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Montag, 23 November 2020 13:00

Auf den Punkt gebracht: Robotik – Wachstumsmarkt der Zukunft

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Geschätzte Lesezeit: 3 - 6 Minuten
Abb. 1: YuMi, ein kollaborativer Zweiarm-Roboter für die Kleinteilmontage Abb. 1: YuMi, ein kollaborativer Zweiarm-Roboter für die Kleinteilmontage Bild: ABB

Vielfältige Applikationen in Industrie, persönlichem Service oder Medizin: Die von Menschen kontrollierte Maschine fasziniert uns seit der Antike. Heute sind die aktuellen Fragen: Werden Roboter durch die Integration von künstlicher Intelligenz (AI) und Machine Learning intelligent? Können sie dabei Gefühle oder soziales Verhalten entwickeln? Werden Cobots zum maschinellen Kollegen (Abb. 1) oder Nanobots bald Helfer von Medizinern?

Was ist ein Roboter?

Ein Roboter ist eine mechanisch-technische Einheit, die üblicherweise dazu dient, dem Menschen häufig wiederkehrende mechanische Arbeit abzunehmen und eine Interaktion mit der physischen Welt auf der Basis von Sensoren, Aktoren und Informationsverarbeitung umsetzt. Ein zentrales Einsatzgebiet von Robotern ist die Industrie, genau genommen in der Industrie 4.0, wo sogenannte Industrieroboter verwendet werden.

 

plus 2020 11 0022Abb. 2: IndustrieRoboter weltweit im Einsatz

plus 2020 11 0024Abb. 3: Eingesetzte Industrie Roboter nach Region

Wachstumsmarkt Industrie-Roboter

Als Industrieroboter werden programmierbare Maschinen bezeichnet, die zur Handhabung, Montage oder Bearbeitung von Werkstücken im industriellen Umfeld eingesetzt werden. Diese Roboter bestehen zum Großteil aus einem Roboterarm, einem Greifer, diversen Sensoren sowie einer Steuerungseinheit. So können sie Aktionen entsprechend ihrer Programmierung auch autonom ausführen.

Die globale Roboterdichte hat sich in den letzten Jahren signifikant erhöht. Um 260 % ist die Anzahl der weltweit einsetzten Industrieroboter in den letzten 10 Jahren gestiegen (Abb. 2).

Rund 2,8 Mio. Roboter sind heute im Einsatz. Der mit Abstand größte Markt mit 1,7 Mio. Robotern war 2019 Asien und hier vor allem China. Europa ist mit 580 000 Industrie-Robotern ebenfalls hochautomatisiert, gefolgt von Americas (USA, Canada, Südamerika) mit 389 000 Einheiten (Abb. 3). Im Kurvenverlauf der letzten 10 Jahre wird auch in diesem Bereich die zunehmende Dominanz von China deutlich – vor allem aber bei den Neuinstallationen 2019: In China wurden mit 140 500 Einheiten mehr Roboter installiert als in Japan, den USA, Korea und Deutschland zusammen. Im Detail installierte man in Japan 49 900 Roboter, in den USA 33 300 und in Korea 27 900 gefolgt von Deutschland auf Platz 5 der Weltrangliste mit 20 500 Industrie-Robotern. Die Wachstumsrate der letzten Jahre betrug 12 bis 15 % p. a. und wird sich aller Voraussicht nach auch weiter fortsetzen.

 

plus 2020 11 0026Abb. 4: TOP 15 Roboter Märkte 2019 – Neuinstallationen Industrie-Roboter nach Land in 1000 Einheiten 

plus 2020 11 0023Abb. 5: Roboter-Dichte pro 10000 Beschäftigte nach Land 2019 - Quelle: PCB-NETWORK, World Robotics 2020

Roboter-Dichte nach Land

Löst man sich von der absoluten Menge an Robotern, wo China uneinholbar vorne liegt, und konzentriert sich auf den Automatisierungsgrad als Quotienten mit der Anzahl der Beschäftigten, so verändert sich das Bild deutlich (Abb. 5). Interessant ist, dass hier Korea, Japan und Deutschland die Nase vorne haben, wenn man Singapur als industriell hochgerüsteten Stadtstaat außen vorlässt. Natürlich spielt hier das hohe Lohnkostenniveau eine wesentliche Rolle, ob sich hier der Einsatz eines teuren Roboters rechnet. China kommt in dieser Darstellung lediglich auf Platz 15 der Weltrangliste.

Wo werden Roboter eingesetzt?

plus 2020 11 0029Abb. 6: Schweiß-Roboter von KUKA in der Automobilindustrie - Bild: KukaEs gibt nach wie vor viele Arbeitsbereiche, die langweilig, schmutzig, gefährlich und/oder besonders schwer sind und durch Roboter erledigt werden können, um damit die Gesundheit, Sicherheit und Arbeitszufriedenheit der Arbeitnehmer zu verbessern. In Abbildung 7 steht das Applikationsthema Handling vor Schweißen und Montage an erster Stelle. Auch im Reinraum mit sensiblen und/oder komplexen Bearbeitungsschritten schaffen Roboter die technisch notwendige Reproduzierbarkeit

Investitionsdelle bei Robotern ab 2019

Massenproduktion in Großserien wie in der Automobilindustrie war bisher eine Domäne für Roboteranwendungen. Die Elektronikindustrie mit Bestückung und Montage ist der zweitwichtigste Bereich für Industrie-Roboter. Die sinkendenden Produktionszahlen der Automobilindustrie ab 2018 und die Zäsur, den CO2 Fußabdruck drastisch zu reduzieren, mit allen Unsicherheiten für den Antriebsstrang, haben zur deutlichen Reduzierung der Investitionsentscheidungen geführt. (Siehe PLUS 9-2020, S. 1185 ff.). Wurden 2017 noch 123 000 Roboter neu installiert reduzierte sich die Anzahl 2019 um -15 % auf 105 000 Stück (Abb. 8). Auch im Industriesegment Electronics/Electrical gab es einen deutlichen Rückgang von 122 000 Stück auf 88 000 Stück Roboter. Die Auswirkungen der Corona-Pandemie sind hier noch gar nicht berücksichtigt.

 

plus 2020 11 0027Abb. 7: Neuinstallation Industrie-Roboter (2017/2018/2019) nach Anwendung in 1000 Stück

plus 2020 11 0025Abb. 8: Neuinstallation von Robotern nach Branche 2017–2019 in 1000 Stück

Der Erfolg von Cobots

Kollaborativen Robotern oder Cobots (Abkürzung des englischen Begriffs ‚collaborative robot') kommt eine immer größere Bedeutung zu. Herkömmliche Industrie-Roboter werden in immer mehr Bereichen der Industrie durch kollaborative Roboter ersetzt oder erweitert. Cobots kommen in Zusammenarbeit mit Menschen im Produktionsprozess zum Einsatz und sind dabei nicht mehr wie der typische industrielle Roboter durch Schutzeinrichtungen von ihren menschlichen Kollegen getrennt. Kollaborative Roboter sind im Vergleich zu traditionellen Industrierobotern kompakter, flexibler einsetzbar und leichter zu programmieren (Abb. 1 und 9).

plus 2020 11 0030Abb. 9: Baugruppen Montage mit kollaborativem Zweiarm-Roboter YuMi für die Kleinteilmontage einschließlich Durchsteck-Montage von THT-BauteilenYuMi von ABB ist ein kollaborativer Zweiarm-Roboter für die Kleinteilmontage, der zusammen mit flexiblen Greifhänden, Teilezuführsystem, Vision-system zur Teileerkennung sowie einer leistungsfähigen Robotersteuerung ausgeliefert wird. Er ist dafür ausgelegt, mit Menschen Seite an Seite in einem ganz normalen Produktionsumfeld zu arbeiten.

YuMi kann mit seinen beiden Roboterarmen die bei der Kleinteilmontage notwendigen Bewegungen auf engstem Raum perfekt ausführen. Die Reichweite der Roboterarme entspricht dabei in etwa der Reichweite von menschlichen Armen. Der Roboter kann direkt an bisher von Menschen besetzten Arbeitsstationen eingesetzt werden.

Auf den Punkt gebracht:

  • Rund 2,8 Millionen Industrie-Roboter sind heute weltweit im Einsatz. Mit 422 000 Neuinstallationen in 2018 ist der bisherige Höhepunkt der Investitionen erreicht. 2019 reduzierte sich die Anzahl um -12 % auf 373 000 Stück.
  • Bei der Roboter-Dichte pro 10 000 Beschäftigte belegt Deutschland unter den Industrieländern Korea und Japan einen dritten Platz mit 346 Robotern, Asien-Durchschnitt 118 Stück.
  • Kollaborative Roboter, die menschliche Arbeitsplätze ergänzen und teilweise übernehmen können, sind der Trend. 2019 wurden 355 000 konventionelle Industrie-Roboter installiert und 18 000 Kollaborative Roboter
  • Auch Service-Roboter vom Rasenmäh- bis Staubsaugerroboter sind ein stark wachsendes Segment

Es gibt noch viele Tätigkeiten die langweilig, schmutzig oder gefährlich sind und durch Roboter erledigt werden können. In alternden Gesellschaften wird es zusätzlich notwendig sein, Arbeitnehmer von körperlichen Aufgaben zu entlasten. Die technologische Entwicklung wird den Return of Investment (ROI) von Robotern weiter erhöhen.

Trotz gegenwärtiger Rückschläge durch die Corona Pandemie bleiben die langfristigen Perspektiven für die Robotik und Automation hervorragend. Die Einbeziehung von künstlicher Intelligenz beim Erkennen, Auswerten und Agieren zu einem selbstlernenden System wird dazu neue Anwendungen eröffnen.

Ich wünsche Ihnen einen gesunden November

Es grüßt Sie auf das Herzlichste

Ihr

Hans-Joachim Friedrichkeit

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