Obwohl die sogenannte ‚Offline-Roboterprogrammierung‘ (OLP) insbesondere in komplexen Produktionsumgebungen zahlreiche Vorteile bietet, sind viele Unternehmen eher zögerlich beim Einsatz dieser Methode. Gründe dafür sind zumeist Missverständnisse und Irrtümer – wie etwa die Annahme, dass sich die Offline-Programmierung nur für große Produktionen eigne.

Online- oder Offline-Programmierung

Wenn es um die Programmierung von Robotern geht, wird prinzipiell zwischen On- und Offline-Programmierung unterschieden. Bei einer Offline-Programmierung wird der Roboter virtuell in einer Simulation der Produktion programmiert. Soll er zum Beispiel ein Werkstück lackieren, importieren die Programmierer zunächst eine CAD-Datei der Roboterzelle in die OLP-Software und planen die Bewegung des Roboterarms mit einem digitalen Robotermodell. Anschließend generiert die Software das entsprechende Roboterprogramm und überprüft es auf mögliche Kollisionen und Fehler. Erst wenn das Programm problemfrei läuft, wird es in die Robotersteuerung geladen, sodass die Zelle die Arbeit aufnehmen kann.

Die Alternative dazu und bisherige Standardmethode ist die Online-Programmierung direkt am Roboter: Bei der sogenannten Teach-in-Methode dient ein Programmierhandgerät dazu, einen Roboter-Endeffektor manuell in verschiedene Positionen und Richtungen zu bewegen und die relevanten Punkte zu speichern, sodass sich der Roboter anschließend entlang der gespeicherten Positionen bewegt.

Schweißprogramm in der OLP-Software (links) und physisches Schweißen in der Werkstatt (rechts)

© Visual Components

Im direkten Vergleich ergeben sich einige Vorteile der Offline-Programmierung:

• Da bei der Online-Programmierung direkt am Roboter gearbeitet wird, steht die entsprechende Zelle währenddessen nicht für die Produktion zur Verfügung. Zudem wird die dafür benötigte Zeit oft unterschätzt, denn der Stillstand kann zum Teil einige Tage dauern. Im Gegensatz dazu fällt die Ausfallzeit bei der Offline-Programmierung meist deutlich geringer aus, da die Programmierung am virtuellen Modell vorgenommen wird; so kann die Roboterzelle währenddessen in der Produktion eingesetzt werden.
• Bei der Online-Methode erfolgt das ‚Teachen‘ des Roboters erst ab dem Zeitpunkt, an dem die Roboterzelle sowie alle Werkzeuge und Vorrichtungen entworfen, gebaut und installiert wurden. Auch Förderbänder und andere Materialhandhabungsgeräte sind bereits eingerichtet und einsatzbereit. Stellt sich nun heraus, dass der Roboter eine bestimmte Stelle nicht wie geplant erreichen kann oder die angestrebte Zykluszeit nicht einhält, muss die Zelle neugestaltet werden. Durch die Programmierung an einem virtuellen Modell und die Simulation der Prozesse lassen sich Probleme früh erkennen und Projektverzögerungen reduzieren.
• Im Gegensatz zur Online-Programmierung erfolgen bei der OLP-Methode die Einführung eines neuen Produktes in die Produktion und die Roboterprogrammierung gleichzeitig und nicht nacheinander. Dies minimiert den Zeitaufwand für die Integration eines neuen Produkts.
• Anders als bei der Online-Programmierung muss der Programmierer bei OLP die Roboterzelle zum Einlernen der Punkte nicht betreten. Hieraus resultiert ein geringeres Unfall- und Verletzungsrisiko, da die beteiligten Personen während der Arbeit an virtuellen Robotermodellen nicht dem Risiko einer unerwarteten Bewegung des Roboters oder eines der anderen Mechanismen in der Zelle ausgesetzt sind.

Darüber hinaus profitieren Unternehmen, die OLP einsetzen, von einer höheren und wiederholbaren Produktqualität, da sich die Roboterprogramme offline leichter und besser optimieren lassen. Moderne OLP-Software ist zudem marken- und prozessübergreifend einsetzbar, da sie unabhängig alle Anwendungen abdeckt.

Häufige Irrtümer

Visualisierung eines Rundschweißprogramms in der OLP-Software

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Trotz der Vorteile greifen noch nicht viele Unternehmen auf die Möglichkeit der Offline-Programmierung zurück. Ein Grund sind mitunter Irrtümer im Hinblick auf das Verfahren. Verbreitet sind vor allem drei Annahmen:

• OLP eigne sich nur für große Produktionsanlagen: Die Annahme, dass nur Betriebe mit hohen Produktionsmengen von OLP profitieren, trifft nicht zu. Tatsächlich eignet sich OLP dort, wo Produktionsläufe kurz sind und häufig umgerüstet oder umgestellt werden. Dies ist vor allem bei kleinen und mittelgroßen Herstellern der Fall, die Kleinserien produzieren.
• OLP sei komplex und nicht benutzerfreundlich: Der Umgang mit neuer Software erfordert immer eine gewisse Einarbeitung. Am Markt gibt es allerdings OLP-Lösungen, die intuitiv zu bedienen sind, sodass auch Einsteiger schnell damit zurechtkommen. Im Vergleich dazu ist die manuelle Programmierung per Teach-Pendant häufig sogar komplexer, da die Befehle je nach Robotermarke und -modell variieren.
• OLP sei kostenintensiv: Die Implementierung einer OLP-Lösung ist zwar zunächst mit Zusatzkosten verbunden, diese müssen jedoch nur einmal getätigt werden. Die Lösung kann anschließend für die Programmierung aller verwendeten Robotermarken eingesetzt werden. OLP-Anwender berichten von einer verbesserten Kapitalrendite ihrer Roboterzellen, da die Ausfallzeiten reduziert werden und die Roboterauslastung erhöht wird.

Wo sich OLP lohnt

Der Einsatz von OLP lohnt sich umso mehr, je komplexer die Roboterbahnen sind. Einige Beispiele für besonders geeignete Anwendungsfälle sind daher Schweißen, Schneiden und Montage. Beim Schweißen beispielsweise ist oft eine hohe Anzahl an Punkten einzulernen. Zudem stellen der Zugang und die Orientierung bei Schweißrobotern eine besondere Herausforderung dar. Beim Schneiden sind häufig komplexe Geometrien mit genauen Schnittmustern gefordert, die sich in der virtuellen Umgebung mittels OLP schneller und leichter programmieren sowie testen lassen. Bei Montage-Anwendungen schließlich erfordern Greif- und Einsetzbewegungen eine besonders präzise Steuerung, die mit einer Offline-Programmierung in einem höheren Maße erreicht wird.

Moderne OLP-Lösungen

Der Autor: Chris Douglass ist Geschäftsführer von Visual Components in München.

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Ein Software-Hersteller, der OLP noch mehr in die Fertigungsbranche einbringen möchte, ist Visual Components, seit langem tätig im Bereich der 3D-Fertigungssimulation. Durch die Übernahme von Delfoi, das als Pionierunternehmen für Softwarelösungen zur Offline-Programmierung von Robotern gilt, ergänzte das finnische Unternehmen 2022 seine bestehenden Simulationstools durch umfangreiche OLP-Funktionen. Die Software ist intuitiv und schnell zu erlernen, speichert Kernprozesswissen und macht es so allen an der Produkt-, Zellen- und Vorrichtungsentwicklung Beteiligten zugänglich. Intelligente und automatische Werkzeuge zur Lösung von Roboterprogrammproblemen ergänzen die Lösung.