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Was den Menschen an die Spitze aller Lebewesen dieses Planeten katapultierte, war und ist seine Fähigkeit, körperliche und sensorische Unterlegenheit in vielen Bereichen durch eine überlegene Gehirnleistung zu überkompensieren. Ein Gepard etwa mag ungleich schneller laufen können als selbst die besten Sprinter. Dafür aber vermag es der Mensch, ein Fahrzeug zu entwickeln, das dieses schnellste aller Landtiere weit hinter sich lässt.
Unabdingbar für diese Fähigkeit ist jedoch noch etwas anderes: Der Mensch ist in der Lage einzusehen, wo seine Grenzen liegen. Er weiß, dass er nicht in jedem Bereich perfekt ist. Das gab und gibt die Motivation, Dinge zu entwickeln, die es sind – zumindest im Vergleich mit menschlichen Fähigkeiten.
Der Industrieroboter ist wohl das herausragendste Beispiel für diese selbstreflektierende Denkweise: Er ist im Rahmen seines Einsatzbereichs in jeder Hinsicht einem menschlichen Arbeiter überlegen. Gerade heute, mit enormen Fortschritten in der Digitalisierung und der künstlichen Intelligenz (KI) zeigt sich das in einem sich allmählich sehr breit auffächernden Anwendungsspektrum.
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Menschliche Schwächen, robotische Stärken
Bis zum heutigen Tag beweist der Mensch immer wieder seine Fähigkeit, sogar hochmoderne Techniken selbst beherrschen zu können. Denken wir an die Produktion von Smartphones, die vor allem in China immer noch zu großen Teilen auf menschliche Mitarbeiter für die Endfertigung setzt.
Allerdings ist der Mensch bei aller evolutionären Perfektion limitiert. Der Industrieroboter ist deshalb an jedem einzelnen Punkt dazu gedacht, diese Limits zu beseitigen. Das bedeutet folgendes:
Natürlich bedeutet ein Industrieroboter teils erhebliche Kosten. Er selbst muss entwickelt werden, dazu mitunter die Steuerungs-Software oder -KI. Der Anschaffungspreis ist dementsprechend je nach Fähigkeitsgrad ausnehmend hoch, kann sich im Bereich mehrerer Millionen Euros bewegen.
Jedoch: Wenn diese Summen bezahlt sind, dann sind die laufenden Kosten im Vergleich mit menschlichen Mitarbeitern völlig vernachlässigbar. Jeder Industrieroboter amortisiert sich deshalb sehr rasch und beginnt dann, durch seine erwähnten Vorteile, Gewinne zu erwirtschaften.
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Der Industrieroboter: Eine lange Erfolgsgeschichte
Wer heute in ein Auto steigt, der darf sich bei der absoluten Majorität aller Modelle sicher sein, in einem Produkt zu sitzen, bei dem viele Fertigungsschritte von Industrierobotern übernommen wurden. Beispielsweise dürfte keine einzige Schweißnaht menschlicher Natur sein, sondern von entsprechenden Schweißrobotern ausgeführt worden sein.
Wie noch genauer erläutert wird, kommen Industrieroboter in immer mehr Anwendungen zum Einsatz. Doch selbst, wenn diese Systeme sich stark voneinander unterscheiden können, so läuft es jedoch im Endeffekt immer auf zwei besonders wichtige Baugruppen hinaus, die einzeln veräußert werden, jeden Roboter bestimmen und deshalb das sichtbarste Element eines eigentlich größeren Systems sind:
Hinzu kommen bei modernen Industrierobotern natürlich noch Sensoren und Steuerungssysteme. Allerdings genügten in der Frühzeit tatsächlich Manipulator und Effektor, um einen „verlängerten Arm“ des Menschen darzustellen:
Derartige Systeme wurden erstmalig in den späten 1940er Jahren entwickelt. Damals begann die Zeit der Nuklearindustrie, es mussten stark radioaktive Dinge bewegt werden. Hierzu entwickelte der US-Ingenieur Raymond Goertz einen sogenannten „Master-Slave-Manipulator“ – auch als „Waldo“ bekannt, nach einer Kurzgeschichte des bekannten SciFi-Autors Robert A. Heinlein.
Hierbei ergreift ein menschlicher Bediener ein System, das seine Arm- und Handbewegungen aufnehmen kann. Über mechanische, elektrische oder hydraulische Verbindungen werden diese Bewegungen an zwei mechanische Arme übertragen. Diese befinden sich in einer abgeschirmten Kapsel, etwa einer sogenannten „Heißen Zelle“. Das erlaubt eine einfachere Abschirmung der Strahlung, ohne jedoch die Arbeit zu stark zu limitieren.
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Zwar kommen bis heute Waldos in stark radioaktiven und anderweitig gefährlichen Umgebungen zum Einsatz, in geschichtlicher Sicht wurden sie jedoch schnell durch „richtige“ Industrieroboter ergänzt. Im Verlauf der späten 1950er kamen bereits die ersten Systeme auf, die auf Fertigungsstraßen einfache Aufgaben wie das Punktschweißen durchführen konnten. Allerdings mangelte es diesen Geräten noch an einer effektiven, software-basierten Steuerung. Dies wurde im Verlauf der 1960er durch die allgemeine Weiterentwicklung der Digitaltechnik dramatisch verbessert.
Ab den späten 1960ern wurden Industrieroboter binnen weniger Jahre zu einem weltweiten Standard in der Fahrzeugfertigung – und sorgten hier für eine zuvor ungekannte Präzision und Wiederholgenauigkeit, wodurch die Fahrzeugfertigung einen starken Qualitätsgewinn erfuhr. Über die nachfolgenden Jahre entwickelte sich der Industrieroboter in immer mehr Nationen und Unternehmen zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Fertigung.
Allerdings blieben Industrieroboter bis fast in die heutige Zeit ein Phänomen, das ausschließlich in sehr großen Industrien angewendet wurde:
sind die wichtigsten Anwendungsgebiete von Industrierobotern. Deutschland gilt dabei als eine der führenden Nationen, was das Verhältnis Roboter zu Industriearbeiter anbelangt. Schon 2016 überschritt der Wert 300 Roboter pro 10.000 Mitarbeiter.
Heute allerdings wirkt dieser Wert beinahe klein. Denn aktuell werden Roboter noch wichtiger.
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Industrieroboter heute: Durchbruch durch Weiterentwicklung
Um zu verstehen, warum Industrieroboter zwischen den 1960ern und den 2010ern zwar so enorme Erfolge feierten, sich aber nicht so dramatisch durchsetzten, wie man es von anderen Techniken kennt, ist es nötig, auf einige wichtige technische Realitäten dieser großen Roboter einzugehen:
Mittlerweile allerdings hat sich diesbezüglich an beinahe jeder „Front“ etwas getan. Der Hauptgrund dafür ist die innerhalb kurzer Zeiträume sehr stark angewachsene Digitalisierung in vielen Bereichen.
Diese vier Positionen ergeben zusammen eine Situation, in der Industrieroboter eine deutlich gesteigerte Chance haben, sich in verschiedensten neuen Anwendungsgebieten zu etablieren. So kommen derzeit immer mehr Roboter auf den Markt, deren Anschaffungskosten nur einen Bruchteil dessen betragen, was noch vor wenigen Jahren zu zahlen war. Wenn Roboter gleichzeitig leistungsfähiger und erschwinglicher sind, werden sie für eine deutlich größere Bandbreite von Unternehmen interessant. Dies zeigt sich nicht zuletzt in den Absatzzahlen:
Über die gesamten 2000er Jahre hinweg wurden jährlich weltweit nur rund 110.000 Industrieroboter abgesetzt. Nach der Weltwirtschaftskrise stieg diese Zahl jedoch sprunghaft an. 2020 etwa betrug sie 384.000 Roboter, nachdem es 2018 sogar schon 422.000 gewesen waren. Schätzungen zufolge dürfte bereits 2024 die 500.000er Marke überschritten werden – wie gesagt, nur von in diesem Jahr neuinstallierten Robotern.
Aktuell steht diesbezüglich vor allem auf der Agenda, die Kollaborationsfähigkeiten von Robotern zu steigern. Das heißt, Industrieroboter, die zwei (oder künftig gar noch mehr) Manipulatoren besitzen und die Fähigkeit, mehrere solcher Roboter miteinander interagieren zu lassen. Dadurch können sie sich auf ähnlich komplexe Art und Weise gegenseitig zuarbeiten, wie es menschliche Mitarbeiter vermögen. Allerdings ist Kollaboration ebenso ein Stichwort für einen anderen Bereich.
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MRK: Kollaborative Mensch-Roboter-Szenarien
Bis vor Kurzem konnten Industrieroboter ausschließlich Menschen ersetzen. Eine gemeinsame Arbeit war aufgrund der mangelnden robotischen Leistungsfähigkeit nicht möglich, sondern sogar gefahrvoll.
Aktuell tritt jedoch immer stärker MRK als ein äußerst wichtiger Seitenarm der Industrierobotik in den Vordergrund. Bei dieser Mensch-Roboter-Kollaboration geht es darum, menschliche Arbeiter in unmittelbarer Nähe zu Robotern und mit diesen Arbeiten zu lassen. All die im vorherigen Kapitel genannten Entwicklungen machen dies möglich.
Tatsächlich stellen Mensch und Roboter (in diesem Fall sogenannte „Cobots“) in vielerlei Hinsicht sogar ein Dream Team dar, das seine Stärken gegenseitig multipliziert, während die Schwächen negiert werden:
Der Hauptgrund, warum MRK derzeit als eine so bedeutende Technik angesehen wird, ist die demografische Struktur. Viele Erstweltnationen haben mit Überalterung zu kämpfen. Kollaborative Roboter können diese Nachteile gänzlich aufheben, wodurch die kleinere Work Force ähnliche Leistungen liefern kann wie in Nationen, die aus einem deutlich größeren Personal-Pool schöpfen können.
Tatsächlich sind einige Experten sogar der Ansicht, Cobots seien für die kommenden Jahrzehnte das wichtigste Feld der allgemeinen Industrierobotik. Also nicht ein oft befürchteter Ersatz menschlicher Mitarbeiter durch Roboter, sondern eine eng verzahnte Umgebung – die das Beste aus beiden Welten bedeuten würde.
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Robotische Einsatzgebiete heute und in Zukunft
Was können aktuelle Industrieroboter besonders gut? Es ist eine ganze Reihe von Einsatzszenarien, die in vielen Unternehmen von Bedeutung sind:
Dadurch sind Industrieroboter bereits heute dazu in der Lage, in vielen verschiedenen Firmen Arbeiten zu übernehmen. Durch die gesunkenen (und ständig weiter sinkenden) Preise werden diese Helfer zudem immer interessanter für Firmen aus dem Bereich der kleinen und mittleren Unternehmen (KMU). Diese haben einerseits oftmals keine große finanzielle Leistungsfähigkeit, leiden andererseits jedoch besonders stark unter dem Fachkräftemangel.
Aus diesen Gründen lassen sich kaum einzelne Industriebereiche absehen, die in Zukunft einen verstärkten Einsatz von Robotern erleben werden. Da diese Systeme insgesamt immer günstiger, leistungsfähiger und gleichzeitig simpler werden, ist vielmehr davon auszugehen, dass nicht nur die gesamte Fertigung, sondern zahlreiche darüberhinausgehende Branchen in den kommenden Jahren eine „Roboterisierung“ erfahren werden. Folgende Szenarien sind deshalb absolut denkbar:
Den reinen Industrieroboter wird es wohl auch in Zukunft noch geben. Allerdings lässt sich bereits heute eine starke Durchmischung mit anderen Anwendungsbereichen erkennen, wodurch die originären Trennlinien wie „Industrieroboter hier, Serviceroboter dort“ immer mehr verwischen werden.
Insbesondere, da Roboter immer besser dazu in der Lage sind, sich selbst zu steuern, sind hier verschiedene Szenarien denkbar, in denen derselbe Roboter verschiedene Aufgaben wahrnimmt. So könnte dasselbe Gerät beispielsweise in einem fertigenden Industriebetrieb zunächst angelieferte Teile vom LKW entladen, damit hernach die Fertigungsmaschinen bestücken und anschließend das Verpacken, Palettieren und Aufladen auf einen weiteren LKW übernehmen.
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Zusammenfassung und Fazit
Der Industrieroboter ist keine wirklich neue Erfindung. Durch verschiedene technische Limitierungen war er jedoch beinahe bis in unsere Gegenwart lediglich ein Helfer für eng umrissene Aufgaben, die sich vor allem in der Großindustrie fanden. Dazu trugen nicht zuletzt die enormen Anschaffungskosten und die geringe Flexibilität bei.
Derzeit allerdings, und nach Ansicht mancher Experten durch die Pandemie verstärkt, erleben Roboter eine Maximierung ihrer Fähigkeiten bei gleichzeitiger Reduktion der Kosten. Dementsprechend steigen seit einiger Zeit die Zahlen ausgelieferter Roboter beinahe jährlich und vor allem dramatisch an.
Künftig wird jedoch durch die gesteigerten Fähigkeiten der klassische Industrieroboter nur eine von vielen Möglichkeiten sein. Insbesondere in der Zusammenarbeit mit menschlichen Mitarbeitern ist hier ein sehr großes Potenzial vorhanden – wodurch es vielleicht schon in einigen Jahren in vielen Branchen und Unternehmen normal geworden sein wird, zu Schichtbeginn den „Kollegen Roboter“ symbolisch zu begrüßen.
