Mensch-Roboter-Kollaboration in der industriellen Montage. Einsatzgebiete, Sicherheitsanforderungen und Wirtschaftlichkeit

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

1.2 Zielsetzung

1.3 Aufbau und Struktur

1.4 Methodische Vorgehensweise

2 Leichtbauroboter

2.1 KUKA

2.2 ABB

2.3 UR

2.4 SWAYER

2.5 Franka Emika Panda

2.6 Fanuc CR-35iA

2.7 Bosch APAS

2.8 Stäubli TX2

2.9 Yaskawa human-collaborative robot (HC10)

2.10 Zusammenfassung

3 Hybride Montage

3.1 Unterschied: Koexistenz: Kooperation, Kollaboration

3.2 Schnittstellen für die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter

4 Anforderungen an den Arbeitsplatz

4.1 Fähigkeitenprofil

4.2 Grenzen eines Robotersystems

4.3 Technische Anwendungsgebiete

4.4 Die vier Schutzprinzipien

5 Sicherheit

5.1 Sicherheitsanforderungen

5.2 Kollisionsarten

5.3 Biomechanische Belastungsgrenzen

6 Wirtschaftlichkeit

6.1 Einsparungspotential

6.2 Montageeffizienz

7 Produktivität

7.1 Qualität

7.2 Ergonomie

7.3 Akzeptanz

8 Empirie

8.1 Forschungsmethoden

8.2 Forschungsfrage und Forschungsdesign

8.3 Leitfaden des Interviews

8.4 Interviewleitfaden

9 Nutzwertanalyse

10 Fazit und Ausblick

10.1 Fazit

10.2 Ausblick

Zielsetzung & Themen

Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) auf die industrielle Montage, um Potentiale und Barrieren für deren Implementierung zu identifizieren. Dabei steht insbesondere die Fragestellung im Fokus, wie eine wirtschaftliche, sichere und ergonomische Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter gestaltet werden kann.

• Grundlagen und Marktübersicht von Leichtbaurobotern (Cobots)
• Sicherheitsanforderungen und biomechanische Belastungsgrenzen gemäß ISO TS 15066
• Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Nutzwertanalyse für Montagesysteme
• Gestaltung kollaborativer Arbeitsplätze und ergonomische Optimierung
• Empirische Erkenntnisse durch Experteninterviews zu Integrationsbarrieren

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Definiert die Problemstellung und Zielsetzung der Arbeit hinsichtlich der Automatisierung in der industriellen Montage sowie das methodische Vorgehen.

2 Leichtbauroboter: Bietet einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik bei Leichtbaurobotern, deren Spezifikationen und Merkmale.

3 Hybride Montage: Analysiert das hybride Montagesystem als Einsatzort für Cobots sowie die verschiedenen Interaktionsformen zwischen Mensch und Roboter.

4 Anforderungen an den Arbeitsplatz: Behandelt die notwendigen Gestaltungsparameter, Fähigkeitenprofile und Schutzprinzipien für kollaborative Arbeitsplätze.

5 Sicherheit: Erläutert die sicherheitstechnischen Standards, Kollisionsarten und biomechanischen Belastungsgrenzen basierend auf der ISO TS 15066.

6 Wirtschaftlichkeit: Diskutiert die ökonomischen Aspekte von MRK-Systemen mittels Stückkostenrechnung, Einsparungspotentialen und Montageeffizienz.

7 Produktivität: Beleuchtet die Qualitätsanforderungen, Ergonomie und Akzeptanzfaktoren beim Einsatz kollaborativer Robotik.

8 Empirie: Dokumentiert die empirische Vorgehensweise durch Experteninterviews und analysiert die Erkenntnisse zur Integration von MRK.

9 Nutzwertanalyse: Stellt das Verfahren zur rationalen Entscheidungsfindung bei der Auswahl von Montagesystemen dar.

10 Fazit und Ausblick: Fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung der Mensch-Roboter-Kollaboration.

Schlüsselwörter

Mensch-Roboter-Kollaboration, MRK, Leichtbauroboter, Cobots, industrielle Montage, hybride Montage, ISO TS 15066, Sicherheit, Ergonomie, Wirtschaftlichkeit, Nutzwertanalyse, Automatisierung, Stückkosten, Kollision, Arbeitsplatzgestaltung

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit untersucht den Einsatz von Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) in der industriellen Montage unter Berücksichtigung technischer, sicherheitstechnischer und wirtschaftlicher Kriterien.

Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?

Die zentralen Themen umfassen die Definition und Marktübersicht von Leichtbaurobotern, sicherheitsrelevante Normen (ISO TS 15066), die wirtschaftliche Bewertung und Aspekte der Ergonomie sowie Mitarbeiterakzeptanz.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Das Ziel ist es, die Auswirkungen der MRK auf die industrielle Montage zu klären und zu identifizieren, unter welchen Bedingungen der Einsatz von Cobots vorteilhaft, wirtschaftlich und sicher realisierbar ist.

Welche wissenschaftlichen Methoden wurden verwendet?

Es wurde eine Kombination aus intensiver Literaturrecherche zur theoretischen Fundierung und einer empirischen Herangehensweise durch Experteninterviews gewählt.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in die Vorstellung der Robotertechnologien, die hybride Montage, Anforderungen an den Arbeitsplatz, Sicherheit und biomechanische Grenzwerte, Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen sowie Produktivitätsfaktoren.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die wichtigsten Begriffe sind Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), Leichtbauroboter, industrielle Montage, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nutzwertanalyse.

Warum ist die ISO TS 15066 für diese Arbeit so wichtig?

Die ISO TS 15066 definiert die sicherheitstechnischen Anforderungen für die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter, insbesondere bezüglich Kollisionsarten und biomechanischen Belastungsgrenzen, was für den Betrieb ohne Schutzzäune essenziell ist.

Welche Rolle spielt die Nutzwertanalyse in der Arbeit?

Sie dient als Methode, um bei komplexen Entscheidungen über die Wahl eines Montagesystems verschiedene qualitative und quantitative Kriterien vergleichbar zu machen und eine fundierte Entscheidungsgrundlage zu schaffen.