Skip to main content

2023 | OriginalPaper | Buchkapitel

17. Einsatz kollaborativer Robotikanwendungen in der industriellen Montage

verfasst von : Tobias Rusch, Sumona Sen, Florian Förster, Florian Kerber

Erschienen in: Robotik in der Wirtschaftsinformatik

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Zusammenfassung

Die Mensch-Roboter-Kollaboration wird oft als neue Entwicklungsrichtung der Robotik im Bereich der Montage beschrieben, in der Roboter nicht mehr abgegrenzt hinter Zäunen eigenständige Prozessschritte wiederholen, sondern mit dem Menschen in unterschiedlichen Interaktionsszenarien zusammenarbeiten. Um die dadurch veränderten Anforderungen an Arbeitssicherheit und Ergonomie erfüllen zu können, werden neuartige Robotersysteme eingesetzt, die konstruktiv und steuerungstechnisch in der Lage sind, manuelle Tätigkeiten sicher und effizient als Assistenzsysteme zu unterstützen. Im Rahmen des Forschungsprojektes SynDiQuAss wurde untersucht, wie solche Assistenzsysteme an bisher wenig automatisierten Montagearbeitsplätzen zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen sowie zur Produktivitätssteigerung eingesetzt werden können. Anhand des Anwendungsbeispiels eines Getriebeherstellers wird in diesem Kapitel die Applikation eines solchen Systems für die variantenindividuelle Kleinserienmontage betrachtet. Durch den Einsatz von Simulationswerkzeugen können die Vorteile einer solchen Systemauslegung quantifiziert werden. Als wesentliche Herausforderungen werden dabei die Schnittstellenkonzeption einer datengestützten Integrationsplattform für digital vernetzte Assistenzsysteme sowie die sichere Interaktion zwischen Mensch und Roboter in beschränkten Kollaborationsräumen diskutiert. Zusammenfassend werden am Ende Auslegungskriterien und -empfehlungen für die Integration kollaborativer Roboter, auch als Cobots bezeichnet, in ein spezifiziertes Gesamtsystem an Montagearbeitsplätzen abgeleitet.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
Zurück zum Zitat Abele E, Reinhart G (2011) Zukunft der Produktion. Herausforderungen, Forschungsfelder, Chancen. Carl Hanser, MünchenCrossRef Abele E, Reinhart G (2011) Zukunft der Produktion. Herausforderungen, Forschungsfelder, Chancen. Carl Hanser, MünchenCrossRef
Zurück zum Zitat Adam C, Aringer-Walch C, Bengler K (2019) Digitalization in manufacturing – employees, do you want to work there? In: Advances in intelligent systems and computing; Proceedings of the 20th Congress of the International Ergonomics Association (IEA), August 26–30, 2018, in Florence, Italy, S 267–275 Adam C, Aringer-Walch C, Bengler K (2019) Digitalization in manufacturing – employees, do you want to work there? In: Advances in intelligent systems and computing; Proceedings of the 20th Congress of the International Ergonomics Association (IEA), August 26–30, 2018, in Florence, Italy, S 267–275
Zurück zum Zitat Apt W, Bovenschulte M, Priesack K, Weiß C, Hartmann EA (2018) Forschungsbericht 502. Einsatz von digitalen Assistenzsystemen im Betrieb. Bundeministerium für Arbeit und Soziales, Bonn Apt W, Bovenschulte M, Priesack K, Weiß C, Hartmann EA (2018) Forschungsbericht 502. Einsatz von digitalen Assistenzsystemen im Betrieb. Bundeministerium für Arbeit und Soziales, Bonn
Zurück zum Zitat Badke-Schaub P, Hofinger G, Lauche K (2012) Human factors. Springer, BerlinCrossRef Badke-Schaub P, Hofinger G, Lauche K (2012) Human factors. Springer, BerlinCrossRef
Zurück zum Zitat Badura B, Ducki A, Schröder H, Klose J, Meyer M (2016) Fehlzeiten-Report 2016. Springer, BerlinCrossRef Badura B, Ducki A, Schröder H, Klose J, Meyer M (2016) Fehlzeiten-Report 2016. Springer, BerlinCrossRef
Zurück zum Zitat Bauer W, Bender M, Braun M, Rally P, Scholtz O (2016) Leichtbauroboter in der manuellen Montage – einfach einfach anfangen: Erste Erfahrungen von Anwenderunternehmen. Fraunhofer IAO, Stuttgart Bauer W, Bender M, Braun M, Rally P, Scholtz O (2016) Leichtbauroboter in der manuellen Montage – einfach einfach anfangen: Erste Erfahrungen von Anwenderunternehmen. Fraunhofer IAO, Stuttgart
Zurück zum Zitat Bilberg A, Malik AA (2019) Collaborative robots in assembly: a practical approach for tasks distribution. In Procedia CIRP; 52nd CIRP Conference on Manufacturing Systems, June 12–14, Ljubljana, Slovenia, S 665–670 Bilberg A, Malik AA (2019) Collaborative robots in assembly: a practical approach for tasks distribution. In Procedia CIRP; 52nd CIRP Conference on Manufacturing Systems, June 12–14, Ljubljana, Slovenia, S 665–670
Zurück zum Zitat Buxbaum H-J (2020) Mensch-Roboter-Kollaboration. Springer Gabler, KrefeldCrossRef Buxbaum H-J (2020) Mensch-Roboter-Kollaboration. Springer Gabler, KrefeldCrossRef
Zurück zum Zitat Daub U, Ackermann A, Kopp V (2019) Ergonomie-Benefits. Studie. Fraunhofer IPA, Stuttgart Daub U, Ackermann A, Kopp V (2019) Ergonomie-Benefits. Studie. Fraunhofer IPA, Stuttgart
Zurück zum Zitat Dieber B, Breiling B, Taurer S, Kacianka S, Rass S, Schartner P (2017) Security for the Robot Operation System. J Robot Auton Syst 98:192–203 Dieber B, Breiling B, Taurer S, Kacianka S, Rass S, Schartner P (2017) Security for the Robot Operation System. J Robot Auton Syst 98:192–203
Zurück zum Zitat Dietz T, Oberer-Treitz S (2015) Mensch-Roboter-Kooperation wirtschaftlich einsetzen. MM Maschinenmarkt Dietz T, Oberer-Treitz S (2015) Mensch-Roboter-Kooperation wirtschaftlich einsetzen. MM Maschinenmarkt
Zurück zum Zitat Eberle P (2016) „Entwicklung eines Modells zur effizienten Fabriklayoutplanung unter synchroner Berücksichtigung ergonomischer und produktivitätsorientierter Gestaltungsfaktoren,“ Fakultät für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften TU Wien, Wien. Eberle P (2016) „Entwicklung eines Modells zur effizienten Fabriklayoutplanung unter synchroner Berücksichtigung ergonomischer und produktivitätsorientierter Gestaltungsfaktoren,“ Fakultät für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften TU Wien, Wien.
Zurück zum Zitat Fink K, Rusch T, Merkel L, Sochor R. Kerber F, Reinhart G (2020) Ein Vorgehensmodell zur Prozessevaluierung zur Integration ausgewählter kognitiver und physischer Assistenzsysteme am Montagearbeitsplatz 4.0 im Mittelstand. Digitaler Wandel, digitale Arbeit, digitaler Mensch? GfA, Dortmund (Hrsg). Frühjahrskongress 2020, Berlin Fink K, Rusch T, Merkel L, Sochor R. Kerber F, Reinhart G (2020) Ein Vorgehensmodell zur Prozessevaluierung zur Integration ausgewählter kognitiver und physischer Assistenzsysteme am Montagearbeitsplatz 4.0 im Mittelstand. Digitaler Wandel, digitale Arbeit, digitaler Mensch? GfA, Dortmund (Hrsg). Frühjahrskongress 2020, Berlin
Zurück zum Zitat Fritzsche F, Ullmann S, Bauer S, Sylaja V (2019) Tasked based digital human simulation with Editor for Manual Work Activities. In: DHM and Posturography. Elsevier, London, S 569–575CrossRef Fritzsche F, Ullmann S, Bauer S, Sylaja V (2019) Tasked based digital human simulation with Editor for Manual Work Activities. In: DHM and Posturography. Elsevier, London, S 569–575CrossRef
Zurück zum Zitat Goggins R, Spielholz P, Nothstein G (2008) Estimating the effectiveness of ergonomics interventions through case studies: implications for predictive cost-benefit analysis. J Safety Res 39(3):339–344CrossRef Goggins R, Spielholz P, Nothstein G (2008) Estimating the effectiveness of ergonomics interventions through case studies: implications for predictive cost-benefit analysis. J Safety Res 39(3):339–344CrossRef
Zurück zum Zitat Hofbaur M, Rathmair M (2019) Physische Sicherheit in der Mensch-Roboter-Kollaboration. In: e&i Elektrotechnik und Informationstechnik 136(7):301–306 Hofbaur M, Rathmair M (2019) Physische Sicherheit in der Mensch-Roboter-Kollaboration. In: e&i Elektrotechnik und Informationstechnik 136(7):301–306
Zurück zum Zitat IFR (2019) Roboter-Investitionen steigen auf Rekord von 16,5 Mrd USD – IFR stellt neuen World Robotics Report vor. Pressemitteilung 18. September 2019, International Federation of Robotics, Shanghai, Frankfurt IFR (2019) Roboter-Investitionen steigen auf Rekord von 16,5 Mrd USD – IFR stellt neuen World Robotics Report vor. Pressemitteilung 18. September 2019, International Federation of Robotics, Shanghai, Frankfurt
Zurück zum Zitat Illmann B, Fritzsche L, Goldhahn L, Kaiser N (2018) Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsbewertung von Ergonomie-Massnahmen. GfA, Dortmund (Hrsg). Frühjahrskongress 2018, Frankfurt am Main Illmann B, Fritzsche L, Goldhahn L, Kaiser N (2018) Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsbewertung von Ergonomie-Massnahmen. GfA, Dortmund (Hrsg). Frühjahrskongress 2018, Frankfurt am Main
Zurück zum Zitat Institut für angewandte Arbeitswissenschaft (2017) Handbuch Arbeits- und Gesundheitsschutz. Springer, BerlinCrossRef Institut für angewandte Arbeitswissenschaft (2017) Handbuch Arbeits- und Gesundheitsschutz. Springer, BerlinCrossRef
Zurück zum Zitat Komenda T, Brandstötter M (2020) Mensch-Roboter-Arbeitssysteme effektiv gestalten. Potenziale der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit zur Flexibilisierung von Arbeitssystemen. WINGbusiness 2:25–30 Komenda T, Brandstötter M (2020) Mensch-Roboter-Arbeitssysteme effektiv gestalten. Potenziale der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit zur Flexibilisierung von Arbeitssystemen. WINGbusiness 2:25–30
Zurück zum Zitat Kramer I, Bödeker W (2008) Return on Investment im Kontext der betrieblichen Gesundheitsförderung und Prävention. iga Report 16 Kramer I, Bödeker W (2008) Return on Investment im Kontext der betrieblichen Gesundheitsförderung und Prävention. iga Report 16
Zurück zum Zitat Kuz S, Petruck H, Heisterüber M, Patel H, Schumann B, Schlick CM, Binkofski F (2015) Mirror neuronsand human-robot interaction in assembly cells. 6th International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics (AHFE 2015) and the Affiliated Conferences, AHFE 2015, Procedia Manufacturing 3, S 402–408 Kuz S, Petruck H, Heisterüber M, Patel H, Schumann B, Schlick CM, Binkofski F (2015) Mirror neuronsand human-robot interaction in assembly cells. 6th International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics (AHFE 2015) and the Affiliated Conferences, AHFE 2015, Procedia Manufacturing 3, S 402–408
Zurück zum Zitat Lee T-C, Kashyap RL, Chu C-N (1994) Building skeleton models via 3-D medial surface/axis thinning algorithms. Comput Vis Graph Image Process 56(6):462–478CrossRef Lee T-C, Kashyap RL, Chu C-N (1994) Building skeleton models via 3-D medial surface/axis thinning algorithms. Comput Vis Graph Image Process 56(6):462–478CrossRef
Zurück zum Zitat Lotter B (2012) Montage in der industriellen Produktion, 2. Aufl. Berlin Springer, Berlin/Heidelberg Lotter B (2012) Montage in der industriellen Produktion, 2. Aufl. Berlin Springer, Berlin/Heidelberg
Zurück zum Zitat Maier GW, Steil JJ (2018) Kollaborative Roboter: universale Werkzeuge in der digitalisierten und vernetzten Arbeitswelt. Springer, Berlin/Heidelberg Maier GW, Steil JJ (2018) Kollaborative Roboter: universale Werkzeuge in der digitalisierten und vernetzten Arbeitswelt. Springer, Berlin/Heidelberg
Zurück zum Zitat Matthias B, Ding H (2013) Die Zukunft der Mensch-Roboter-Kollaboration in der industriellen Montage. Internationales Forum Mechatronics (ifm) Matthias B, Ding H (2013) Die Zukunft der Mensch-Roboter-Kollaboration in der industriellen Montage. Internationales Forum Mechatronics (ifm)
Zurück zum Zitat Merkel L (2019) Einführung kognitiver Assistenzsysteme in der manuellen Montage. Dissertation Lehrstuhl für Betriebswissenschaften und Montagetechnik am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) Technische Universität München Merkel L (2019) Einführung kognitiver Assistenzsysteme in der manuellen Montage. Dissertation Lehrstuhl für Betriebswissenschaften und Montagetechnik am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) Technische Universität München
Zurück zum Zitat Michniewiz J, Reinhart G (2014) Cyber-physical Robotics – automated analysis, programming and configuration of Robot cells based on Cyber-physical-systems, Procedia Technology 15 Michniewiz J, Reinhart G (2014) Cyber-physical Robotics – automated analysis, programming and configuration of Robot cells based on Cyber-physical-systems, Procedia Technology 15
Zurück zum Zitat Müller D (2006) Grundlagen der Betriebswirtschaftslehre für Ingenieure. Springer, Berlin Müller D (2006) Grundlagen der Betriebswirtschaftslehre für Ingenieure. Springer, Berlin
Zurück zum Zitat Onnasch L, Maier X, Jürgensohn T (2016) Mensch-Roboter-Interaktion – Eine Taxonomie für alle Anwendungsfälle, baua: Fokus, Juni 2016 Onnasch L, Maier X, Jürgensohn T (2016) Mensch-Roboter-Interaktion – Eine Taxonomie für alle Anwendungsfälle, baua: Fokus, Juni 2016
Zurück zum Zitat Petzoldt C, Keiser D, Siesenis H, Beinke T, Freitag M (2021) „Ermittlung und Bewertung von Einsatzpotenzialen der Mensch-Roboter-Kollaboration – Methodisches Vorgehensmodell für die industrielle Montage“. ZWF – Z wirtsch Fabrikbetr 116(1–2):8–15. https://doi.org/10.1515/zwf-2021-0002 Petzoldt C, Keiser D, Siesenis H, Beinke T, Freitag M (2021) „Ermittlung und Bewertung von Einsatzpotenzialen der Mensch-Roboter-Kollaboration – Methodisches Vorgehensmodell für die industrielle Montage“. ZWF – Z wirtsch Fabrikbetr 116(1–2):8–15. https://​doi.​org/​10.​1515/​zwf-2021-0002
Zurück zum Zitat Philips L (2020) Kooperation und Kollaboration mit Schwerlastrobotern – Sicherheit, Perspektive und Anwendungen. In: Buxbaum H (Hrsg) Mensch-Roboter-Kollaboration. Springer-Gabler, Dortmund, S 91–106 Philips L (2020) Kooperation und Kollaboration mit Schwerlastrobotern – Sicherheit, Perspektive und Anwendungen. In: Buxbaum H (Hrsg) Mensch-Roboter-Kollaboration. Springer-Gabler, Dortmund, S 91–106
Zurück zum Zitat Reinhart G (2017) Von CIM zu Industrie 4.0. In: Reinhart G (Hrsg) Handbuch Industrie 4.0. Geschäftsmodelle, Prozesse, Technik. Carl Hanser, MünchenCrossRef Reinhart G (2017) Von CIM zu Industrie 4.0. In: Reinhart G (Hrsg) Handbuch Industrie 4.0. Geschäftsmodelle, Prozesse, Technik. Carl Hanser, MünchenCrossRef
Zurück zum Zitat Robla-Gómez S, Becerra VM, Llata JR, González-Sarabia E, Torre-Ferrero C, Pérez-Oria J (2017) Working together: a review on safe Human-Robot Collaboration in Industrial Environments. IEEE Access 5:26754–26773 Robla-Gómez S, Becerra VM, Llata JR, González-Sarabia E, Torre-Ferrero C, Pérez-Oria J (2017) Working together: a review on safe Human-Robot Collaboration in Industrial Environments. IEEE Access 5:26754–26773
Zurück zum Zitat Rusch T, Steuer J, König M, Sochor R, Fink K, Stelzle B, Romanelli M, Kerber F (2020) Tool-based automatic generation of digital assembly instructions. 14th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering, Gulf of Naples, Italy Rusch T, Steuer J, König M, Sochor R, Fink K, Stelzle B, Romanelli M, Kerber F (2020) Tool-based automatic generation of digital assembly instructions. 14th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering, Gulf of Naples, Italy
Zurück zum Zitat Rusch T, Riegel A, Hueber M, Kerber F, Merkel L, Sochor R, Merhar L, Romanelli M, Guo Z, Klug H, Stelzle B (2021) Synchronisation von Digitalisierung, Qualitätssicherung und Assistenzsystemen an Arbeitsplätzen mit geringem Automatisierungsgrad. In Produktivitätsmanagement 4.0, Praxiserprobte Vorgehensweisen zur Nutzung der Digitalisierung in der Industrie. Springer Vieweg, Berlin/Heidelberg Rusch T, Riegel A, Hueber M, Kerber F, Merkel L, Sochor R, Merhar L, Romanelli M, Guo Z, Klug H, Stelzle B (2021) Synchronisation von Digitalisierung, Qualitätssicherung und Assistenzsystemen an Arbeitsplätzen mit geringem Automatisierungsgrad. In Produktivitätsmanagement 4.0, Praxiserprobte Vorgehensweisen zur Nutzung der Digitalisierung in der Industrie. Springer Vieweg, Berlin/Heidelberg
Zurück zum Zitat Schmauder M, Spanner-Ulmer B (2014) Ergonomie: Grundlagen zur Interaktion von Mensch, Technik und Organisation. In: REFA-Fachbuchreihe Arbeitsgestaltung, 1. Aufl. Hanser, München Schmauder M, Spanner-Ulmer B (2014) Ergonomie: Grundlagen zur Interaktion von Mensch, Technik und Organisation. In: REFA-Fachbuchreihe Arbeitsgestaltung, 1. Aufl. Hanser, München
Zurück zum Zitat Sen S, Buxbaum H-J, Kremer L (2020) The effects of different Robot trajectories on situational awareness in human-robot Collaboration. International Conference in Human-Computer Interaction, Copenhagen. Sen S, Buxbaum H-J, Kremer L (2020) The effects of different Robot trajectories on situational awareness in human-robot Collaboration. International Conference in Human-Computer Interaction, Copenhagen.
Zurück zum Zitat Sochor R, Riegel A, Merha L, Rusch T, Merkel L, Kerber F, Braunreuther S, Reinhart G (2019) Kognitive und physische Assistenz in der Montage. wt Werkstattstechnik online 109(3):122–127 Sochor R, Riegel A, Merha L, Rusch T, Merkel L, Kerber F, Braunreuther S, Reinhart G (2019) Kognitive und physische Assistenz in der Montage. wt Werkstattstechnik online 109(3):122–127
Zurück zum Zitat Spitzhirn M, Fritsche F, Bauer S (2020) Digital production planning of manual and semi-automatic tasks in industry using the EMA Software Suite Spitzhirn M, Fritsche F, Bauer S (2020) Digital production planning of manual and semi-automatic tasks in industry using the EMA Software Suite
Zurück zum Zitat Surdilovic D, Bastidas-Cruz A, Haninger K, Heyne P (2020) Mensch-Maschine-Zusammenarbeit am Beispiel Kaltwalzer. In: Buxbaum H (Hrsg) Mensch-Roboter-Kollaboration. Springer-Gabler, Dortmund, S 91–106CrossRef Surdilovic D, Bastidas-Cruz A, Haninger K, Heyne P (2020) Mensch-Maschine-Zusammenarbeit am Beispiel Kaltwalzer. In: Buxbaum H (Hrsg) Mensch-Roboter-Kollaboration. Springer-Gabler, Dortmund, S 91–106CrossRef
Zurück zum Zitat Thomas C, Stankiewicz L, Grötsch A, Wischniewski S, Deuse J, Kuhlenkötter B (2016) Intuitive work assistance by reciprocal human-robot interaction in the subject area of direct human-robot collaboration. Procedia CIRP 44:275–280CrossRef Thomas C, Stankiewicz L, Grötsch A, Wischniewski S, Deuse J, Kuhlenkötter B (2016) Intuitive work assistance by reciprocal human-robot interaction in the subject area of direct human-robot collaboration. Procedia CIRP 44:275–280CrossRef
Zurück zum Zitat VDMA-Positionspapier „Sicherheit bei der Mensch-Roboter-Kollaboration“ Aktualisierte Fassung: Mai 2016 VDMA-Positionspapier „Sicherheit bei der Mensch-Roboter-Kollaboration“ Aktualisierte Fassung: Mai 2016
Zurück zum Zitat Weidner R, Redlich T, Wulfsberg J (2015) Technische Unterstützungssysteme. Springer Vieweg, WiesbadenCrossRef Weidner R, Redlich T, Wulfsberg J (2015) Technische Unterstützungssysteme. Springer Vieweg, WiesbadenCrossRef
Metadaten
Titel
Einsatz kollaborativer Robotikanwendungen in der industriellen Montage
verfasst von
Tobias Rusch
Sumona Sen
Florian Förster
Florian Kerber
Copyright-Jahr
2023
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-39621-3_17

Premium Partner