SuperRobo to the rescue

NEW BUSINESS Guides - AUTOMATION GUIDE 2022
Die Robotik hat einen immer größeren Anteil an der Entwicklung der Weltwirtschaft. © Adobe Stock/phonlamaiphoto

Die Roboterdichte weltweit steigt stetig. Das hat auch damit zu tun, dass die Anwendbarkeit der „automatisierten Helfer“ auf viele neue Gebiete erweitert wird ...

... Außerdem ist ihre Arbeitskraft dringend nötig, um drängende gesellschaftliche, politische und globale Probleme anzupacken.

Deutschland ist Europameister: Die Roboterdichte – also die Zahl der Industrieroboter pro 10.000 Mitarbeiter – ist laut dem World Robotics 2021 Report der International Federation of Robotics (IFR) im Jahr 2020 auf einen neuen Rekord von 371 Einheiten gestiegen. Mit insgesamt 230.600 Einheiten hat Deutschland einen Anteil von 38 Prozent am gesamten operativen Industrieroboterbestand in Europa.

Roboterdichte ist wichtige Kennzahl
„Die Roboterdichte ist eine sehr wichtige Kennzahl, um die Unterschiede im Automationsgrad verschiedener Volkswirtschaften nachzuvollziehen“, sagt Milton Guerry, Präsident der International Federation of Robotics. Weltweit hat sich die durchschnittliche Roboterdichte innerhalb der vergangenen fünf Jahre fast verdoppelt und stieg 2020 auf 126 Einheiten pro 10.000 Mitarbeiter (2015: 66 Einheiten).

Aufgeschlüsselt nach Regionen beträgt die durchschnittliche Roboterdichte in Westeuropa 242 Einheiten, in Nordamerika 167 und in Asien/Australien 134. Die fünf weltweit automatisiertesten Länder sind: Südkorea, Singapur, Japan, Deutschland und Schweden. Damit liegen die deutschen Nachbarn deutlich über dem globalen Durchschnitt von 126 Robotern und sind ähnlich aufgestellt wie andere ­EU-Länder, etwa Spanien (203 Ein­heiten), Österreich (205) oder die Niederlande (209 Einheiten). EU-Mitglieder wie Schweden (289 Einheiten), Dänemark (246 Einheiten) oder Italien (224 Einheiten) erreichen dagegen durch den Einsatz von Industrierobotern einen deutlich höheren Automatisierungsgrad.

Großbritannien liegt als einziges G7-Land mit einer Roboterdichte von 101 Einheiten unter dem Weltdurchschnitt (126 Einheiten) und belegt damit Platz 24. Der Trend zeigt aber auch hier nach oben: Vor fünf Jahren lag die Roboterdichte im Vereinigten Königreich noch bei 71 Einheiten. Die Abwanderung ausländischer Arbeitskräfte nach dem Brexit hat die Nachfrage nach Robotern im Jahr 2020 erhöht.

Diese Entwicklung dürfte sich in naher Zukunft fortsetzen. Die Modernisierung des verarbeitenden Gewerbes wird von der Regierung durch einen massiven Steueranreiz, die „Super Deduction“, gefördert: Von April 2021 bis März 2023 können Unternehmen 130 Prozent Kapitalfreibetrag als Steuer­erleichterung für Investitionen in Anlagen und Maschinen geltend machen.

Asien liegt vorn
Weltweit gesehen entwickelt sich China am dynamischsten: Aufgrund der sehr starken Installationszahlen stieg die Roboterdichte von 49 Einheiten im Jahr 2015 auf 246 im Jahr 2020. Damit rangiert China heute weltweit auf Platz neun – ein großer Sprung im Vergleich zu Platz 25, den das Reich der Mitte noch vor fünf Jahren innehatte.

Asien ist zudem die Heimat des Landes mit der weltweit höchsten Roboterdichte: Südkorea hält diese Position seit 2010. Das Land übertrifft den globalen Durchschnitt mit 932 Einheiten um das Siebenfache. Seit 2015 stieg die Roboterdichte jedes Jahr um durchschnittlich zehn Prozent. Mit seiner international erfolgreichen Elektronik­industrie und der starken Automobilindustrie hat die koreanische Wirtschaft zwei Branchen, die zu den größten Abnehmern für Industrieroboter zählen.

Japan liegt vor Singapur (605 Einheiten) weltweit an dritter Stelle: Im Jahr 2020 wurden in der verarbeitenden Industrie 390 Roboter pro 10.000 Beschäftigte installiert. Nippon ist der weltweit führende Hersteller von Industrierobotern: Die Produktionskapazität der japanischen Zulieferer erreichte im Jahr 2020 174.000 Einheiten. Die japanischen Hersteller liefern heute 45 Prozent des weltweiten Angebots.

Die Roboterdichte in den USA stieg von 176 Einheiten im Jahr 2015 auf 255 Einheiten im Jahr 2020. Das Land liegt damit weltweit an siebenter Stelle – noch vor Taiwan (248 Einheiten) und China (246 Einheiten). Die Modernisierung der heimischen Produktionsanlagen hat den Roboterabsatz in den Vereinigten Staaten angekurbelt. 

Roboter für mehr Nachhaltigkeit
Der Einsatz von Industrierobotern trägt wesentlich zur Erreichung von Dekarbonisierungszielen bei, beispielsweise in der kosteneffizienten Produktion von Solarzellen und beim weiteren Übergang zu Elektrofahrzeugen. Mehrere Automobilhersteller kündigten bereits Investitionen an, um ihre Fabriken für neue Fahrzeugmodelle mit Elektroantrieb auszurüsten oder die Kapazitäten für die Batterieproduktion zu erhöhen. Diese Großprojekte werden in den kommenden Jahren die Nachfrage nach Industrierobotern weiter steigern, ist man seitens der IFR überzeugt.

So spielt die Robotik auch bei der Erreichung der von den Vereinten Nationen aufgestellten Ziele für nachhaltige Entwicklung – die sogenannten Sustainable Development Goals (17 SDG) – eine wichtige Rolle. 

„Der Einsatz von Robotik bietet wichtige Chancen, die Nachhaltigkeitsziele der UN konkret umzusetzen“, sagt IFR-Präsident Guerry. „Wir unterstützen die Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung, und es gibt bereits fantastische neue Möglichkeiten, wie Roboter dabei helfen, Ressourcen zu sparen und grüne Technologien der Zukunft zu produzieren.“

„Robotik und Automation sind Schlüsseltechnologien auf dem Weg zu einer nachhaltigen Ressourcennutzung“, ist auch Susanne Bieller, Generalsekretärin der IFR, überzeugt. „Intelligente Automatisierung senkt die Produktionskosten: In der E-Mobilität ist dies beispielsweise ein entscheidender Faktor, um der Batterietechnologie zum Durchbruch zu verhelfen oder die Brennstoffzellenproduktion für Wasserstoff als Alternative zu fossilen Energien zu fördern. Gleichzeitig reduziert die hocheffiziente Produktionstechnik den CO₂-Ausstoß.“

Saubere Energie, industrielle Innovation und nachhaltige Landwirtschaft sind drei Beispiele, die zeigen, wie der Einsatz von Robotern dazu beiträgt, diese UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung zu erreichen:

Saubere Energie (SDG 7 der UN)
Die schrittweise Abkehr von fossilen Brennstoffen macht Solarthermie und Strom zu Energien der Zukunft: Bis 2050 wird die mit Sonnenkollektoren hergestellte Energie etwa ein Drittel des weltweiten Strombedarfs decken – so die Prognose der Internationalen Energieagentur. Auf Wärmenutzung entfällt die Hälfte des weltweiten Energie­bedarfs. Um mit dieser boomenden Kundennachfrage Schritt zu halten, müssen Photovoltaik- und Solarthermie-Anlagen jedoch in deutlich größeren Stückzahlen produziert werden.

Roboter werden inzwischen eingesetzt, um Produktionslinien für grüne Technologie zu automatisieren. Das schwedische Solarenergie-Unternehmen Absolicon hat beispielsweise ein System entwickelt, mit dem Sonnenenergie eine breitere Anwendung in der Industrie finden wird: Ein neuartiger Parabolspiegel bündelt die Sonneneinstrahlung und wandelt sie in Dampf um, der mit Temperaturen von bis zu 160 Grad für den Einsatz in der industriellen Produktion geeignet ist. Dampf und Wärme wird praktisch in allen Industrien für Produktionsprozesse benötigt. Das Emissionseinsparungspotenzial der grünen Technik ist enorm: Jeder Quadratmeter eines solchen thermischen Kollektors erzeugt das Energieäquivalent von 100 Litern Öl. 

Die Automatisierung mit zwei ABB-Robotern hat die Produktion im Absolicon-Werk in Härnösand drastisch erhöht. Während das Unternehmen vorher mit manuellen Produktionsmethoden am Tag nur drei Solarkollektoren herstellte, hat die neu installierte Roboterlinie nun die Kapazität erreicht, um alle sechs Minuten einen neuen Kollektor herstellen zu können.

Industrielle Innovation (SDG 9 der UN)
Das Reparieren und Runderneuern von Robotern ist eine erfolgreiche Strategie für Roboterher­steller und deren Kunden, um Kosten und Ressourcen zu sparen. Hintergrund ist die sehr lange Nutzungsdauer für einen Industrieroboter von bis zu 30 Jahren. In der Konstruktion möglichst wenige Teile zu verwenden, um damit von Anfang an das Risiko künftiger Ausfälle zu verringern, ist ein wichtiger erster Schritt dieser Philosophie. Um den Kunden langfristige Reparaturen anbieten zu können, ist zudem die Vorhaltung von Ersatzteilen eine Herausforderung.

Der japanische Roboterhersteller Fanuc betreibt beispielsweise in Luxemburg ein Zentrallager für Europa, in dem eine enorm große Anzahl von Ersatzteilen ortsnah vorrätig gehalten wird. Das Lager hat die Größe eines Fußballfelds und ver­fügt über 600.000 Ersatzteile auf Lager. Ersatz­teile zum Kunden zu transportieren und die Maschine vor Ort zu reparieren, ist oft ressour­ceneffizienter, als neue Maschinen herzustellen und zu versenden. Schließlich kostet jede Stunde Maschinenstillstand den Kunden Geld. Hersteller wie Fanuc, KUKA oder Yaskawa betreiben aus diesem Grund alle spezielle Reparaturzentren, in denen Tausende von Industrie­robotern überholt und für ein zweites Leben ausgerüstet werden.
 
Intelligente Landwirtschaft (SDG 2 der UN)
In der Landwirtschaft machen neue Feldroboter den Einsatz von Herbiziden überflüssig. Die mobilen Helfer fahren die Reihen auf den Anbauflächen auf und ab. Ausgestattet mit Kameras und KI-Software sind sie in der Lage, Unkraut gezielt zu lokalisieren und mit einem Laserstrahl zu verbrennen. Mit der neuen Technologie wird nicht nur der Einsatz von chemischen Unkrautvernichtern vollständig ersetzt, sondern Biobauern haben damit auch eine Alternative für ein ähnliches Verfahren, das „Abflammen“, bei dem Propanbrenner zur Unkraut­bekämpfung eingesetzt werden. Das Abflammen konnte ohnehin nur vor der Aussaat erfolgen, da zu einem späteren Zeitpunkt die Nutzpflanzen ebenfalls verbrannt würden. 

Das Fraunhofer EZRT-Forschungszentrum hat gemeinsam mit Partnern einen Agrarroboter mit Navigationstechnik für die Unkrautbekämpfung in Zuckerrübenfeldern ausgestattet und setzt dabei auf eine mechanische Methode. Der BlueBob 2.0 erledigt die Arbeit autonom, sodass die Landwirte ihre Zeit für Aufgaben mit höherer Wertschöpfung einsetzen können. Da die manuelle Unkrautbekämpfung eine sehr mühsame Tätigkeit für Menschen ist, trägt die neue Technologie auch zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen in der Landwirtschaft bei. Die Übernahme von schmutziger, repetitiver oder gefährlicher Arbeit ist eine Aufgabe, die alle Roboter sehr gut übernehmen können.

Top fünf Roboter-Trends 2022
Abseits von Nachhaltigkeitszielen steht die Entwicklung in der Robotik natürlich ebenfalls nicht still. Die IFR hat daher auch die fünf wichtigsten Trends, von denen die Robotik und Automation 2022 weltweit geprägt wird, identifiziert. „Der Einsatz von Robotik nimmt in traditionellen und auch ganz neuen Branchen zügig an Fahrt auf“, erklärt Milton Guerry und ergänzt: „Immer mehr Unternehmen erkennen die zahlreichen Vorteile, die Robotik und Automation für ihr Geschäftsmodell bietet.“

1. Roboter in neuen Einsatzfeldern
Die Automation mit Robotern erreicht inzwischen Einsatzbereiche, die noch relativ neu sind. Angetrieben vom Verbraucherverhalten versuchen Unternehmen, die steigende Nachfrage nach personalisierten Produkten und Lieferungen zu bedienen. Insbesondere im elektronischen Handel löste die Pandemie eine konjunkturelle Revolution aus, und der E-Commerce dürfte auch 2022 weiter zulegen. Weltweit sind heute Tausende von Robotern installiert, die es vor fünf Jahren in diesem Segment noch gar nicht gab.

Um dem Arbeitskräftemangel entgegenzuwirken, beschäftigen sich jetzt Chefetagen mit Automationsmöglichkeiten, die das bisher noch nicht getan hatten. Auf Servicekräfte angewiesenen Unternehmen – beispielsweise in der Gastronomie und im Einzelhandel – können offene Stellen immer häufiger nicht besetzen. Diese Branchen werden daher voraussichtlich verstärkt in automatisierende Lösungen investieren, um die Bedürfnisse ihrer Kunden zu erfüllen. Relativ neue Robotikkundenbranchen wie Liefer- und Logistikunternehmen, das Baugewerbe, die Landwirtschaft und viele andere profitieren zudem von den sich täglich weiterentwickelnden Technologien. 

2. Roboter einfacher zu handhaben
Die neuen Robotergenerationen lassen sich von den Nutzern einfacher bedienen. Der Trend geht zu Benutzeroberflächen, die mit einfachen Symbolen und einer geführten Programmierung arbeiten und so die vereinfachte Steuerung von Robotern möglich machen. Roboterhersteller und einige Drittanbieter bündeln zudem Hardwarepakete und Software, um die Implementierung zu erleichtern. Der Trend, komplette Ökosysteme anzubieten, schafft einen enormen Mehrwert, indem sich Aufwand und Zeit bis zur Inbetriebnahme deutlich reduzieren.

Darüber hinaus geht auch der Trend zu Low-Cost-Robotern mit einer einfachen Einrichtung und Installation einher – spezifische Anwendungen lassen sich teilweise schon vorkonfigurieren. Die Firmen bieten ihren Kunden Standardprogramme in Kombination mit Greifern, Sensoren und Steuerungen an. App-Stores haben für verschiedene Anwendungen fertige Programmroutinen im Angebot und unterstützen so den kostengünstigen Einsatz von Robotern.

3. Roboter und Menschen lernen dazu
Immer mehr Regierungen, Industrieverbände und Unternehmen erkennen die Notwendigkeit, frühzeitig in eine Grundausbildung für die nächste Generation von Robotern und Automatisierungssystemen zu investieren. Auf dem Weg zu datengesteuerten Produktionslinien wird der Schwerpunkt auf der Aus- und Weiterbildung liegen. Neben der internen Schulung von Mitarbeitern verbessern externe Bildungswege die Lernprogramme für Mitarbeiter. Roboterhersteller wie ABB, Fanuc, KUKA und Yaskawa verzeichnen in ihren Roboterkursen jedes Jahr zwischen 10.000 und 30.000 Teilnehmer in mehr als 30 Ländern.

Der Einsatz von Robotik hat das Potenzial, die Berufsbilder von Fabrikarbeitern zu verbessern. Wie die „Great Resignation“, also die jüngste große Kündigungswelle, in den USA gezeigt hat, wollen die Menschen ein modernes Arbeitsumfeld, in dem sie sich eine Karriere aufbauen können. Neue Ausbildungsmöglichkeiten durch die Robotik bilden eine Win-win-Strategie für Unternehmen und Arbeitnehmer gleichermaßen: Langweilige, schmutzige und gefährliche Aufgaben werden automatisiert, während die Menschen Schlüsselqualifikationen für den Industriearbeitsplatz der Zukunft erlernen und damit ihre Verdienstmöglichkeiten während ihrer gesamten Laufbahn erhöhen.

4. Roboter sichern die Produktion
Handelskonflikte und die Covid-19-Pandemie bedingen, dass Unternehmen die Produktion wieder näher an den Kunden rücken möchte. Probleme in der Lieferkette führen dazu, dass viele Betriebe „Nearshoring“ mithilfe von Automation als Lösung in Betracht ziehen.

Eine besonders aufschlussreiche Statistik aus den USA zeigt, wie die Automatisierung den Firmen hilft, geschäftliche Aktivitäten zu beflügeln: Nach Angaben der Association for Advancing Automation (A3) sind die Roboterbestellungen in den Vereinigten Staaten im dritten Quartal 2021 um 35 Prozent gegenüber dem gleichen Zeitraum im Jahr 2020 gestiegen. Mehr als die Hälfte der Aufträge kam dabei aus dem nicht-automobilen Sektor. Dieses Rekordwachstum erwirtschaftet nicht allein die Robotik – Bildverarbeitung, Bewegungssteuerung und Motoren nehmen ebenfalls stark zu.

„Die Pandemie mit den daraus resultierenden Engpässen in den Lieferketten und der Arbeitskräftemangel scheinen für viele Unternehmen der Anstoß gewesen zu sein, Investitionen in Robotik und Automation zu rechtfertigen“, sagt IFT-Generalsekretärin Bieller. „Firmen, die vorher schon länger über Schritte zur Automatisierung nachgedacht haben, sind jetzt unter den entscheidenden Ersten, die tatsächlich investieren.“

5. Roboter unterstützen digitale Automation
Für das Jahr 2022 und darüber hinaus sehen wir einen Schwerpunkt auf der Datennutzung als Steuerungsfaktor künftiger Fertigung. Die von automatisierten Prozessen intelligent erfassten Informationen werden von den Herstellern analysiert, um darauf basierend Entscheidungen zu treffen. Die Fähigkeit eines Roboters, durch KI zu lernen und Aufgaben zu teilen, können Unternehmen auch in neuen Umgebungen leichter einsetzen. Das reicht vom Bauwesen über Lebensmittel- und Getränkeverpackungsanlagen bis hin zu Gesundheitslabors.

Darüber hinaus wird künstliche Intelligenz in der Robotik immer ausgereifter und lernende Roboter zum Mainstream. Die Pilotphase hat die Branche bereits hinter sich gelassen, und wir können davon ausgehen, dass diese Technologien in diesem Jahr bereits in größerem Umfang eingesetzt werden. 

Die Robotik hat also einen immer größeren und wichtigeren Anteil an der Entwicklung der globalen Wirtschaft, aber auch an der Bekämpfung weltweiter Problemstellungen. Und seien wir uns ehrlich: Die Menschheit kann sich derzeit für jede Hilfe glücklich schätzen, die sie finden kann. Über fehlende Herausforderungen kann sie sich ganz sicher nicht beklagen. (RNF)


INFO-BOX
Über die IFR
Die International Federation of Robotics ist das Sprachrohr der weltweiten Robotik­industrie. IFR vertritt nationale Roboterverbände, Forschungseinrichtungen sowie Roboterhersteller aus mehr als 20 Ländern. Die IFR wurde 1987 als nicht gewinnorientierte Organisation gegründet.

www.ifr.org