Konzeption und Gestaltung

In diesem Abschnitt finden Sie Analyse-Tools und Planungshilfen für potenzielle MRK-Arbeitsplätze

Eine Herausforderung im Zusammenhang mit Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) stellt die Planung, insbesondere die Konzeption und Gestaltung, von konkreten Arbeitsplätzen dar. Im Rahmen der Forschungsprojekte KoMPI, SafeMate und KuKOMO wurden Planungshilfen entwickelt, welche sowohl Einsteigern/innen in die MRK als auch fortgeschrittenen Planerinnen und Planern als Unterstüzung dienen können. Mit Hilfe der Tools kann ein vorhandener Arbeitsplatz schnell und objektiv auf sein Automatisierungspotential und auf seine Wirtschaftlichkeit hin untersucht werden. Für weitere Informationen zu den Tools können Sie sich gerne an die jeweiligen Projektvertreter wenden. Die Kontaktdaten finden Sie am Ende der Website.

MRK-Analyse-Tools

Quick Check

Der Quick-Check ist ein Tool, mit dessen Hilfe in unter einer Stunde eine belastbare und objektive Einschätzung getroffen werden kann, ob ein Arbeitssystem für eine Umgestaltung für den Einsatz von MRI geeignet ist oder nicht.

Hierfür wirde der betrachtete Vorgang in Teilprozesse eingeteilt. Jeder Teilprozess wird anhand von insgesamt 12 Kriterien, welche in 5 Kategorien eingeordnet sind, bewertet.

Potentialanalyse

Die Potentialanalyse erfolgt in zwei Stufen; eine schnelle finanzielle, sicherheitstechnische und ergonomische Abschätzung sowie eine anschließende gründlichere, technologische Untersuchung.

So kann anforderungsgerecht vorgegangen werden, wobei das Suchfeld für potenzielle MRK-Arbeitsplätze ressourceneffizient eingegrenzt wird und nur in Frage kommende Prozesse detalliert untersucht werden.

Fundiert wird diese Detailbetrachtung durch eine prozessspezifische und aufgabenorientierte Zuordnung von Arbeitsinhalten zwischen Mensch und Roboter im MRK-System.

Schnelltest Wirtschaftlichkeit

Der Test gestattet eine erste Selektion, um den Aufwand nachfolgender und detaillierter Untersuchungen zu reduzieren.


Download
Potentialanalyse_SafeMate
SafeMate - MRK Potentialcheck Stufe 2.xl
xlsm File 4.2 MB
Download
MRK-Schnelltest_KUKOMO
KUKoMo - MRK-Schnelltest 2019-10-29.xlsx
Microsoft Excel Tabelle 142.1 KB


Der im Rahmen des Forschungsprojektes KoMPI entwickelte Workflow MRK-Planung besteht insgesamt aus fünf Schritten. Ausgehend von einem identifizierten Handlungsbedarf und Interesse am Thema MRK kommen im ersten Schritt die bereits vorgestellten MRK-Analyse-Tools zum Einsatz, insbesondere der Quick-Check. Darauf aufbauend erfolgt die Simulation des ausgewählten Arbeitsplatzes in seinem ursprünglichen Zustand, die konkrete Zuteilung der Arbeitsinhalte zwischen Mensch und Roboter, der Simulation der MRK-Arbeitsplatzes und eine arbeitswissenschaftliche Bewertung. Die einzelnen Arbeitsschritte werden im Folgenden näher erläutert. 

Workflow MRK-Planung

Zum Vergrößern klicken


1. MRK-Analyse-Tools

Der Quick-Check unterteilt einen Arbeitsplatz in unterschiedliche Teilprozesse, welche anhand der unterschiedlichen Kriterien bewertet werden. Dadurch ergibt sich für jeden Teilprozess das Potential, das dieser von einem Roboter übernommen werden könnte. Darüber hinaus können mit den zwei Gesamtergebnissen, dem Automatisierungspotential und dem MRK-Potential Arbeitsplätze untereinander verglichen werden. Das Automatisierungspotential beschreibt die Eignung, alle Prozesse des Arbeitsplatzes durch einen Roboter durchführen zu lassen. Das MRK-Potential dagegen beschreibt die Eignung, dass einige Teilprozesse an einem Arbeitsplatz vom Menschen und andere vom Roboter übernommen werden. Der Arbeitsplatz mit dem im Vergleich höchsten Potential wird anschließend für die weitere Planung ausgewählt.

2. Simulation manueller Arbeitsplatz

Im zweiten Schritt wird zunächst der manuelle Arbeitsplatz in der Simulationsumgebung aufgebaut. Dabei kann der Quick-Check mit seinen Teilprozessen und den Ergebnissen importiert werden und unterstützt so bei der Erstellung der Simulation. Der manuelle Arbeitsplatz dient als wichtige Basis, um anschließend den eigentlichen MRK-Arbeitsplatz aufzubauen. Zum einen ist es das Ziel einen Roboter mit möglichst geringem Änderungsaufwand in den Arbeitsplatz zu integrieren. Zum anderen liefert die Simulation wichtige Kennzahlen für den nächsten Planungsschritt: Zeiten für die einzelnen Teilprozesse sowie einen Ergonomie-Indikator.

Zum Vergrößern klicken


3. Fähigkeitsorientierte Zuteilung der Arbeitsaufgaben

Die konkrete Zuordnung der einzelnen Teilprozesse zum Menschen oder Roboter basiert auf folgenden Eingangsgrößen:

  • Quick-Check-Ergebnis: Ergebnis der Teilprozesse
  • Zeiten: Gesamttaktzeit, Einzelzeiten für die manuellen Teilprozesse
  • Ergonomie: Ergonomie-Indikator für die Teilprozesse
  • Vorranggraph: Parallelisierung von Teilprozessen

Bei der Zuordnung spielen ebenfalls die oft unterschiedlich gelagerten Zielsetzungen eine Rolle. Gängige Ziele können z.B. die Reduzierung der Taktzeit, verbesserte Kapazitätsauslastung der Mitarbeiter oder Flexibilisierung hinsichtlich Stückzahlen sein.

 

Auf Grundlage der Eingangsgrößen können die Inhalte per Drag & Drop in der Simulationsumgebung zwischen Mensch und Roboter verteilt werden. Dabei sollten folgende Prioritäten eingehalten werden:

  1. Zuteilung der Teilprozesse mit schlechtem Ergonomie Indikator an den Roboter (sofern Automatisierbarkeit laut Quick-Check über 50%)
  2. Zuteilung der TPs mit höchster Automatisierbarkeit nach Quick-Check an Roboter
  3. Drag & Drop-Optimierung entsprechend des jeweiligen Ziels

Diese Regeln bieten dem Anwender eine gute Orientierung für die Zuordnung, aber gleichzeitig die Freiheit, das Optimum für die jeweils individuelle Zielsetzung unter den im Unternehmen gegebenen Rahmenbedingungen zu finden.

4. Simulation MRK Arbeitsplatz

Zum Vergrößern klicken

Nach der erfolgten Zuordnung der Teilprozesse kann ohne Einstellung der notwendigen Parameter ein erster initialer Simulationsdurchlauf berechnet werden. Erfüllt das Ergebnis der Zuordnungsverteilung und die Roboterauswahl die im Vorfeld aufgestellten Kriterien, so können die für eine korrekte Bahnplanung des Roboters notwendigen Parameter definiert werden. Darüber hinaus kann ein erstes Sicherheitskonzept unter Einbeziehung der Sensorbibliothek sowie der Kopplung mit dem Roboter und einer dynamischen Visualisierung der Risikoberieche erstellt werden. Nach dem Durchführen (i.d.R.) mehrerer Simulationsdurchläufe können im MRK-Bericht Aussagen zu folgenden Auswertungen getroffen werden:

  • Auslastung Mensch - Roboter
  • auftretende Kollisionen (Sind diese entsprechend dem gewählten Interaktionslevel/Betriebsmodus zulässig? Falls ja, überschreiten sie die Grenzwerte gemäß DIN ISO/TS 15066?)
  • Risikobereiche/Quetschstellen gemäß DIN ISO/TS 15066
  • Geschwindigkeiten und Arbeitshöhen des Roboter

Zum Vergrößern klicken


KoMPI

Technische Universität Dortmund

Institut für Produktionssysteme

 

Ruhr-Universität Bochum

Lehrstuhl für Produktionssysteme

 

SafeMate

Leibniz Universität Hannover

Institut für Fabrikanlagen und Logistik

 

Leibniz Universität Hannover

Institut für Montagetechnik

 



Förderhinweis

Diese Forschungs- und Entwicklungsprojekte (KUKoMo 02P15A02x, KoMPI 02P15A06x, SafeMate 02P15A08x) wurden durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.