten können.

Aber Automatisierung ist auch für mittelständische Produktionsstätten oder Labore lohnenswert. Die Tatsache, dass die dafür erforderlichen Komponenten, Systeme und Software finanziell interessanter und flexibler werden, erweitert die Einsatzmöglichkeiten für kleinere Betriebe. Innovationen im Bereich der Miniaturisierung, des modularen Designs wie auch das wachsende Angebot an kostengünstigen Roboterlösungen und kollaborativen Roboter, sogenannten Cobots, tragen wesentlich zu dieser Entwicklung bei.

Trend zur Miniaturisierung

Für mittelständische Fertigungsstätten und Lager ist die Optimierung der verfügbaren Operationsflächen das A und O. In der Regel zählen die Gebäudefixkosten zu den größten Betriebskosten, daher verbietet sich die Erweiterung der Grundfläche nicht selten aus Kostengründen. Eine dichtes Automatisierungslayout trägt zur bestmöglichen Ausnutzung einer kleineren Fertigungsumgebung bei, allerdings muss sich das Design der Maschinen auch entsprechend anpassen lassen. Zudem sollte die Platzeinsparung nicht zu Lasten der Leistungsfähigkeit gehen.

Die Nachfrage nach mehr Leistung und Zuverlässigkeit in kleineren Baugrößen hat unglaubliche Innovationen und Effekte im Bereich der industriellen Fertigung vorangetrieben, besonders was die Miniaturisierung der Bauteile anbelangt.
Zum Beispiel:

  • leichte, komplexe Leiterplatten, die die Anforderungen an die gewünschte Betriebsgeschwindigkeit erfüllen,
  • kleinere, leichtere und energiesparende Relais, die die Wärmeabfuhr unterstützen,
  • zunehmend kompaktere Kabel und Steckverbinder, die den Anforderungen der rauen Industrieumgebung dennoch entsprechen,
  • Bedieneinheiten mit kleineren Anschlüssen, die die hohen Leistungs-, Signal- und Datenanforderungen managen.

Modulares Design

Eine weitere wesentliche Anforderung mittelständischer Betriebe bei der Optimierung ihrer Fertigungsstätten, zusätzlich zur optimalen Raumnutzung, ist Flexibilität. Diese Betriebe managen oft eine ‚High Mix Low Volume‘-Produktion, eher als eine Massenfertigung standardisierter Produkte. Je kundenspezifischer die Fertigung, desto höher die Nachfrage nach flexiblem Produktions- und Maschinenlayout für eine schnelle und einfachere Konfigurationsanpassung zur Herstellung und Assemblage verschiedener Produkte.

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Modulares Design ermöglicht den Herstellern eine schnelle Skalierung und Anpassung ihrer Fertigung bei minimaler Ausfallzeit und unterstützt so die Anforderung nach mehr Flexibilität.

Das Prinzip des modularen Designs für eine flexible Fertigung bezieht sich nicht nur auf Produktionsequipment und -systeme, sondern auch auf die entsprechenden Verbindungslösungen. So werden auch Input/Output-Steckverbinder für eine sichere und zuverlässige Verbindung heutzutage modular designt – oft mit einem eindeutigen Verriegelungssystem zur deutlichen Reduzierung von Fehlanschlüssen oder unbeabsichtigtem Lösen durch Schock oder Vibration. Bestenfalls sind Steckverbinder kompakt, einteilig, bereits mit Kontakten bestückt und haben ein raumsparendes und leicht-zu-installierendes Design, das Ingenieuren ihrerseits mehr Designflexibilität gibt.

Auch Schaltschränke können von innovativem modularem Design profitieren. Die Entwicklung hin zu spezifischen, anwendungsbezogenen Schränken ermöglicht Fertigungsbetrieben eine schnelle Skalierung und angepasste Schaltschrankoptionen, bei denen standardisierte Teile eingesetzt und bei Bedarf sogar erneut verwendet werden können. Dabei geht es darum, Komplexität in spezifischen Anwendungsbereichen zu reduzieren, indem beim Design auf Teilebegrenzung und einfachere Bedienung und Support geachtet wird – bei gleichzeitiger Erfüllung aller Leistungsanforderungen.

Mittelständischen Betrieben wird es durch Modularität ermöglicht, ihre Fertigungslinien schneller und effizienter umzurüsten, um so ihren täglichen Produktionsanforderungen und den sich stetig verändernden Fertigungszielen gerecht zu werden.

Kostengünstige Roboterlösungen und Cobots

Durch die steigende Nachfrage nach Flexibilität und Miniaturisierung sind auch mehr und mehr kostengünstige Roboterlösungen und Cobots auf den Markt gekommen – mit bedeutenden Vorteilen für kleine und mittelständische Betriebe und Warenlager. Dank ihrer im Vergleich zu großen Robotersystemen kleineren Baugröße und einfacheren Integration sind sie zunehmend eine Option für Fertigungen aller Größenordnungen.

Unter einer kostengünstigen Roboterlösung versteht man in der Regel jedes Robotermodell mit einer Lastkapazität von maximal 20 kg. Sie sind mit Steckverbindern, Kabeln und anderen Komponenten ausgerüstet, kompakt designt sind und auch für die raue Umgebung geeignet sind. Daher haben diese Robotersysteme zwar eine leichtere Bauweise, bieten jedoch die für industrielle Anwendungen erforderliche nachhaltige Robustheit. Zudem ermöglichen sie die Automatisierung sich ständig wiederholender, zeitraubender Aufgaben mit geringerem Platzbedarf und nicht selten auch mit geringerem Kostenaufwand. Als Einstiegslösung sind diese kostengünstigen Robotersysteme eine attraktive Option für Manager, die für ihre Fertigungsstätten und Lagerhallen eine partielle Automatisierungslösung erst einmal testen möchten.

Auch kollaborative Roboter oder Cobots sind in ihrer kompakten Baugröße leichter in eine Fertigungsstätte zu integrieren. Cobots sind so designt, dass sie sich mit Menschen einen Arbeitsraum ohne zusätzliche Schutzeinrichtungen teilen können. Zudem bringt das kollaborative Zusammenarbeiten von Mensch und Cobot weitere Flexibilität in den Fertigungsprozess, indem die Produktionsverantwortlichen Effizienz und Präzision der Cobots mit den Fähigkeiten ihrer Mitarbeitenden gerade für komplexere Prozesse kombinieren können.

Integration in bestehende Anlagen

Die Integration von Robotern in Fertigungslinien erforderte bislang einen enormen Zeitaufwand sowie ein hohes Maß an technischer Expertise. Die aktuellen Innovationen im Bereich der Robotik ermöglichen jedoch eine viel schnellere Integration, zum Teil auch in wenigen Stunden. Zudem profitieren diejenigen, die die Roboter bedienen, von den Fortschritten in der Sensor-Technologie, der Maschinenüberwachung und im Softwarebereich und können so Roboter viel schneller neu positionieren und programmieren als bisher.

Diese Entwicklungen im Bereich der Robotik und modularer, miniaturisierter Automatisierungslösungen sind nur der Anfang: Durch weitere Innovationen werden Geräte und Systeme noch smarter, schneller und greifbarer. Aufgrund neuer, verbesserter Technologien für die Automatisierung werden große wie kleine und mittelständische Betriebe neue Möglichkeiten der Effizienzsteigerung entdecken, die unterschiedlichsten Szenarien managen und damit ihren Kundenservice optimieren und ihre Mitarbeiter:innen besser unterstützen können.

Wir möchten dabei ganz klar hervorheben, dass wir uns eine Diskussion über die Zukunft der Automatisierung nicht ohne die Berücksichtigung kleiner und mittelständischer Betriebe vorstellen können. 

Die Autoren

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