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2023 | Buch

Robotic Process Automation – Grundlagen, Dimensionen und Weiterentwicklungen Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Robotik in der Wirtschaftsinformatik

herausgegeben von: Sara D'Onofrio, Stefan Meinhardt

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Edition HMD

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Mit diesem Buch führen die HerausgeberInnen den Begriff „Robotik“ in der Wirtschaftsinformatik ein. Darunter sind Lösungen zu verstehen, die den Menschen in seinen Aktivitäten unterstützt und bestehende Geschäftsprozesse durch Automatisierung optimiert. Dabei werden die Integration und Interaktion von Robotern in Informationssystemen sowie mit den Menschen adressiert und weniger die Konstruktion eines Roboters. Nebst den theoretischen Grundlagen widmet sich das Herausgeberwerk der Vielfalt verschiedener Anwendungsmöglichkeiten.
Unterschiedliche Fallbeispiele geben Einblick in die Anwendung von Robotic Process Automation, Chatbots, Servicerobotern und weiteren Robotik-Lösungen und dessen Nutzenpotenziale. Das Werk richtet sich gleichermaßen an Studierende, Fachleute aller Fachrichtungen als auch den interessierten AnwenderInnen. Es hilft der Leserin und dem Leser, die Bedeutungsvielfalt des Begriffs Robotik in der Wirtschaftsinformatik zu verstehen und verschiedene Einsatzmöglichkeiten im eigenen Umfeld zu erkennen und zu bewerten.
Der InhaltGrundlagenRobotic Process AutomationChatbotsServiceroboterWeitere Anwendungsfälle
Die ZielgruppenCIO / CxO; Führungskräfte aus den Unternehmensbereichen, Unternehmens- und IT-BeraterInnen, ExpertInnen im Bereich Wirtschaftsinformatik, BWL und IT, interessierte AnwenderInnen, Studierende der Wirtschaftsinformatik
Das Herausgeber-Team Sara D'Onofrio ist IT Business Partner und Innovation Manager eines der größten Detailhandelsunternehmen der Schweiz, Autorin und Herausgeberin der Zeitschrift HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik bei Springer und Gastdozentin an Hochschulen. Zu ihren ehrenamtlichen Tätigkeiten zählen ihr Engagement für die Stiftung FMsquare, die Unterstützung als Expertin beim Smart City Verein Bern sowie als Advisor beim NGO Spring A-C-T. Sie hat Betriebswirtschaft und Wirtschaftsinformatik studiert und in Informatik promoviert.Stefan Meinhardt ist SAP Mitarbeiter im Vorruhestand, wirkt aber weiterhin aktiv als Partner und Senior Advisor bei der dr. Fuchs Senior Advisors GmbH und berät SAP-Kunden und -Partner in strategischen Fragestellungen rund um die Themen: Digital Business Transformation, Business Model bzw. Process Innovations, Business Development, Sales & Consulting Management sowie IT Program and Project Management. Als VP und Bereichsleiter im SAP Sales sowie in der SAP Digital Business Service Organisation leitete er über viele Jahre die Beratungseinheiten für die Branchen Konsumgüter, Handel, Chemie, Pharma und Life Science sowie die Service-Industrien.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Grundlagen

Frontmatter
1. Robotic Process Automation – Grundlagen, Dimensionen und Weiterentwicklungen
Zusammenfassung
Robotic Process Automation (RPA) hat sich mittlerweile am Automatisierungsmarkt etabliert. Für viele Unternehmen scheint RPA eine glaubhafte Antwort auf den steigenden Effizienzdruck zu sein, dem Organisationen ausgesetzt sind. Doch die Einführung von RPA ist kein rein IT-technischer Vorgang, sondern vielmehr ein komplexes Vorhaben mit einer Vielzahl von Dimensionen, die für eine nachhaltig erfolgreiche Einführung zentral sind. Neben der Auswahl geeigneter Prozesse für RPA, sollten sich interessierte Unternehmen mit RPA-Rollen und dem für sie geeigneten Operating Modell befassen. Daneben stellt eine RPA-Governance sicher, dass klare Richtlinien und Standards für den Einsatz von Software-Robotern vorliegen. Eine nachhaltige Verankerung von RPA in der Organisation sollte zudem mittels passender Change-Management-Maßnahmen unterstützt werden.
Die Anwendungsfelder von RPA werden sich in den nächsten Jahren systematisch erweitern, von heute stark repetitiven, einfachen hinzu höherwertigen, komplexeren Aufgaben. RPA wird somit zunehmend durch Intelligent Process Automation (IPA) abgelöst. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei die Verknüpfung von RPA mit weiteren Digitalisierungstechnologien wie Analytics oder Künstlicher Intelligenz. Damit werden die heute noch ‚einfachen‘ Roboter, bei der jeder, noch so kleine Ausführungsschritt exakt vorgegeben sein muss, deutlich intelligenter und selbstständiger.
Christian Langmann
2. Chatbots – Grundlagen, Funktionsweise und Klassifikations- und Gestaltungsmerkmale
Zusammenfassung
Chatbots haben einen neuen Aufschwung erlebt. Sie gelten als gewinnbringende Technologielösung für Anwendungsfälle, in denen die Unternehmen vermehrt mit ihrer Kundschaft im Dialog stehen. Solche Anwendungsfälle sind unter anderem im Kundenservice oder in der digitalen Beratung vorzufinden. Immer mehr Organisationen prüfen deshalb, ob und inwiefern die digitalen Helfer nutzenstiftend eingesetzt werden können. Denn Chatbots ermöglichen die Automatisierung von dialogintensiven Kundenschnittstellen, arbeiten rund um die Uhr mit gleichbleibender Qualität und senken durch den Einsatz natürlicher Sprache die Hürden der Technik. Es gibt aber nicht „den“ Chatbot als eine Lösung für alle. Jeder Chatbot muss für den jeweiligen Anwendungsfall und für die jeweilige Organisation entsprechend entwickelt und gestaltet werden. Das vorliegende Grundlagenkapitel liefert die wesentlichen Informationen, um ein Gesamtverständnis der Thematik Chatbots zu erlangen. Dabei folgen eine Begriffserklärung, die logische Architektur und somit die Funktionsweise eines Chatbots sowie Kriterien zur Klassifikation und typische Gestaltungsmerkmale von Chatbots.
Sara D’Onofrio, Toni Stucki
3. Serviceroboter als klassische und als soziale Roboter
Zusammenfassung
Serviceroboter verbreiten sich stark, vor allem in den Bereichen Sicherheit, Transport und Reinigung, aber auch in Pflege und Therapie. Soziale Roboter sind ebenfalls auf dem Vormarsch, als Companion Robots oder als Unterhaltungs- und Spielzeugroboter. Das vorliegende Kapitel liefert zunächst eine Definition und Einteilung von Servicerobotern. Zudem werden soziale Roboter erklärt, unter Verwendung einer Systematisierung, die als Abbildung umgesetzt wurde, und es wird auf Robot Enhancement verwiesen. Dann geht das Kapitel auf ausgewählte Typen von Servicerobotern ein. Es werden Merkmale behandelt und Beispiele genannt, bis hin zu konkreten Produkten und Einsatzorten. Bei jedem Typ wird die Frage gestellt, ob man manche Beispiele den sozialen Robotern zuordnen kann oder ob künftige Beispiele mit sozialen Fähigkeiten denkbar sind.
Oliver Bendel

Robotic Process Automation

Frontmatter
4. Soziotechnische Systemarchitektur für den Einsatz von Robotic Process Automation
Zusammenfassung
Robotic Process Automation (RPA) gewinnt durch die Möglichkeit, repetitive Administrationsprozesse zu automatisieren und Effizienzpotenziale zu heben, zunehmend an Bedeutung. In der Praxis scheitern jedoch viele Implementierungsprojekte. Dies resultiert primär aus dem fehlenden Verständnis darüber, wie sich die Einführung von RPA auf das Gesamtsystem Organisation auswirkt. Es entsteht eine wachsende Kluft zwischen dem Leistungsversprechen von RPA und der Fähigkeit von Unternehmen, jenes auszuschöpfen. Trotz der exponentiellen Geschwindigkeit des technologischen Fortschritts mangelt es vielen Unternehmen an der notwendigen Adaptionsfähigkeit, welche für den nachhaltigen Erfolg einer RPA-Implementierung essenziell ist. In diesem Kontext spielt die Optimierung der im Einklang stehenden Dimensionen Mensch, Technik und Organisation eine zentrale Rolle. Durch eine systematische Literaturrecherche wird aufgezeigt, dass bisherige Ansätze diesen Zusammenhang nur unzureichend betrachten. In der heutigen Forschungslandschaft existiert kein Modell, welches die technischen, sozialen und organisatorischen Komponenten, die im Zuge der RPA-Einführung zu berücksichtigen sind, darlegt. Angelehnt an das soziotechnische Systemdenken und den Prozess der Fallstudienforschung werden theoriegeleitet Dimensionen und Elemente einer RPA-spezifischen soziotechnischen Systemarchitektur identifiziert und erläutert. Das daraus resultierende Modell zur Unterstützung von Unternehmen bei der RPA-Einführung wurde mit einer Vielzahl Industrievertretern im Rahmen des öffentlichen Forschungsprojekts RPAsset des FIR e. V. an der RWTH Aachen validiert.
Rafael Götzen, Günther Schuh, John von Stamm, Ruben Conrad
5. Ein Scoring-Modell zur Bewertung und Priorisierung potenziell zu automatisierender Geschäftsprozesse
Zusammenfassung
Robotic Process Automation (RPA) bezeichnet eine Technologie, die die einfache Erstellung von Softwareprogrammen (Bots) zur Automatisierung von IT-gestützten Geschäftsprozessen über die grafische Benutzeroberfläche ermöglicht. Die aktuellen Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Prozessautomatisierung haben gezeigt, dass der erfolgreiche Einsatz von RPA in erster Linie ein realistisches Erwartungsmanagement und eine umfassende Prozessanalyse erfordert. Aus diesen Ergebnissen ergibt sich der Bedarf an robusten, konsistenten und transparenten Bewertungsmethoden zur Ermittlung und Klassifizierung von Geschäftsprozessen hinsichtlich ihrer Eignung und Verwendbarkeit im Kontext von RPA.
In dem Kapitel werden die Ergebnisse eines fünfstufigen Design-Science-Forschungsprojekts im Kontext von zwei Fallstudienunternehmen vorgestellt. Zu diesem Zweck werden in einem mehrstufigen Forschungsprozess Experteninterviews in Triangulation mit Projekt-, Nutzungs- und Entwicklungsdaten eingesetzter RPA-Lösungen mit dem Ziel der Modellbildung ausgewertet. In diesem Beitrag wird daher ein neues Bewertungsmodell zur Messung der Eignung eines Geschäftsprozesses für die RPA-Implementierung und eine detailliertere Potenzialanalyse (PEPA, Process Suitability and Prioritization for Automation) vorgestellt. Das hier dargestellte PEPA-Modell konzentriert sich von der Konzeption bis zur Implementierung auf seine verallgemeinerbare Anwendung und bietet einen systematischen Ansatz zur Analyse der Prozesseignung. Wir berücksichtigen wirtschaftliche, technologische und prozessuale Kriterien und ermöglichen eine anschließende Priorisierung. Damit geht das hier dargelegte Modell über bestehende Modelle, Ansätze und Methoden aus der Praxis hinaus.
Julian Koch, Michael Trampler, André Coners, Ralf Plattfaut
6. Auswahl von Geschäftsprozessen zur Anwendung von Robotic Process Automation – Vergleich relevanter Kriterien aus Theorie und Praxis
Zusammenfassung
Die Auswahl der passenden Geschäftsprozesse für eine Automatisierung mittels Robotic Process Automation (RPA) ist für den Erfolg von RPA-Projekten entscheidend. Das vorliegende Kapitel liefert dafür Selektionskriterien, die aus einer qualitativen Studie mit elf interviewten RPA-Experten aus dem Versicherungsumfeld resultieren. Das Ergebnis umfasst eine gewichtete Liste von sieben Dimensionen und 51 Prozesskriterien, welche die Automatisierung mit Softwarerobotern begünstigen beziehungsweise deren Nichterfüllung eine Umsetzung erschweren oder sogar verhindern. Die drei wichtigsten Kriterien zur Auswahl von Geschäftsprozessen für die Automatisierung mittels RPA umfassen die Entlastung der an dem Prozess mitwirkenden Mitarbeiter (Arbeitnehmerentlastung), die Ausführbarkeit des Prozesses mittels Regeln (Regelbasierte Prozessteuerung) sowie ein positiver Kosten-Nutzen-Vergleich. Auf diesen Ergebnissen aufbauend wird ein Vergleich mit den bereits bekannten Selektionskriterien aus der Literatur erstellt und diskutiert. Praktiker können die Ergebnisse verwenden, um eine systematische Auswahl von RPA-relevanten Prozessen vorzunehmen. Aus wissenschaftlicher Perspektive stellen die Ergebnisse eine Grundlage zur Erklärung des Erfolgs und Misserfolgs von RPA-Projekten dar.
Matthias Eggert, Tobias Moulen
7. Umsetzung von IT-Sicherheit und Datenschutz im RPA-Piloten der Bundeswehr
Zusammenfassung
Robotic Process Automation (RPA) ist mittlerweile weit verbreitet und wird vielfach von Unternehmen eingesetzt. Die Möglichkeit, regelbasierte Automatisierungen zur Hebung von Zeit-, Qualitäts- und Kostenpotenzialen mit kurzen Amortisationszeiten zu implementieren, ist einer der zahlreichen Vorteile von RPA. Häufig außer Acht gelassen und nachrangig behandelt werden dabei allerdings die IT-Sicherheit und der Datenschutz. Dadurch baut sich ein Spannungsfeld zwischen dem Projektfortschritt und den Datenschutz sowie IT-Sicherheitsbelangen auf. Dies stellt – spätestens zum geplanten Go-live der Prozesse – eine große Herausforderung bei der Implementierung von RPA dar. Soll ein Prozess, der personenbezogene Daten verarbeitet, mit RPA automatisiert werden, so sind zahlreiche interne und auch gesetzliche Vorgaben im Umgang mit diesen Daten zu beachten. Dieses Kapitel soll Antworten auf die Fragen geben, welche Anforderungen der IT-Sicherheit und des Datenschutzes bei der Einführung von RPA zu beachten sind und wie diese erfüllt werden können. Anhand einer Fallstudie wird beschrieben, wie die BWI GmbH als IT-Systemhaus dieser Herausforderung im Rahmen der Prozessautomatisierung mit RPA bei der Bundeswehr in der Praxis erfolgreich begegnet. Schließlich erfolgt auf Basis der Projekterfahrungen die Ableitung von praxisorientierten Handlungsempfehlungen zum Umgang mit der IT-Sicherheit und dem Datenschutz im Rahmen der Prozessautomatisierung mit RPA.
Jennifer Brettschneider, Stefanie Heymann
8. Aufgabenfelder und Einsatzmöglichkeiten von Desktop Activity Mining
Zusammenfassung
Der wachsende Mangel an Fachkräften, insbesondere im Bereich der IT, erfordert neue Automatisierungsstrategien wie unter anderem die Automatisierung digitaler Prozesse mittels Robotic Process Automation (RPA). Auf RPA basierende Automatisierungskonzepte benötigen zunächst eine strukturierte Erfassung der in einem Unternehmen gelebten Ist-Prozesse, um diese anschließend für den Einsatz von Software-Robotern anzuwenden. Etablierte Konzepte aus den Bereichen Process- und Task-Mining erfüllen jedoch nur einen Teil der Anforderungen, die für die Einführung einer RPA-Lösung notwendig sind, und erfordern einen hohen manuellen Aufwand. In diesem Kapitel wird mit Desktop Activity Mining eine Methodik zur automatisierten, KI-basierten Erfassung digitaler Prozesse vorgestellt, die den Weg der intelligenten, hoch-automatisierten, zeitsparenden Implementierung von RPA-Projekten ebnet. Desktop Activity Mining wird dabei sowohl auf konzeptioneller als auch technischer Ebene vorgestellt. Anschließend werden die im Rahmen des Forschungsprojektes „KI-basiertes Wissens- und Prozessmanagement“ (KIWi-Pro) realisierten und angedachten Erweiterungen der KI-Komponenten betrachtet. In den darauffolgenden Abschnitten werden die derzeitigen Anwendungsszenarien, zur Veranschaulichung der praktischen Relevanz von Desktop Activity Mining, sowie perspektivische Anwendungsszenarien im Themenfeldern Hyperautomation, sowie Cognitive RPA beschrieben.
Angela Promitzer, Sassan Torabi-Goudarzi, Björn Maurer, Christoph Al-Taie, Phileas Zimmermann, Christian Linn, Dirk Werth

Chatbots

Frontmatter
9. Chatbot Analytics mittels Betriebsdaten
Zusammenfassung
Chatbots bieten große Potenziale, Kunden mit geringem Aufwand Informationen bereitzustellen und manuelle Prozessschritte zu automatisieren. Gleichzeitig gibt es aber auch Ernüchterung um die Technologie und es entstehen Akzeptanzprobleme, wenn Kunden mit Chatbots schlechte Erfahrungen machen. Da Chatbots nicht das ganze Repertoire abbilden können, das ein menschlicher Kommunikationspartner aufweist, müssen Einsatzgebiete, Aufgaben und Kompetenzen klar abgegrenzt und auch kommuniziert werden. Hierbei kann das Potenzial der kontinuierlich wachsenden Datenmenge aus dem operativen Betrieb von Chatbots genutzt werden. Diese besteht typischerweise aus sequenziellen kundenseitigen Kommunikationsdaten und weiteren Logdaten des Chatbots wie beispielsweise aus der Erkennung der Kundenabsicht. Mithilfe entsprechender Analysen dieser Betriebsdaten ist es möglich, zu verstehen, ob beziehungsweise warum die Interaktion mit dem Chatbot erfolgreich war oder nicht. Aus den Ergebnissen dieser Analysen kann der Chatbot-Einsatz kontinuierlich optimiert werden. Dieser Beitrag zeigt auf, welche Betriebsdaten sich beim produktiven Einsatz von Chatbots typischerweise sammeln lassen und wie diese systematisch analysiert werden können. Auf dieser Basis kann dann der Chatbot-Einsatz kontinuierlich auf die Kundenbedarfe angepasst und optimiert werden. Konkret demonstrieren wir am Beispiel von Kundenservice-Chatbots in der Energiewirtschaft das Potenzial von Chatbot Analytics mittels Betriebsdaten.
Daniel Schloß, Ulrich Gnewuch, Alexander Maedche
10. Chatkanäle orchestrieren – Architekturmuster für IT-Landschaften mit mehreren Chatbots und hybriden Chat-Szenarien
Zusammenfassung
Chat hat sich neben Telefonie und E-Mail als neuer Kanal zwischen Kundinnen und Unternehmen etabliert. Immer mehr Unternehmen bieten ihren Kundinnen Chatschnittstellen an, hinter welchen oft unterschiedliche Lösungen für Chat-Kommunikation von Mensch-zu-Mensch (Live-Chat) oder Mensch-zu-Maschine (Chatbot) stecken. Damit die Kundin trotz der zugrundeliegenden technischen Vielfalt ein konsistentes Chaterlebnis hat und gleichzeitig die technische Landschaft effizient und kontinuierlich weiterentwickelt werden kann, müssen geeignete Architekturen geschaffen werden. In diesem Kapitel werden Architekturmuster für Multi-Chatbot-Landschaften verglichen und eines davon, das Orchestratormuster, näher erläutert. Im Weiteren werden die zentralen Komponenten des Musters eingeführt und Szenarien für die Integration mit Live-Chat-Lösungen (hybride Chats) diskutiert. Abschließend wird die Praxistauglichkeit anhand von Erfahrungen aus dem produktiven Betrieb einer Chatbot-Plattform der Schweizerischen Post, welche das Orchestratormuster inklusive Live-Chat-Komponenten implementiert hat, kritisch gewürdigt.
Toni Stucki, Sara D’Onofrio

Serviceroboter

Frontmatter
11. Potentiale von Servicerobotern am Point of Sale
Zusammenfassung
Aufgrund steigender Online-Konkurrenz, zunehmenden Kostendrucks und omnikanaler Customer Journeys versucht der stationäre Handel durch den Einsatz innovativer Technologien neue Mehrwerte für Kunden zu bieten. In diesem Zusammenhang wird der Einsatz von Servicerobotern am Point of Sale (POS) ebenso kontrovers wie erwartungsvoll diskutiert, die Akzeptanz der Kunden ist dabei eine entscheidende Voraussetzung. Studienergebnisse zeigen, dass der unmittelbar wahrgenommene Nutzen des Serviceroboters für die langfristige Nutzungsabsicht entscheidend ist. Während sich die wissenschaftliche Forschung bislang überwiegend darauf konzentriert, die Haltung von Kunden und Verkaufsmitarbeitern gegenüber Servicerobotern zu verstehen oder einzelne Anwendungsfälle von Servicerobotern zu validieren, bleibt für einen zielgerichteten Einsatz von Servicerobotern offen, für welche expliziten Tätigkeiten Serviceroboter am POS geeignet erscheinen. Im Rahmen einer explorativen Interviewstudie wurden zwölf Handelsexperten und zwölf Experten aus dem Bereich Servicerobotik zu Einsatzmöglichkeiten von Servicerobotern am Point of Sale befragt. In Anlehnung an die Task-Technology-Fit-Theorie wurden relevante Tätigkeiten und Fähigkeiten von Frontstage-Mitarbeitern mit den gängigen technischen Leistungsmerkmalen von am Markt erhältlichen Servicerobotern abgeglichen und deren Relevanz für das Verkaufsgespräch gewichtet. Die Ergebnisse des Abgleichs wurden entlang der fünf Phasen eines Verkaufsgesprächs strukturiert. Basierend darauf wurden die Erkenntnisse in eine Weboberfläche überführt, welche Wissenschaftler und Praktiker für eine erste schnelle Indikation über die Einsatzmöglichkeiten von Servicerobotern am POS nutzen können.
Patrick Meyer, Angela Roth, Klaus Gutknecht, Kathrin M. Möslein
12. Nachhaltiger Einsatz robotischer Lösungen im Alter
Zusammenfassung
Eine Möglichkeit den aktuellen gesellschaftlichen Herausforderungen, wie steigendem Anteil der älteren Bevölkerung mit Unterstützungsbedarf, Fachkräftemangel im Pflegesektor und Wunsch älterer Personen möglichst lange selbstständig und selbstbestimmt zu leben, zu begegnen, ist der Einsatz von Robotern zur Unterstützung im Alter. In der gerontologischen Forschung werden vielfältige Auswirkungen eines Robotereinsatzes beschrieben und diskutiert. Um die intendierte positive Wirkung zu entfalten, müssen die Roboterlösungen von allen Nutzergruppen akzeptiert werden. Das Institut für Altersforschung (IAF) der OST – Ostschweizer Fachhochschule, St.Gallen, erforscht aus sozialwissenschaftlicher Perspektive und mit partizipativem Einbezug der Endnutzenden die Akzeptanzbedingungen. Anhand von Ergebnissen aus Befragungen und Forschungsprojekten stellt dieses Kapitel die Ergebnisse zur Roboterakzeptanz und unterschiedliche Akzeptanzbedingungen, sowie den Einsatz in unterschiedlichen Lebensumwelten vor. Jedoch werden auch Herausforderungen des Robotereinsatzes diskutiert. Um Verbesserungspotenzial zu analysieren, eine hohe Akzeptanz zu erreichen und damit einen nachhaltigen Einsatz sicherzustellen, müssen alle Interessengruppen in die Entwicklung und Testung robotischer Lösungen einbezogen werden und es muss ein interdisziplinärer Ansatz gewählt werden.
Esther Ruf, Stephanie Lehmann, Sabina Misoch
13. Mehr Zeit für die Pflege – mit einem multifunktionalen Pflegeroboter zur Entlastung bei der Wunddokumentation
Zusammenfassung
Die Pflegebranche ist von zunehmender Arbeitsverdichtung betroffen. Die demografischen Entwicklungen und der medizinische Fortschritt führen zu einer erhöhten Nachfrage an Pflegeleistungen, bei gleichzeitig vorhandenem Fachkräftemangel. Hinzu kommt, dass ein signifikanter Anteil der Arbeitszeit des Pflegepersonals auf pflegefremde beziehungsweise administrative Tätigkeiten entfällt. Pflegeassistenzsysteme können Pflegepersonal unterstützen und damit die schon heute gegenwärtigen Versorgungsengpässe reduzieren. Am Markt existieren bereits einzelne Systeme, die in der Pflege eingesetzt werden. Jedoch handelt es sich dabei um Spezialanwendungen mit begrenzten Funktionen. Komplexere Systeme mit Interaktionsfähigkeiten und weitgehend autonomem Verhalten haben die Marktreife noch nicht erlangt. Es stellt sich daher die Frage, welche Tätigkeiten in der professionellen Pflege an einen Roboter delegiert werden können und wie die Interaktion zwischen Mensch und Roboter menschzentriert weiterentwickelt werden kann. Dieses Kapitel zeigt das Potenzial multifunktionaler Pflegeroboter, die assistierende und sozialinteraktive Fähigkeiten vereinen, am Beispiel des Forschungsprojektes HoLLiECares. Es wird dargestellt, wie im Zuge eines partizipativen Forschungsansatzes ausgehend von den Bedarfen der Pflegepraxis konkrete Anwendungsszenarien für den Roboter identifiziert und entsprechende technische Lösungen evaluiert und entwickelt werden. Ein besonderes Augenmerk liegt in diesem Kapitel auf dem Szenario der sprach- und intentbasierten Assistenz bei der Wunddokumentation.
Svea Schuh, Kevin Gisa, Matthias Brünett, Anne Gebert, Tobias Greff, Michelle Weber, Dirk Werth

Weitere Anwendungsfelder in der Robotik

Frontmatter
14. Der Wandel von Fahrerlosen Transportfahrzeugen zur autonomen mobilen Robotik in der Intralogistik
Zusammenfassung
Die Fahrerlosen Transportfahrzeuge wandeln sich in vielen Produktbereichen zunehmend zur autonomen mobilen Robotik. Während vor einigen Jahren noch von Fahrerlosen Transportfahrzeugen (engl. Automated Guided Vehicles, AGVs) gesprochen wurde, wird jetzt immer häufiger der Begriff autonome mobile Roboter (engl. Autonomous Mobile Robot, AMR) im Industriebereich verwendet. Mit diesem Wandel der Fahrzeuge gehen viele Änderungen einher: die Sensorik der Fahrzeuge ändert sich, um mehr von der Umgebung wahrzunehmen, Algorithmen zur Entscheidungsfindung müssen implementiert werden und die Wegeplanung muss von der globalen Planung um eine effiziente lokale Planung erweitert werden.
AGV finden schon seit Jahrzenten Einsatz in Fabriken. Für diese Art von Fahrzeugen gibt es festdefinierte Routen, denen die AGVs folgen. Deshalb ist eine korrekte globale Planung des Wegenetzes relevant. In den letzten Jahren werden vermehrt auch autonome mobile Roboter in Fabriken eingesetzt. Diese Fahrzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich komplett selbstständig in ihrer Umgebung bewegen können und auch bei nicht einprogrammierten Ereignissen agieren können. Diese Eigenschaft ist vor allem bei den sich immer schneller wandelnden Fabriken wichtig, da es hierbei oft zu Änderungen kommt und für den Roboter eine Vielzahl von unvorhersehbaren Variablen auftreten können.
Zur Realisierung der Autonomie der mobilen Roboter existieren verschiedene algorithmische Ansätze. Dieses Kapitel fokussiert sich auf die Unterscheidung von AGV zu AMR und beleuchtet näher, wie sich der Einsatz von Algorithmen zur Wegeplanung ändern wird, um geeignet auf die neuen Herausforderungen und Freiheitsgrade zu reagieren.
Sarah Uttendorf
15. Cloud-Edge-Integration: Eine weitere Ebene der Autonomie von Maschinen
Zusammenfassung
Eine neue Klasse von Robotern, sogenannte autonome mobile Roboter, ermöglichen hochflexible Automatisierung in der Intralogistik zu einem günstigen Preis. Ihre Kosten- und Flexibilitätsvorteile gehen aber teilweise verloren, wenn teure Integrationsprojekte zu starren Lösungen führen. Eine Cloud-Edge-Integrationsarchitektur ermöglicht neue Möglichkeiten einer einfachen und schnellen Integration von Geräten an der Edge allgemein und kann ihre Autonomie erweitern. Liegt der digitale Zwilling des Roboters nicht beim Betreiber, sondern bei dessen Hersteller oder Vermieter, entstehen weitere Probleme aufgrund verteilter Daten und dem Zugriff, den der Betreiber benötigt. Dieser Artikel stellt ein Konzept zur Cloud-Edge-Integration vor und zeigt am Beispiel der Integration zwischen der Lagerverwaltungslösung SAP-EWM, wie herstellerunabhängig autonome mobile Roboter integriert werden können. Er beschreibt auch, wie mit der Verwaltungsschale Industrie 4.0 der Zugriff auf den Digitalen Zwilling des Roboters vereinfacht werden kann und gleichzeitig mit Konzepten aus Gaia-X und International Data Spaces die Hoheit über die Daten für die Dateneigentümer gewahrt bleibt. Der Integrationsansatz wird mit bisherigen Ansätzen verglichen. Eine Fallstudie dokumentiert außerdem, wie ein Großhändler mit dieser Integration sein Lager automatisiert hat.
Albrecht Ricken
16. Der Dynamic Anchoring Agent: Wissensrepräsentation und Reasoning zur automatischen Wiedererkennung von individuellen Objekten
Zusammenfassung
Individuelle Objekte spielen im Alltag eine zentrale Rolle und machen deren Unterscheidung zu einer wichtigen Voraussetzung für den Einsatz von Robotik. Die Herausforderung liegt dabei nicht allein in der sensorischen Wahrnehmung, sondern auch in der Verknüpfung mit vorhandenem Wissen: So können zwei für Verfahren der Objekterkennung identische Gegenstände durch ihre Funktion („Der Akkuschrauber, den ich zuletzt genutzt habe“) oder ihren Umgebungskontext („Die Tasse auf meinem Tisch“) eine eindeutige Zuordnung erhalten. Die Robotik adressiert diese Herausforderung unter dem Begriff des Anchorings, also der Fähigkeit, individuelle Objekte eindeutig zu erkennen und anhand ihres Kontexts wiederzuerkennen, sobald sie einmal aus dem Wahrnehmungsbereich gelangt sind. Auf technischer Ebene besteht dabei das Problem, Beziehungen zwischen Sensordaten und Symbolen in einer Wissensbasis herzustellen und so physische Objekte konkret zu adressieren. Der Beitrag stellt das Anchoring-Problem sowie den Dynamic Anchoring Agent (DAA) als einen Lösungsansatz vor. Anhand von zwei realen Anwendungsszenarien wird der Einsatz des DAA demonstriert: In einem MakerSpace werden die Möglichkeiten zur erweiterten Kooperation zwischen Menschen und Robotern gezeigt – beispielsweise durch die Suche und Identifikation von persönlichem Werkzeug oder benötigten Produktionsmaterialien. Das Beispiel eines Yachthafens verdeutlicht den weiterführenden Einsatz in dynamischen Umgebungen.
Anke Dittmer, Tobias Stolzmann, Friedemann Kammler, Martin Günther, Oliver Ferdinand, Oliver Thomas, Joachim Hertzberg, Oliver Zielinski
17. Einsatz kollaborativer Robotikanwendungen in der industriellen Montage
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.
Tobias Rusch, Sumona Sen, Florian Förster, Florian Kerber
18. Smart Dust und Micro Robots im industriellen Sektor: Eine Praxisperspektive
Zusammenfassung
Neben der massiven Erhöhung der Leistungsfähigkeit ist die radikale Miniaturisierung von Technologien ein zentraler Aspekt des digitalen Zeitalters – auch im Bereich der Robotik. In diesem Kontext stellen Smart Dust und Micro Robots mikro-elektro-mechanische Systeme im Sub-Millimeter-Bereich dar, je nach Ausprägung mit Sensorik-, Verarbeitungs-, Kommunikations- und Aktuatorikfähigkeiten ausgestattet. Dieser praxisorientierte Beitrag beschäftigt sich mit der Rolle von Smart Dust und Micro Robots im industriellen Sektor auf der Evidenzgrundlage von Fokusgruppen mit Industrievertretern. Interessierten Fach- und Führungskräften wird aufgezeigt, welche Potenziale resultieren, welche Hürden gemeistert werden müssen und welche strategischen Aktivitäten es zur wertschöpfenden Nutzung von Smart Dust und Micro Robots in die Wege zu leiten gilt. Auch wenn heute in der Praxis noch schwierig umzusetzen, erkennt die Industrie diese Technologien und den damit verbundenen Mehrwert durchaus an.
Manuel Holler, Christian Dremel, Benjamin van Giffen, Rainer Fuchs
Backmatter
Metadaten
Titel
Robotik in der Wirtschaftsinformatik
herausgegeben von
Sara D'Onofrio
Stefan Meinhardt
Copyright-Jahr
2023
Electronic ISBN
978-3-658-39621-3
Print ISBN
978-3-658-39620-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-39621-3

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