Bild 01: Ein höherer Grad an Automatisierung durch Robotik hilft, Mitarbeiter effektiv zu entlasten. (Quelle: istock.com_greenbutterfly)
Die Zahl der weltweit installierten Roboter ist in den letzten Jahren konstant gestiegen – das zeigt der „World Robotics Industrial Robots 2023“-Report der International Federation of Robotics [2]. Der jährlich erscheinende Bericht verdeutlicht die weltweite Entwicklung der Robotik in der Industrie. Deutschland rangiert dabei ganz weit oben: Seit 2017 verzeichnet die Bundesrepublik ein jährliches Wachstum hinsichtlich Roboterdichte von rund 5 % und steht damit im europäischen Vergleich an erster Stelle. Mit 415 Industrierobotern pro 10 000 Arbeitnehmern schafft es Deutschland weltweit sogar auf Rang drei, noch vor den USA oder China.
Auch in Zukunft wird der Einsatz von roboterbasierter Automatisierung ein wichtiges Werkzeug für wirtschaftlichen Erfolg sein. Denn gerade in Zeiten des Fachkräftemangels können Roboter Arbeitskräfte wirkungsvoll entlasten und in ihrer alltäglichen Arbeit unterstützen. Das hilft, Krisen effektiv abzufedern und Herausforderungen präventiv entgegenzutreten.
Herausforderungen meistern durch Robotik
Gerade in der Automobilindustrie, die als Erfinder der automatisierten Fertigung gilt [3], nahmen deutsche Unternehmen viele Jahre lang eine Vorreiterrolle beim Einsatz von Robotern ein. Doch mit dem technischen Fortschritt sowie einer ständig zunehmenden Globalisierung haben viele Branchen aufgeholt. Im Jahr 2020 wurden schließlich erstmals mehr Roboter in der Elektronikindustrie installiert als in der Automobilbranche. Viele Länder, gerade aus dem asiatischen Raum, haben ihren Automatisierungsgrad seitdem exponentiell erhöht. Um ihre Position angesichts dieses stetig steigenden Digitalisierungsdrucks zu verteidigen, wird es für in Deutschland ansässige Unternehmen in den kommenden Jahren umso wichtiger sein, am Puls der Zeit zu bleiben. Der Einsatz von Robotern und stärkerer Automatisierung kann Unternehmen dabei helfen, im internationalen Vergleich weiter Schritt zu halten.
Während der jüngsten Krisen, wie dem Krieg in der Ukraine oder aber der Covid-19-Pandemie, haben viele deutsche Unternehmen erkannt, dass eine Verlagerung der Produktion ins Ausland oft mit Risiken einhergeht. Beispielsweise ist es in Krisenzeiten oftmals nicht möglich, resiliente globale Lieferketten zu gewährleisten. Daher verlagern Unternehmen ihre Produktionsstandorte zunehmend zurück nach Deutschland. Dies birgt allerdings eine Vielzahl an Herausforderungen. Die wohl größte ist der Fachkräftemangel, der durch steigende Bedarfe zusätzlich verschärft wird. So haben bereits heute mehr als 22 000 Industriebetriebe Probleme, offene Stellen zu besetzen – speziell im Maschinen- und Fahrzeugbau sind hiervon über die Hälfte der Unternehmen betroffen (61 % bzw. 65 %) [4].
Produktivität erhöhen durch Cobots, virtuelle Zwillinge, generative KI und AMR
Ein höherer Grad an Automatisierung durch Robotik hilft, Mitarbeitende effektiv zu entlasten. Insbesondere monotone, gefährliche oder „schmutzintensive“ Arbeitsaufgaben, auf Englisch oft zusammengefasst unter den drei D (dull, dangerous und dirty), können durch Roboter übernommen werden. Zum Beispiel von sogenannten Cobots (collaborative robots), die den Arbeitskräften bestimmte Pflichten abnehmen, sodass diese sich ganz auf die wichtigen Aufgaben konzentrieren können. Auf lange Sicht hilft das nicht nur, fehlendes Personal zu kompensieren, sondern auch bestehende Arbeitskräfte zu entlasten. Das erhöht in der Folge unter anderem die Produktivität und bietet Unternehmen die Möglichkeit, organisch zu wachsen. Ein weiterer Vorteil ist, dass Cobots sich individuell an die Bedürfnisse der jeweiligen Unternehmen anpassen lassen, ohne dabei das Budget kleinerer Unternehmen zu sprengen: Zwar verlangt die Anschaffung des Geräts zunächst eine einmalige Investition, die Roboter können in der Folge jedoch über Jahrzehnte hinweg flexibel und effizient eingesetzt werden. In der Regel dauert es daher nur wenige Jahre bis sich eine Anschaffung auszahlt.
Um Abläufe zu optimieren, nutzen immer mehr Unternehmen virtuelle Abbilder ihrer Systeme und der eingesetzten Roboter. Diese digitalen Zwillinge ermöglichen es, realitätsgetreue Simulationen durchzuführen und wahrscheinliche Ergebnisse vorherzusagen. Da hier reale Betriebsdaten genutzt werden, können sie dabei helfen, Schwachstellen offenzulegen sowie verfügbare Potenziale zu identifizieren. Außerdem lassen sich virtuelle Modelle bereits bei der Fabrikplanung verwenden, um z. B. Laufwege von Robotern im Vorfeld zu simulieren und später reibungslose Abläufe zu garantieren. Als Brücke zwischen virtueller und physischer Welt sparen solche Simulationen auf Dauer Kosten und Ressourcen, während sie gleichzeitig Produktionsschritte vereinfachen und dadurch die Effizienz des Betriebs steigern.
Zusätzliches Potenzial bietet außerdem der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI). Nach der zuletzt rasanten Entwicklung der Technologie erwarten Experten, dass sich gerade die generative KI in der Robotik gewinnbringend implementieren lässt. Unternehmen, die sich diesem Thema annehmen, können entscheidende Vorteile erzielen. So entwickeln einige Roboterhersteller zum Beispiel Schnittstellen, die von generativer KI gesteuert werden, um Roboter intuitiver zu programmieren. Die Anwender nutzen dabei inzwischen natürliche Sprache anstelle von Code. Um gewünschte Aktionen von Robotern auszuwählen und anzupassen, benötigen Arbeitnehmende so keine speziellen Programmierkenntnisse mehr. Aber auch Leistungsdaten von Robotern können durch Machine Learning akkurater eingeordnet werden, was vorausschauende Wartungen ermöglicht und Maschinenausfallzeiten minimiert. Hierdurch können hohe Kosten verhindert werden, denn schon eine Stunde ungeplanter Ausfallzeit kostet Unternehmen aus der Automobilbranche schätzungsweise 1,3 Mio. US-Dollar [5].
Einer der aktuell wichtigsten Trends befasst sich mit dem Einzug autonomer mobiler Roboter (AMR) in die Intralogistik. Steigende Absätze im E-Commerce verlangen zunehmend nach Lösungen, die helfen, den hohen Warenverkehr zu bewältigen. Auch hier bieten sich Roboter an, um dem Fachkräftemangel flexibel zu begegnen. AMR zeichnen sich neben ihrer Flexibilität vor allem durch ihre Eigenständigkeit aus. Sie sind in der Lage, in ihrer Umgebung selbstständig zu agieren. Dadurch lassen sie sich neben der klassischen Logistik und Lagerhaltung in vielen weiteren Bereichen und Situationen nutzen. In der Landwirtschaft helfen die Roboter beispielsweise beim Pflanzen, Pflegen und Ernten von Feldfrüchten, während sie im Gesundheitswesen die Lieferung von Medikamenten, die Reinigung von Räumen und die Unterstützung von Patienten übernehmen können. AMR werden daneben immer häufiger auch für Sicherheits- und Überwachungsaufgaben eingesetzt.