Der Einsatz von Robotern in der Industrie ist nichts Neues. Mit den Ursprüngen in der Automobilindustrie haben Roboterarme schon lange Einzug in die Produktions- und Verpackungslinien auch der Prozessindustrie gehalten. Neben den typischen Knickarmrobotern haben auch Scara- und Delta-Roboter ihre Anwendungen in der Industrie und sorgen seither für steigende Effizienz und Qualität.

Der Komplexitätsgrad der jeweiligen Aufgabe befindet sich in klaren und meist engen Grenzen. Der Zugewinn an Qualität und Effizienz wird durch hohe Wiederholungsraten bei sehr präziser Wiederholgenauigkeit generiert.

Mit wachsender Erfahrung bezüglich Roboteranwendungen in Verbindung mit dem Anspruch, mehr und mehr zu automatisieren und den Roboter als Bestandteil der Arbeitsumgebung zu sehen, kamen vor einigen Jahren kollaborative Roboter auf. Diese bieten erweiterte Funktionen in der Mensch-Maschine-Schnittstelle und bringen den Vorteil ihrer kompakten Bauweise mit sich.

Diese Anwendungen haben den Schwerpunkt, hoch repetitive, für den Menschen körperlich belastende Arbeitsvorgänge und Standardprozesse zu automatisieren. Somit bringen sie wesentliche Verbesserungen und leisten einen wichtigen Beitrag zu Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz. Dies ist aber noch lange nicht das Ende der Automatisierung: Der Trend, Fabriken und Fertigungsstätten zu nachhaltig funktionierenden Umgebungen zu transformieren, macht Konzepte wie vorausschauende Wartung, digitale Transformation und autonome Roboter erst denkbar.

Bestehende Anlagen modernisieren

Ausblick Globale Entwicklung des Robotikmarkts (link BCG). Auf dem globalen Robotermarkt wird in nicht allzu ferner Zukunft der Anteil der mobilen Serviceroboter im Vergleich zu stationären Technologien erheblich zunehmen.

© IFR; MarketsandMarkets; BCG market model

Einige Anlagen in der Industrie haben sich über lange Jahre verdient gemacht, müssten aber zeit- und kostenintensiv mit Technologie in allen Automatisierungsschichten aufgerüstet werden, damit sie eine breite und verwertbare Datenlage zur Verfügung stellen können. An dieser Stelle kommt ein weiterer Verwendungszweck der Robotik ins Spiel: die Inspektionsrobotik.

Ein Inspektionsroboter kann zum Beispiel eine mobile Plattform sein, die mit einer anwendungsspezifischen Sensornutzlast ausgestattet ist. Ein hoher Autonomiegrad erlaubt es dieser Plattform, sich auf veränderte Verhältnisse einzustellen, vorher definierte ‚Points of Interest‘ anzusteuern und auszuwerten oder Informationen an überlagerte Systeme weiterzugeben. So können zum Beispiel analoge Anzeigeinstrumente, Füllstände und Ventilstellungen geprüft und beispielsweise Laufgeräusche von Pumpen bewertet werden; auch die Suche nach Leckagen lässt sich so automatisieren.

Zusammengefasst geht es hierbei zunehmend um die Automatisierung komplexer und individueller Tätigkeiten. Auch im Kontext der Herausforderung des erwarteten Fachkräftemangels werden weitere Entwicklungen und eine stärkere Verzahnung von Robotik, Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz von Bedeutung sein.

Welche Anforderungen bestehen?

Was bedeutet das nun für Unternehmen, die mobile Inspektionsrobotik schon heute oder in absehbarer Zukunft als eine ihrer Schlüsseltechnologien betrachten, um ihre Wettbewerbsfähigkeit sicherzustellen? Die Vorbereitung auf diese neue Technologie sowohl in technischer, prozessualer als auch gesellschaftlicher Hinsicht erzeugt neue Fragestellungen und Herausforderungen.

Technisch gesehen, geht es darum, die Anforderungen an eine funktionale und sichere Ende-zu-Ende-Roboteranwendung zu beschreiben. Ein großes Problem dabei: Das innovative Feld der Inspektionsrobotik ist in der Normen-Welt noch nicht abgebildet. Dieser Umstand führt zu Verunsicherungen bei der Einführung und dem Betrieb solcher Systeme. Die Bandbreite der zu behandelnden Themen erstreckt sich von der Maschinen- und Anlagensicherheit über Fragen der Cybersecurity bis zu den Aspekten Arbeitssicherheit und Datenschutz.

Um autonome Inspektionsroboter effizient einzusetzen, sind Anpassungen oder Weiterentwicklungen der bisherigen Arbeitsweisen notwendig. Hierbei geht es um das ‚Zusammendenken‘ von Betriebsabläufen und autonomen Systemen – und hierzu gehört zwingend die Akzeptanz der Mitarbeiter: Nur wenn die Technologie als Unterstützung und Besserstellung betrachtet wird, kann sie am Ende einen positiven Beitrag leisten.

Neben den genannten Anforderungen stellt sich allerdings auch die Frage, was der Markt aktuell an Lösungsvorschlägen speziell für die chemische Industrie anbietet. Ist er in der Lage, den hier bestehenden Anforderungen gerecht zu werden?

Die AIRA Challenge

Zusammen mit Industriepartnern, Roboterherstellern und Integratoren unterstützt die chemische Industrie die Weiterentwicklung der genannten Technologien im Hinblick auf ihre Marktreife. Im Rahmen des Innovationswettbewerbs ‚Advanced Industrial Robotic Applications Challenge‘ (kurz: AIRA Challenge) haben BASF, Bayer, Boehringer Ingelheim, Merck und Wacker gemeinsam unter Schirmherrschaft der NAMUR mit der Firma Invite nach innovativen und autonomen Lösungen gesucht, um Routinetätigkeiten in Chemieanlagen zu automatisieren.

Wie solche autonomen Lösungen aussehen könnten, vor welche Herausforderungen sie die Anwender stellen und wie diese gemeistert werden könnten, verdeutlichen die in späteren Ausgaben zu veröffentlichenden Teile dieser Artikelserie.