Mensch-Roboter-Zusammenarbeit: Effizienzsteigerungen freisetzen

Die Mensch-Roboter-Zusammenarbeit ermöglicht es einer Person und einer Maschine, einen Arbeitsraum ohne Schutzzaun zu teilen – was die Gestaltung und Besetzung von Montagezellen verändert.

Wie ein kleiner Montagebetrieb die Ausbringung pro Mitarbeiter verdoppelte

Als bei der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit der Schutzkäfig entfiel

Ein Elektronikmontagebetrieb in Portugal betrieb eine abgesicherte Roboterzelle, bei der ein Techniker Teile einlegen, zurücktreten und hinter einem Schutzzaun warten musste. Der stopp-start-artige Ablauf begrenzte die Ausbringung. Das Team ersetzte sie durch einen kraftbegrenzten Kobot, der direkt neben dem Mitarbeiter arbeitete. Durch die Mensch-Roboter-Zusammenarbeit konnte die Person Komponenten zuführen, während der Kobot verschraubte und anzugsteuerte; anschließend wechselten beide gemeinsam zur nächsten Einheit. Die Ausbringung pro Mitarbeiter stieg nahezu um das Zweifache – ohne zusätzlichen Platzbedarf.

Der Käfig war niemals das Ziel. Seine Entfernung gab dem Menschen den Rhythmus zurück, der das Tempo vorgibt, dem die Maschine folgt.

Wie die Arbeit anders verteilt wird

Zusammenarbeit verteilt Aufgaben nach Stärken – nicht nach Gewohnheit. Menschen übernehmen Urteilsbildung, unregelmäßige Teile und Qualitätsentscheidungen; der Kobot übernimmt wiederholbare Kraftanwendung und Ausdauer. Mensch-Roboter-Zusammenarbeit funktioniert am besten, wenn die Aufteilung geplant ist – nicht spontan an der Anlage improvisiert. Teams, die jeden Schritt bewusst dem richtigen Akteur zuordnen, verzeichnen weniger Fehler und geringere Ermüdung. Der Operator bleibt engagiert statt eine Maschine hinter Glas zu beobachten – was die Mitarbeiterbindung bei eintönigen Schichten verbessert.

Was Zusammenarbeit sicher macht

Leistungs-, Kraft- und Geschwindigkeitsbegrenzungen

Kollaborative Roboter sind so konstruiert, dass sie Kontaktkräfte begrenzen; diese Begrenzung gilt jedoch für den Roboter selbst, nicht für die gesamte Zelle. Die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter bleibt sicher, wenn Geschwindigkeit und Abstand des Cobots an die jeweilige Aufgabe sowie an das verwendete Werkzeug angepasst werden. Ein scharfes oder heißes Endeffektor erhöht das Risiko – selbst dann, wenn der Roboterarm selbst sanft arbeitet. Die Überwachung von Geschwindigkeit und Abstand verlangsamt oder stoppt den Arm, sobald sich eine Person nähert: Dadurch geht zwar etwas Zykluszeit verloren, doch das Verletzungsrisiko sinkt erheblich.

Risikobeurteilung und die zugrundeliegenden Normen

Sicherheit wird technisch gestaltet – sie wird nicht vorausgesetzt. Die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter muss einer dokumentierten Risikobeurteilung nach ISO/TS 15066 unterzogen werden, die ergänzend zu den Normen ANSI/RIA R15.06 und ISO 10218 gilt. Bei dieser Beurteilung wird jeder kollaborative Betriebsmodus bewertet: Kraft- und Leistungsbeschränkung, Überwachung von Geschwindigkeit und Abstand, handgeführtes Lehren oder sicherheitsbewerteter Überwachungsstop. Diesen Schritt zu überspringen ist der schnellste Weg zu einer Beanstandung – und zu einer Verletzung. Ein glaubwürdiger Lieferant stellt die Vorlage für die Risikobeurteilung zur Verfügung und unterstützt deren Prüfung.

Zusammenarbeit erfolgreich einführen

Die passenden Aufgaben auswählen

Nicht jede Aufgabe eignet sich für einen Cobots. Mensch-Roboter-Zusammenarbeit ist ideal für leichte, sich wiederholende und ergonomisch belastende Tätigkeiten wie Schrauben, Palettieren und Maschinenbestückung. Schwere Schweißarbeiten oder hochkraftbetriebene Pressvorgänge erfordern nach wie vor einen abgeschotteten Industrieroboter. Beginnen Sie mit einer besonders belastenden Aufgabe, weisen Sie den Nutzen nach und erweitern Sie dann schrittweise. Ein Pilotprojekt, das eine bekannte Verletzung oder Engstelle lindert, gewinnt schneller Unterstützung als eine breit angelegte, abstrakte Einführung über die gesamte Produktionsfläche.

Schulung und regelmäßige Prüfungen

Die Bediener sollten lernen, den Cobots sicher anzuhalten, neu zuzuweisen und wieder in Betrieb zu nehmen. Mensch-Roboter-Zusammenarbeit scheitert, wenn Mitarbeitende die Maschine entweder als Spielzeug oder als Bedrohung wahrnehmen. Vermitteln Sie das Einrichten von Sicherheitsverriegelungen (Lockout), die Bedeutung jedes Stoppmodus sowie das korrekte Melden eines Beinaheunfalls. Führen Sie nach jeder Änderung der Anlagenanordnung oder der Werkzeuge eine neue Risikobeurteilung durch, da ein neuer Greifer das Kontakt-Risiko verändern kann. Wöchentliche Sichtprüfungen von Kabeln und Gelenken halten die Zelle zwischen den Wartungsintervallen sicher.

Die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter belohnt Teams, die die Aufteilung zwischen Mensch und Maschine gezielt gestalten. Die besten Ergebnisse erzielen kraftbegrenzte Cobots, eine dokumentierte Risikobewertung gemäß ISO/TS 15066 sowie Bediener, die darauf geschult sind, gemeinsam mit der Maschine zu arbeiten. Ein schrittweiser Start, die Messung des Nutzens und eine schrittweise Erweiterung auf Grundlage eines erfolgreichen Proof of Concept sind erfolgreicher als eine umfassende Einführung, die die Unterstützungs­fähigkeit der Fertigungshalle überfordert.

Häufig gestellte Fragen

Was ist genau unter menschlich-robotischer Zusammenarbeit zu verstehen?

Es handelt sich um einen Betriebsmodus, bei dem eine Person und ein Roboter ohne physische Abschrankung im selben Raum arbeiten, wobei Geschwindigkeits- und Kraftbegrenzungen für Sicherheit sorgen. Die menschlich-robotische Zusammenarbeit stützt sich auf Sensoren und Normen statt auf physische Trennung. Mensch und Maschine teilen sich Aufgaben entsprechend ihrer jeweiligen Stärken. Sie unterscheidet sich von der traditionellen Automatisierung, bei der der Roboter hinter Schutzeinrichtungen isoliert wird und Menschen als Außenstehende außerhalb der Zelle gelten.

Welche Norm regelt kollaborierende Roboter?

ISO/TS 15066 ist das zentrale Dokument für die kollaborative Zusammenarbeit und ergänzt ISO 10218 sowie die Normenfamilie ANSI/RIA R15.06. Es definiert die kollaborativen Betriebsarten sowie die zulässigen Kraftgrenzen bei Kontakt. Eine menschlich-robotische Kollaboration muss stets auf einer dokumentierten Risikobeurteilung beruhen, die sich auf diese Normen bezieht. Die Einhaltung dieser Vorgaben prägt das Zellendesign von Anfang an – sie gehört daher in die Planungsphase und nicht als Nachtrag nach Fertigstellung der Zelle.

Worin unterscheidet sie sich von einer herkömmlichen Roboterzelle?

Eine konventionelle Zelle trennt den Roboter durch eine Umzäunung ab und verbietet Personen den Zutritt während der Bewegung. Bei der Kollaboration entfällt die Umzäunung, sodass Mensch und Roboter den Arbeitsraum gemeinsam unter kontrollierter Geschwindigkeit und Kraft nutzen können. Der Kompromiss besteht darin, dass die Taktzeit langsamer ist – im Gegenzug gewinnen Flexibilität und enge Teamarbeit. Herkömmliche Roboter überzeugen durch höhere Rohgeschwindigkeit und größere Kraft; kollaborative Systeme punkten mit schnellen Umrüstungen und ergonomischer Entlastung des Personals.

Kann ein Cobot tatsächlich jemanden verletzen?

Ja. Ein kraftbegrenzter Roboterarm verringert das Risiko, beseitigt es jedoch nicht – insbesondere bei scharfen, heißen oder schweren Werkzeugen. Der Sicherheitsansatz muss die gesamte Zelle umfassen, nicht nur die weichen Gelenke des Roboters. Quetschstellen, transportierte Lasten und schnelle Annäherungen können weiterhin Verletzungen verursachen. Daher sind Risikobeurteilung sowie Geschwindigkeits- und Abstandüberwachung genauso wichtig wie das sanfte Standardverhalten des Arms.

Wann sollte ein Unternehmen mit der Zusammenarbeit beginnen?

Beginnen Sie, sobald eine konkrete, schmerzhafte Aufgabe dies rechtfertigt: ein bekanntes Verletzungsrisiko, ein Engpass oder eine Personallücke. Die menschlich-robotische Zusammenarbeit zeigt ihren Nutzen am schnellsten in einem eng gefassten Pilotprojekt – nicht in einem vagen, unternehmensweiten Plan. Wählen Sie eine wiederholbare Tätigkeit aus, messen Sie vor und nach der Einführung und erweitern Sie auf Grundlage von Nachweisen. Ein fokussierter Start fördert interne Kompetenz und Vertrauen, bevor größere Verpflichtungen eingegangen werden.

Warum ist die Schulung der Bediener so entscheidend?

Zusammenarbeit funktioniert nur, wenn Menschen der Maschine vertrauen und sie verstehen. Ein Cobotsystem, das gefürchtet oder falsch genutzt wird, gewährleistet weder Sicherheit noch Leistung. Schulungen zu Pausen, Wiederanlauf, Sperren und Meldung von Beinahe-Unfällen halten die Zelle sicher und produktiv. Erfahrene Bediener erkennen zudem Abweichungen frühzeitig, schlagen bessere Aufgabenaufteilungen vor und schützen die Investition, indem sie das System gemäß der vorgesehenen Nutzung einsetzen – statt Umgehungsstrategien anzuwenden.