Roboterautomation: So entsteht eine Roboterzelle in Ihrer Fabrik

In vielen Fabriken wird die Entscheidung "wir holen uns einen Roboter" so besprochen, als ginge es um den Kauf eines Roboterarms. Ein Roboterautomationssystem, das in der Produktion tatsächlich läuft, besteht jedoch aus einem Bildverarbeitungssystem, das das Teil erkennt, einem Greifer, der es hält, Software, die die Bewegung plant, einer Zuführung, die das Teil in die Zelle bringt, und Sicherheitstechnik, die Menschen schützt. Der Roboter ist nur ein Teil davon. In diesem Beitrag erklären wir, wo die Roboterautomation innerhalb der Fabrikautomatisierung steht, woraus eine Roboterzelle besteht, welche Aufgaben sich für Roboter eignen und worauf Sie bei der Bewertung von Anbietern achten sollten.

Fabrikautomatisierung und Roboterautomation: der Unterschied

Fabrikautomatisierung ist ein weiter Begriff: SPS-gesteuerte Maschinen, Förderbänder, Sensoren und Überwachungssoftware wie SCADA und MES gehören dazu. Die meisten dieser Systeme sind dafür ausgelegt, eine feste Aufgabe schnell zu wiederholen, und brauchen bei einem Produktwechsel eine mechanische Umstellung.

Roboterautomation ist die flexible Ebene der Fabrikautomatisierung. Da der Roboter per Programm gesteuert wird, kann dieselbe Zelle mit unterschiedlichen Teilen, Stapelmustern oder Aufgaben arbeiten. Die Quelle dieser Flexibilität ist meist nicht der Roboter selbst, sondern die Bildverarbeitung und Software, die ihn führen.

Woraus besteht eine Roboterzelle?

Komponente	Aufgabe	Was die Auswahl bestimmt
Roboter	Führt die Bewegung aus: Industrieroboter oder Cobot	Traglast, Reichweite, Taktzeit, ob er sich den Raum mit Menschen teilt
Bildverarbeitung	Erkennt Position, Lage oder Fehler des Teils	Ob Teile geordnet oder chaotisch ankommen, ob 2D oder 3D nötig ist
Greifer oder Roboterhand	Greift und setzt das Teil ab	Gewicht, Oberfläche, Empfindlichkeit und Variantenzahl der Teile
Software	Setzt Bilddaten in Roboterbewegung um, plant die Bahn, behandelt Fehler	Wer programmiert, wie viel Aufwand ein Produktwechsel bedeutet
Zu- und Abführung	Wie Teile in die Zelle kommen und sie verlassen: Förderband, Palette, Behälter	Passung zur bestehenden Linie und zum Staplerverkehr
Sicherheit	Schutzzaun, Türverriegelung, Laserscanner, Not-Halt	Risikobeurteilung und Bedienerzugang zur Zelle

Projekte scheitern selten an der Roboterwahl, sondern an den unteren Zeilen dieser Tabelle. Kommen Teile ungeordnet an, trägt die Bildverarbeitung die eigentliche Engineering-Last; sind die Teile vielfältig, der Greifer; wechseln die Produkte häufig, die Software. Die Greiferseite behandeln wir ausführlich in unserem Vergleich Greifer oder Roboterhand.

Welche Aufgaben eignen sich für Roboterautomation?

Aufgaben, die sich wiederholen, messbar sind und für Menschen schwer oder riskant sind, sind natürliche Kandidaten. Diese Anwendungen sehen wir in der Praxis am häufigsten:

Palettieren und Depalettieren: Kartons und Säcke auf Paletten stapeln oder davon abnehmen (Roboter-Palettierung).
Maschinenbeschickung: CNC-Maschinen und Pressen be- und entladen (Automatisierung der Maschinenbeschickung).
Griff in die Kiste (Bin Picking): chaotisch liegende Teile mit 3D-Bildverarbeitung einzeln entnehmen (3D Bin Picking).
Schweißen: Nähte, die reproduzierbare Qualität erfordern (Roboterschweißsysteme).
Pick and Place und Verpacken: Produkte von einer Linie nehmen und in Karton, Tray oder auf eine andere Linie legen.
Visuelle Qualitätskontrolle: Stationen, an denen eine Kamera den Fehler erkennt und ein Roboter das fehlerhafte Teil aussortiert (Auswahl einer Prüfkamera).

Fünf Kriterien für die Wahl der ersten Anwendung beschreiben wir in Wohin gehört der erste Roboter in der Fabrik?

Feste Zelle oder bildgeführte flexible Zelle?

Kommt das Teil immer an derselben Stelle und in derselben Lage an, kann der Roboter zwischen geteachten Punkten fahren. Das ist der einfachste und günstigste Aufbau. In vielen Fabriken sieht die Realität anders aus: Teile liegen durcheinander in Behältern, Kartons kommen in verschiedenen Größen, die Produktfamilie wechselt von Woche zu Woche.

Dann werden entweder Vorrichtungen und mechanische Zuführungen ergänzt, um die Teile zu ordnen, oder der Roboter bekommt Bildverarbeitung. In einer bildgeführten Zelle misst die Kamera die Lage des Teils in jedem Zyklus neu, und der Roboter plant seine Bewegung danach. Mechanisches Ordnen wird mit jeder neuen Variante teurer; in einer bildgeführten Zelle wird ein neues Produkt oft in der Software angelegt. Wann 2D und wann 3D nötig ist, vergleichen wir in einem eigenen Beitrag.

Wohin fließen die Kosten von Roboterautomationssystemen?

Der häufigste Fehler beim Angebotsvergleich ist, nur auf den Roboterpreis zu schauen. Die Gesamtkosten umfassen Greifer, Vorrichtungen, Bildverarbeitung, Sicherheitstechnik, Zuführmechanik, Software und Inbetriebnahme, und zusammen übersteigen diese Posten in vielen Projekten den Roboterpreis. Die Aufschlüsselung finden Sie in Wo liegen die wahren Kosten der Roboterautomation?

Auch bei der Amortisation zählen nicht nur eingesparte Arbeitsstunden. Schichtanzahl, weniger Ausschuss, Arbeitssicherheit und die schwierige Besetzung belastender Arbeitsplätze verändern das Ergebnis oft deutlich.

Wie bewertet man Anbieter für Roboterautomation?

Einige grundlegende Fragen helfen bei der Auswahl:

Hat der Anbieter eine ähnliche Anwendung bereits in der Praxis umgesetzt?
Bietet er einen Test (PoC) mit Ihren echten Teilen und einem schriftlichen Erfolgskriterium an?
Ist er an eine Roboter- oder Kameramarke gebunden, oder wählt er die Hardware nach der Anwendung?
Wem gehört die Software, und wer greift bei einem Produktwechsel ein?
Wie werden Service und Ersatzteile nach der Inbetriebnahme sichergestellt?

Jedes dieser Kriterien erläutern wir mit Beispielen in Automatisierungsunternehmen auswählen.

So arbeitet MIS Automation

Bei MIS Automation sind wir auf die Bildverarbeitungs- und KI-Seite von Roboterautomationsprojekten spezialisiert. Roboter- und Kameramarke wählen wir nach den Anforderungen der Anwendung und arbeiten mit Marken wie FANUC, ABB, KUKA und Yaskawa. Unsere Projekte beginnen mit einem Pilot mit echten Teilen.

MIS-PICK: robotergestütztes Kommissionieren, Platzieren und Sortieren mit 3D-Bildverarbeitung und KI. ±0,2 mm Genauigkeit und Einrichtung per Drag-and-Drop ohne Roboterprogrammierung.
MIS-INSPECT: Deep-Learning-basierte visuelle Fehlererkennung, integriert mit SPS, SCADA und MES.
MIS-TOUCH: taktile Roboterhand mit 508 Drucksensoren, die empfindliche und wechselnde Teile präzise greift.

Nächster Schritt

Wenn Sie in Ihrer Fabrik eine Aufgabe sehen, die sich für Roboterautomation eignet, teilen Sie uns Ihr Teil und Ihre Zieltaktzeit mit, und wir prüfen die Machbarkeit gemeinsam. Starten Sie ein Projektgespräch.