Die Revolution der kollaborativen Roboter: Die Zukunft der intelligenten Fabrik

(Dan Tri) – Statt riesiger Maschinen in Glaskäfigen betritt eine neue Generation von Robotern als „Kollegen“ die Fabriken.

Kollaborative Roboter – Ein neuer Hebel für mehr Effizienz in der Fertigung

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

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

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

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 Konzernen vorbehalten ist.

Der größte Unterschied zwischen der aktuellen Robotergeneration und früheren Generationen besteht in der Fähigkeit zur „Kooperation“ mit Menschen.

Diese „kollaborativen“ Roboter sind so konzipiert, dass sie mit Arbeitern zusammenarbeiten und deren Arbeitskraft nicht vollständig ersetzen, sondern sie unterstützen und die Produktivität steigern. Dank fortschrittlicher Sensoren und intelligenter Steuerungssysteme erkennen sie die Anwesenheit von Menschen und passen ihre Bewegungen entsprechend an, um absolute Sicherheit zu gewährleisten.

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

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

Vom Pilotprojekt bis zum Serienmodell

Eine der größten Herausforderungen für Unternehmen besteht nicht in der Bereitstellung von Pilotrobotern, sondern in der Skalierung der Anwendung.

Laut einer McKinsey-Umfrage gaben rund 40 % der Führungskräfte an, dass ihre Robotik-Pilotprojekte zwar interessant seien und großes Interesse in der Fertigungsindustrie weckten, der tatsächliche Geschäftswert jedoch unklar bleibe.

Der Markt für kollaborative Roboter boomt mit einer beeindruckenden Wachstumsrate (Foto: Genedge).

Das heißt nicht, dass Roboter nicht effektiv sind, sondern vielmehr, dass die Herangehensweise entscheidend ist. Unternehmen sollten Roboter nicht nur als Werkzeug betrachten, sondern vielmehr den Aufbau umfassender Automatisierungskompetenzen in den Fokus rücken. Dies erfordert einen grundlegenden Mentalitätswandel: weg von Investitionen in Ausrüstung hin zur Entwicklung operativer Fähigkeiten.

„Der große Unterschied besteht darin, dass die traditionelle Automatisierung eine Einheitslösung ist, die maßgeschneidert für eine einzige Anwendung ist“, sagt Ujjwal Kumar von Teradyne Robotics. „Die neue Generation KI-gestützter Roboter bietet Standardprodukte, die ein breites Anwendungsspektrum abdecken. Dank Softwareanpassungen und einiger Unterschiede in der End-to-End-Tooling-Ausstattung können sie für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden.“

Das bedeutet, dass Universal Robots anstatt wie bei der bisherigen Technologie 100.000 verschiedene Konfigurationen zu benötigen, jetzt nur noch 6 Konfigurationen benötigt, um 100.000 kollaborative Roboterinstallationen weltweit zu bedienen.

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

KI – Die Seele der neuen Robotergeneration

Der Trend, künstliche Intelligenz in Roboter zu integrieren, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Durch den Einsatz verschiedener KI-Technologien können Roboter eine Vielzahl von Aufgaben effizienter erledigen.

Analytische KI ermöglicht es Robotern, große Datenmengen, die von ihren Sensoren erfasst werden, zu verarbeiten und zu analysieren. Dies trägt dazu bei, Schwankungen und Unvorhersehbarkeit in Außenbereichen, in der Produktion von Kleinserien mit hoher Produktvielfalt und im öffentlichen Raum zu bewältigen.

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

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

Roboter- und Chiphersteller investieren verstärkt in die Entwicklung spezialisierter Hard- und Software, die reale Umgebungen simuliert. Diese physikalische künstliche Intelligenz ermöglicht es Robotern, sich in virtuellen Umgebungen selbst zu trainieren und erfahrungsbasiert statt starr programmiert zu agieren.

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

Erst wenn sie alle drei Dinge können, hat man wirklich einen Mehrzweckroboter. Seit 30 Jahren arbeiten wir an der Fähigkeit, überall hinzukommen, und wir sind darin ziemlich gut geworden. Mittlerweile können unsere Roboter fast überall hin, wo auch ein Mensch hinkommt.“

Die nächsten beiden Herausforderungen, denen sie sich stellen müssen, sind das semantische Verstehen und die Manipulation. Damit verbringen sie den größten Teil ihrer Zeit.

Dies sind die grundlegenden Bausteine ​​für den enormen Maßstab, den die Menschen für diese Art von Robotern vorhersagen.

Bahnbrechende Technologie

Ein weiterer wichtiger Durchbruch auf dem Gebiet der Robotik ist die Digital-Twin-Technologie.

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

Digitale Zwillinge bieten durch ihre detaillierte digitale Darstellung die Möglichkeit zur kontinuierlichen Überwachung, Analyse und Optimierung der abgebildeten Systeme. Diese Technologie ist besonders wertvoll, um die Risiken beim Einsatz von Robotern zu minimieren.

Wie Ujjwal Kumar anmerkt: „Mit einem digitalen Zwilling verschwinden einige der von Ihnen angesprochenen Risiken. Man kann nun ein neues automatisiertes System in einer virtuellen Welt bereitstellen, es testen, perfektionieren und dann vom selben digitalen Zwilling aus den Code in die Produktionsumgebung herunterladen.“

Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Nachbildung physischer Systeme, die ihre realen Gegenstücke in Echtzeit widerspiegelt (Foto: Zukunft).

Dies ermöglicht Unternehmen, Fertigungssysteme mithilfe des digitalen Zwillings zu simulieren und zu optimieren, bevor sie tatsächlich investieren. Unternehmen können mit einer Amortisation innerhalb von ein bis drei Jahren rechnen und das Integrationsrisiko mit bestehenden IT- und OT-Systemen minimieren, wodurch die Einführung von Robotern reibungsloser verläuft.

Ein wachsender Trend in der Robotik, der sich auch in diesem Jahr und darüber hinaus fortsetzen wird, ist die Entwicklung mobiler Manipulatoren, die gemeinhin als MoMa bezeichnet werden.

Diese Industrieroboter sind das Ergebnis der Kombination von Aufgaben, die von Roboterarmen ausgeführt werden, wie Greifen, Heben oder Bewegen von Objekten, mit der Fähigkeit von Robotern, sich im Raum zu bewegen.

MoMa umfasst einen autonomen mobilen Roboter (AMR), der mit einem Roboterarm ausgestattet ist, der über geeignete Werkzeuge verfügt.

Mobile Manipulatorroboter können vordefinierte Fertigungsaufgaben an Anlagen ausführen oder Bauteile aus der Produktionslinie oder dem Lager entnehmen. Diese Flexibilität ermöglicht den automatisierten Materialtransport an jeden beliebigen Ort und führt zu einer neuen Effizienzsteigerung in Produktion und Lagerverwaltung.

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

Anstatt an einem festen Standort installiert zu sein, kann MoMa flexibel je nach Arbeitsbedarf eingesetzt werden, wodurch die Ressourcennutzung optimiert und die Gesamteffizienz verbessert wird.

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

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

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

Das RaaS-Modell bietet zahlreiche Vorteile, darunter Skalierbarkeit, Ausfallsicherheit und Flexibilität, und ist daher eine ideale Wahl für Such- und Rettungsmissionen, Umweltüberwachung, Fertigung, Landwirtschaft und Weltraumforschung.

RaaS hilft Unternehmen dabei, die lokale Fertigung ohne große Kapitalrisiken auszubauen und ermöglicht es Herstellern, die in der Nähe ihres Produktionsstandorts produzieren, die Produktion näher an ihre Absatzmärkte zu verlagern, ohne dabei Kosteneinsparungen bei der Kosteneffizienz hinnehmen zu müssen.

Herausforderungen und Chancen, die vor uns liegen

Trotz der positiven Aussichten steht die Robotikbranche weiterhin vor erheblichen Herausforderungen. Eine der größten Hürden ist der Fachkräftemangel auf dem Arbeitsmarkt.

Derzeit fehlt es den Arbeitskräften an Fachwissen für den Einsatz und die Steuerung autonomer Roboter. Dies hat zwar zu einem Fachkräftemangel geführt, doch eine Möglichkeit, dem entgegenzuwirken, besteht darin, Roboter durch gezielte Aus- und Weiterbildungsprogramme zugänglicher zu machen und die Beschäftigten mit den erforderlichen Kompetenzen auszustatten.

Der technologische Fortschritt hat die bestehenden Bildungs- und Ausbildungsstrukturen überholt. Viele Arbeitnehmer fühlen sich unzureichend auf den Umgang mit modernen Robotersystemen vorbereitet, von der Programmierung bis zur Wartung.

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

Um dieses Problem zu lösen, ist eine Aktualisierung der Lehrpläne erforderlich, um fortgeschrittene Robotik- und Automatisierungstechnologien einzubeziehen.

Industriepartnerschaften können durch Praktika und Ausbildungen praxisnahe Schulungen und Berufserfahrung ermöglichen. Ani Kelkar von McKinsey merkt dazu an: „Als wir Führungskräfte nach Hindernissen befragten, gaben 61 % von ihnen an, dass eines der Haupthindernisse darin bestehe, dass sie selbst bei einem guten Geschäftsplan schlichtweg nicht über die internen Kapazitäten für dessen Umsetzung verfügten.“

Derzeit fehlt den Arbeitskräften das Fachwissen für den Einsatz und die Verwaltung autonomer Roboter (Foto: Mecalux).

Für einen erfolgreichen Robotereinsatz müssen Unternehmen ihren Ansatz ändern: von der Fokussierung auf reine Effizienz hin zur Priorisierung von Flexibilität.

Ujjwal Kumar rät Führungskräften, Automatisierung nicht nur im Hinblick auf Effizienz, sondern auch unter dem Gesichtspunkt der Flexibilität zu überdenken. Traditionelle Automatisierungswerkzeuge wurden für Produktionsumgebungen mit hohem Durchsatz und geringer Variabilität entwickelt. Der heutige Markt verlangt jedoch Agilität.

Soziale und arbeitsmarktbezogene Auswirkungen

Eine häufige Sorge im Zusammenhang mit Robotern ist ihre Fähigkeit, menschliche Arbeitskraft zu ersetzen. Tatsächlich ergänzen Roboter, insbesondere kollaborative Roboter, die menschliche Arbeit jedoch hauptsächlich, anstatt sie vollständig zu ersetzen.

„Es geht hier nicht darum, Menschen zu ersetzen“, betont Ani Kelkar. „Es geht darum, die Arbeit sicherer, flexibler und sinnvoller zu gestalten; dadurch werden die Beschäftigten entlastet und können sich auf höherwertige Aufgaben konzentrieren. Es gibt viele sich wiederholende Tätigkeiten, die das Potenzial unserer Arbeitskräfte nicht voll ausschöpfen.“

Die Automatisierung dieser Aufgaben bei gleichzeitigen Investitionen in den Kapazitätsaufbau trägt zur Verbesserung der Belegschaft bei und bereitet auf die Zukunft des Betriebs vor.

Laut Deloitte Consulting könnten bis 2025 sogar 2 Millionen neue Arbeitsplätze im Fertigungssektor entstehen. Dies spiegelt den Trend wider, dass Roboter mehr Arbeitsplätze schaffen als vernichten, insbesondere in den Bereichen Engineering, Wartung, Programmierung und Systembetrieb.

Herausforderungen auf dem Arbeitsmarkt, darunter eine alternde Bevölkerung und ein sinkendes Interesse an Fabrikjobs, treiben die Einführung von Robotern voran.

In den Vereinigten Staaten fehlen beispielsweise 400.000 Schweißer, während in Europa im Jahr 2020 mehr als 200.000 offene Stellen im Baugewerbe gemeldet wurden.

Roboter schließen diese Lücken, indem sie repetitive, arbeitsintensive Aufgaben übernehmen und sind somit wertvolle Helfer für kleine wie große Unternehmen.

Neue Technologieperspektiven in der Zukunft

Die Robotiktechnologie steuert auf neue Durchbrüche zu. Generative KI wird in Roboter integriert, um intelligentere und anpassungsfähigere Verhaltensweisen zu erzeugen.

Ziel dieser Projekte ist es, einen „ChatGPT-Moment“ für die physikalische KI zu schaffen, in dem Roboter ihre Umgebung so natürlich verstehen und mit ihr interagieren können wie Menschen.

Fortschrittliche Sensortechnologie macht Roboter empfindlicher für ihre Umgebung.

Bionische Sensoren werden entwickelt, um so feinfühlige Messungen wie die menschliche Haut durchzuführen. Fortschritte in der Greifertechnologie nutzen biologische Prinzipien, um eine hohe Greifkraft bei nahezu keinem Energieverbrauch zu erzielen.

Die Schwarmrobotik eröffnet die Möglichkeit, viele kleine Roboter einzusetzen, die zusammenarbeiten, um komplexe Aufgaben zu bewältigen.

Dieser Ansatz bietet zahlreiche Vorteile, darunter Skalierbarkeit, Widerstandsfähigkeit und Flexibilität, wodurch die Schwarmrobotik zur idealen Wahl für Such- und Rettungsmissionen, Umweltüberwachung, Fertigung, Landwirtschaft und Weltraumforschung wird.

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