Karakuri/LCA und Robotiklösungen flexibel kombinieren

Die Verbindung von Karakuri/LCA und Robotik eröffnet neue, dringend benötigte Möglichkeiten, wie das CETPM in seiner Zukunftsfabrik zeigt.

Herausfordernde Zeiten für die Industrie: So sind die Folgen der Corona-Pandemie nach wie vor ein Thema. Hinzu kommen aktuell besonders die hohen Energiekosten, aber auch langfristige Aufgaben wie die Dekarbonisierung, immer kleinere Losgrößen und kürzere Produktlebenszyklen spielen eine Rolle. Vollautomatisierung stellt hier keine Lösung dar. Stattdessen erfährt Karakuri/LCA (= Low Cost Automation) zunehmende Aufmerksamkeit. Diese Lean-Production-Methode verzichtet in der Regel auf Antriebe, Sensoren, Strom oder Druckluft. Stattdessen setzt sie auf Feder- und Schwerkraft sowie mechanische Prinzipien. Damit verbraucht sie keinen Strom, was aufgrund des aktuellen Strommixes den CO2-Ausstoß reduziert. Im Vergleich zu klassischer Automatisierung sind auch die Materialkosten deutlich geringer. Karakuri/LCA fußt auf dem Engagement und der Kreativität der Mitarbeitenden vor Ort, die entsprechende Lösungen bauen und flexibel optimieren.

Trotz aller Vorteile sind die Einsatzmöglichkeiten dieser Automatisierungsmethode begrenzt, etwa bei der Handhabung großer Lasten oder feinfühligen Manipulationen. Wenn man Karakuri/LCA allerdings mit Roboterlösungen für Cobots oder autonomen mobilen Robotern (AMR) kombiniert, entstehen faszinierende Synergien. Prof. Dr. Constantin May, Gründer und Academic Director des Weiterbildungsinstituts CETPM, beschäftigt sich intensiv mit dieser Thematik. In der Zukunftsfabrik des CETPM werden Anwendungen entwickelt, die das Potenzial für die Kombinationsmöglichkeiten von Karakuri/LCA und Robotik aufzuzeigen. Hierbei kommt, wie bei allen Anlagen dieser Art am CETPM, der Lean Production Systembaukasten von item zum Einsatz.

Vermittlung von Know-how für die Zukunft der Industrie

Vor seiner Zeit als Hochschuldozent war Professor May in Führungspositionen in der Automotive-Branche tätig, die ihn bis nach China führten. Dort machte er eine Erfahrung, die ihn bis heute prägt: „Es war beeindruckend, wie weit die chinesische Industrie damals schon war. Mir wurde bewusst, dass einiges zu tun ist, damit Deutschland als Hochlohnstandort weiterhin wettbewerbungsfähig bleibt.“ Das von ihm gegründete CETPM qualifiziert Mitarbeitende aus der Industrie durch Weiterbildungen auf Hochschulniveau, damit es selbstständig betriebliche Verbesserungen vorantreiben kann. All dies dient dem Ziel, den Erfolg der deutschen Industrie zu stärken und somit einen Beitrag zur Sicherung des hiesigen Wohlstands zu leisten.

Anwendungen für Karakuri/LCA bauen wir ausschließlich mit item. Das ist einfach das beste System. Wir arbeiten seit vielen Jahren erfolgreich mit item zusammen.

Zu den behandelten Themen der Veranstaltungen am CETPM gehören beispielsweise Operational Excellence, Lean Management, Six Sigma und eben auch Karakuri/LCA. Hier kooperiert das CETPM seit vielen Jahren erfolgreich mit item: Regelmäßig halten Professor Constantin May und Stefan Armbruster, Produktmanager und Lean-Experte bei item, ein gemeinsames Karakuri/LCA-Seminar. Gemeinsam wurden schon viele Spezialisten für Karakuri/LCA ausgebildet, die in ihren Unternehmen viel bewegt haben – im wahrsten Sinne des Wortes. „Anwendungen für Karakuri/LCA bauen wir ausschließlich mit item. Das ist einfach das beste System. Wir arbeiten seit vielen Jahren erfolgreich mit item zusammen. Vorher hatten wir ein anderes System, daher kann ich das anhand meiner Erfahrungen und aus ehrlicher Überzeugung heraus sagen“, betont Professor Constantin May.

Karakuri/LCA plus Roboterlösungen: Erfolgskombination für die Automatisierung

Aufgrund niedriger Anschaffungskosten, einfacher Programmierung und flexibler Implementierungsmöglichkeiten werden kollaborative Roboter (Cobots) immer beliebter. Hier kommt das Beste aus beiden Welten zusammen, wie Professor May betont: „Die Stärken des Cobots wie Ausdauer, Zuverlässigkeit und Wiederholgenauigkeit treffen auf das Entscheidungsvermögen, die Flexibilität und die Geschicklichkeit des Menschen.“ Diese Zusammenarbeit von Mensch und Maschine bewährt sich bereits seit einigen Jahren, wobei die Arbeit Hand in Hand eher nicht die Regel ist. Häufig nehmen Cobots den Mitarbeitern ergonomisch belastende Aufgaben oder monotone Arbeiten wie Palettierung und Maschinenbeschickung ab. Daher können sich ihre menschlichen Kollegen anderen Aufgaben widmen. Darüber hinaus gleichen entsprechende Roboterlösungen fehlende Kapazitäten infolge des Fachkräftemangels aus.

Durch die Kombination einer Roboterlösung mit Karakuri/LCA erfährt das Einsatzspektrum der Robotik eine deutliche Erweiterung – und umgekehrt. Das ist eine echte Win-win-Situation.

Bei Cobots sind die verfügbaren beziehungsweise nutzbaren Kräfte jedoch eingeschränkt, sodass zum Beispiel Kleinladungsträger nur begrenzt manipuliert werden können. „Durch die Kombination von Roboterlösungen mit Karakuri/LCA erfährt das Einsatzspektrum der Robotik eine deutliche Erweiterung – und umgekehrt. Das ist eine echte Win-win-Situation“, sagt Professor Constantin May. Dies zeigt eine Anwendung in der Zukunftsfabrik des CETPM. Hier werden den Besuchern zahlreiche Live-Beispiele für innovative Automatisierungslösungen geboten. Hierzu zählt jetzt auch besagte Anwendung, in deren Mittelpunkt ein Cobot aus der Modellreihe xArm von UFACTORY steht. Er bestückt Kleinladungsträger und löst durch das Drücken eines Schalters und eines Hebels sowie das Vorwärtsschieben eines Elements den An- und Abtransport aus. Nach dem Betätigen der jeweiligen Mechanismen läuft alles automatisch ab – dank Bestandteilen wie Schrägen, Rollen und einem Lift-System.

Autonome mobile Roboter (AMR) noch besser einsetzen

Neben Cobots gehören auch autonome mobile Roboter (AMR) zu den „Shootingstars“ der Automatisierung. Obwohl es durchaus Diskussionen hinsichtlich der Unterschiede von AGVs (Automated Guided Vehicles) und AMRs gibt, sind die Vorteile von AMRs eindeutig: Da sie nicht auf Markierungen angewiesen sind und sich durch Laserscanner eine Karte ihrer Umgebung erarbeiten, lassen sie sich schnell implementieren. Durch künstliche Intelligenz sind sie in der Lage, zwischen einem permanenten Hindernis (Regal) und einem temporären (z. B. Mensch) zu differenzieren und daraus eine Entscheidung abzuleiten. Entsprechend sind die in der Lage, Hindernisse gezielt zu umfahren. Mit entsprechenden Aufbauten versehen, leisten sie schon vielerorts wertvolle Dienste, etwa in der Intralogistik-Automatisierung. „AMR bieten also viele Vorteile. Durch die technische Entwicklung werden sie auch immer erschwinglicher“, sagt Professor May.

Falls mehrere Ladungsträger auf einem AMR gestapelt werden, können diese vom Karakuri/LCA-Gestell automatisch entstapelt werden. Somit vervielfacht sich entsprechend die Menge der in der Zeit transportierten Materialien.

Bisher transportieren viele AMRs häufig nur einen Ladungsträger. Zudem ist das Be- und Entladen aufwändig, da man für die Automatisierung Förderbänder, Roboterarme oder etwas Ähnliches benötigt. Hier stellt Karakuri/LCA ebenfalls die passende Lösung bereit: „Wir haben uns am CETPM überlegt, dass man die Mechaniken von Karakuri/LCA auch wunderbar nutzen kann, um AMR zu be- und entladen“, sagt Professor Constantin May. Die kinetische Energie des autonomen mobilen Roboters wird hier beispielsweise dafür genutzt, um Ladungsträger anzuheben, zu senken oder auszuladen. Kosten werden dabei nicht nur durch die im Vergleich zur klassischen Automatisierung deutlich geringeren Materialausgaben eingespart. Zusätzlicher Strom wird ebenfalls nicht benötigt – und somit auch weniger CO₂ freigesetzt. Falls mehrere Ladungsträger auf einem AMR gestapelt werden, können diese vom Karakuri/LCA-Gestell automatisch entstapelt werden. Somit vervielfacht sich entsprechend die Menge der in der Zeit transportierten Materialien. Dies eröffnet beachtliche Möglichkeiten, die neugierig auf zukünftige Entwicklungen am CETPM machen.

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