Robotik im Lebensmittelbereich: Hygiene und Humanisierung

Beispielhafte Robotik-Projekte im Bereich der Lebensmittelindustrie standen im Mittelpunkt eines Workshops, den das Bremer Centrum für Mechatronik (BCM) und das Institut für Automatisierungstechnik (IAT) am 8. Mai 2014 in der Handelskammer Bremen ausgerichtet haben. Die Veranstaltung war Teil des Projekts Assistenzrobotik, das vom BCM gemeinsam mit seinem Mitgliedsinstitut IAT im Rahmen der Bremer Weiterbildungsinitiative Robotik angeboten wird.

Ziel der Initiative ist es, kleine und mittlere Unternehmen zum Einsatz von Robotiksystemen zu motivieren, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen. Im Rahmen des Projekts Assistenzrobotik ist die Entwicklung und Pilotierung einer Grundlagenschulung vorgesehen. Darauf aufbauend werden stärker anwendungsorientierte Schulungen für die Lebensmittelindustrie und die Gesundheitswirtschaft konzipiert.

Michael Thomas vom Institut für Automatisierungstechnik (IAT) erklärte die Inhalte der Robotik-Schulungen für die Lebensmittelindustrie.

Michael Thomas vom Institut für Automatisierungstechnik (IAT) erklärte die Inhalte der Robotik-Schulungen für die Lebensmittelindustrie.

 

Erste Grundlagenschulung erfolgreich absolviert

Der erste Durchgang der Grundlagenschulung wurde bereits durchgeführt: Innerhalb von drei Tagen erhielten die Teilnehmer wichtige Einblicke in die Historie der Robotik („Wir wollen zeigen, dass das Thema nicht brandneu ist – und kein Hexenwerk“, erklärte Michael Thomas vom IAT) sowie den Aufbau, die Sicherheit und die Funktionsweise der Maschinen. Hinzu kam eine umfassender Praxisanteil: Während vormittags die Theorie auf dem Programm stand, wurde nachmittags direkt mit den Anlagen gearbeitet. Dabei wurden bereits einfache Anwendungen demonstriert.

Ein vierter – nicht verpflichtender – Tag wurde der Schulung hinzugefügt, damit die Teilnehmer sich noch einmal intensiv mit den Referenten über mögliche Projekte im eigenen Betrieb austauschen können.

Modulare Weiterbildung für Ingenieure geplant

BCM-Geschäftsleiter Dr. Holger Raffel stellte unterdessen ein weiteres Projekt vor, das auf diesem und weiteren Vorhaben der Weiterbildungsinitiative aufbaut: eine modulare Weiterbildung für Ingenieure an der Universität Bremen. Unternehmen, die Robotik-Know-how aufbauen wollen, können ihre Mitarbeiter dort in den drei Modulen „Robotik-Grundlagen“, „Industrielle Automatisierungstechnik“ sowie „Einführungsstrategien und Wirtschaftlichkeitsanalysen“ schulen lassen.

Verzahnt wird diese Ausbildung mit einem individuellen Praxismodul aus den Anwendungsfeldern Assistenz-, Service-, Industrie- und Leichtbaurobotik oder Logistik.
Darüber hinaus können Praxisprojekte aus dem eigenen Unternehmen in die Weiterbildung integriert werden.

Dr. Holger Raffel (Bremer Centrum für Mechatronik) stellte eine modulare Robotik-Weiterbildung für Ingenieure an der Universität Bremen vor.

Dr. Holger Raffel (Bremer Centrum für Mechatronik) stellte eine modulare Robotik-Weiterbildung für Ingenieure an der Universität Bremen vor.

 

Ausgefeiltes System für die Verpackung unterschiedlicher Lebensmittel

Konkrete Einblicke in die Praxis der Lebensmittelindustrie brachten drei Präsentationen beim Workshop in der Handelskammer. Rolf Peters (Ingenieurbüro Peters) hat bereits 1993 die ersten Roboter installiert – damals ging es um die Abfüllung von Reissäcken auf Euro-Paletten. Die Anlage laufe noch immer, betonte er – mehr als 20 Jahre später.

Die Verpackung von Pralinen habe sich dagegen schwieriger dargestellt. Diese müssen nicht nur äußerst schonend gegriffen werden, um keine Spuren zu hinterlassen, sondern sie müssen auch in die elastischen Verpackungen eingefügt werden. Während der Mensch hier schnell in der Lage ist, genau den richtigen Druck zu ermitteln und anzuwenden, hüpfen die Pralinen beim Roboter gerne wieder aus der Form oder gelangen erst gar nicht hinein.

Mehr Hygiene bei der Cheeseburger-Verarbeitung

Peters hat gemeinsam mit 30 weiteren Unternehmen bereits vor mehreren Jahren die „Robotik-Pack-Line“ entwickelt, in der zahlreiche unterschiedliche Maschinen miteinander verknüpft werden können, um ein Produkt fertig zu verpacken. Im Film zeigte er die automatisierte Zusammenstellung und Verpackung von Cheeseburgern: Zunächst werden alle Bestandteile hinzugefügt, vom Brötchen über das Fleisch und den Käse bis zum Ketchup, anschließend wird der Burger qualitätsgeprüft, luftdicht eingeschweißt, etikettiert, in Kartons verpackt und palettiert.

Vorteil der Prozedur: Sie nimmt nicht nur langweilige, ständig wiederkehrende Handgriffe am Fließband ab, sondern sie sorgt auch für größere Hygiene, denn die Lebensmittel geraten nicht mit menschlichen Händen in Kontakt. Die Anlage reinigt sich sogar selbst.

Dass trotz dieser vorhandenen Möglichkeiten noch immer sehr wenig Robotertechnik in der deutschen Lebensmittelwirtschaft zum Einsatz kommt, kann Peters nicht nachvollziehen: „Es ist erschreckend, wie weit wir in dieser Branche gegenüber anderen Ländern zurückliegen.“ Die kleinen und mittleren Unternehmen trauten sich die Robotik oft nicht zu. Hinzu komme, dass Produktionshelfer meist sehr wenig verdienen. So dauere es länger, bis sich die Anschaffung eines Roboters rentiere.

Es fehlt an „Dolmetschern“

Die Ecoma Maschinenbau GmbH aus Weyhe errichtet Sondermaschinen und Anlagen für den Food- und Petfood-Bereich, vorwiegend auf regionaler Ebene, aber auch für internationale Kunden. Der größte Einzelauftrag umfasste laut Geschäftsführer Georg Thamm bisher 3,5 Millionen Euro.

Als Beispiel für den Robotikeinsatz im Food-Bereich zeigte Thamm eine Palettieranlage zur Sortimenterstellung mit Knickarmrobotern. Sie wird eingesetzt, um Teepackungen in Kisten zu verpacken, wobei sie jeweils zwölf Packungen greift, präzise in die Kartons setzt und sich bei Bedarf eine neue Kiste nimmt.

Thamm berichtete, dass es für den Einsatz derartiger Maschinen „Dolmetscher“ brauche, die mit den Robotern kommunizieren können. Davon gebe es noch zu wenige. Sein Wunsch sei es daher, dass Roboter bedienungsfreundlicher werden, ähnlich wie Werkzeugmaschinen.

Roboter „artgerecht halten“

Darüber hinaus brauche der Roboter mehr Platz als ein Mensch, wenn er sein volles Potenzial ausschöpfen soll: „Er ist am schnellsten, wenn er artgerecht eingesetzt wird.“ Denn es sei wie beim Auto – die Herstellerangaben bezüglich der Leistungsfähigkeit bezögen sich immer auf die idealen Bedingungen. Thamm riet dazu, Roboter bei der Anschaffung auf die entscheidenden Funktionen zu begrenzen, weil sie dadurch erschwinglicher werden und sich schneller rentieren. Allerdings – so gaben andere Referenten zu bedenken – wird dadurch meist auch auf Flexibilität verzichtet und die zukünftige Einsatzmöglichkeit eingeschränkt.

Darüber hinaus nannte Thamm weitere Punkte, die vor dem Einsatz eines Roboters bedacht werden sollten:

  • Besteht eine gesundheitliche Belastung für Mitarbeiter, z.B. durch Arbeiten in gekühlten Räumen, die ein Roboter reduzieren kann?
  • Müssen Kundenanforderungen berücksichtigt werden und besteht mit dem Roboter die Möglichkeit, darauf flexibel zu reagieren?
  • Wie wird die Logistik vor und hinter dem Roboter geregelt? Damit die Vorteile optimal zum Tragen kommen, müssen beispielsweise die Materialien immer rechtzeitig bereitgestellt werden.
  • Können die Objekte, die der Roboter bearbeiten soll, überhaupt gegriffen werden?
  • Wie schnell soll sich die Anlage amortisieren? Die Erwartungshaltung sei oft übertrieben kurz („ein Dreivierteljahr“), berichtete Thamm aus der Praxis. Dabei müssten auch die gesamten Kosten des Systems im Blick behalten werden, also nicht nur der Roboter selbst, sondern beispielsweise auch die Greifer und die Programmierung.

Abraham-Schinken kompakt gefaltet

Es muss nicht von Anfang an die perfekte Lösung sein, wie das Praxisbeispiel von Christoph Tiedeken (Firmen Bell Deutschland und Tiedeken Software & more) zeigte. Das Unternehmen Abraham, das für seinen Schinken bekannt ist und 2012 in der Bell Deutschland GmbH aufging, wollte 2008 eine Lösung zum automatisierten Falten von Aufschnittspackungen einsetzen. Das erste Gerät, in Skandinavien erworben, arbeitete noch nicht einwandfrei, allerdings ging die Nachfrage nach gefalteten Aufschnittspackungen trotzdem steil nach oben.

Dieses Wachstum hielt an, sodass im Laufe der Zeit drei weitere Maschinen gekauft wurden, die immer leistungsstärker konzipiert waren. Gemeinsam falten sie inzwischen 166 Packungen pro Minute. Das erste Gerät wurde mittlerweile außer Dienst genommen und an die Verarbeitung per Hand – wie im ersten Jahr – denkt inzwischen niemand mehr.

Anlage per Smartphone bedienen

Ein Vorteil der neuen Maschinen ist unterdessen, dass sie aus der Ferne gewartet werden können. Wenn ein Problem auftritt, kann Tiedeken einen schnellen Einblick bekommen, ohne selbst vor Ort sein zu müssen, und die nötigen Maßnahmen in die Wege leiten. Sein Ziel ist es, dass auch die zuständigen Mitarbeiter die Anlage irgendwann mit einem Smartphone bedienen können, denn den Umgang mit diesen Geräten ist inzwischen fast jeder gewohnt.

In der anschließenden Diskussion ging es um die Anwendungsfälle der Teilnehmer. Dabei zeigte sich, dass es hilfreich sein kann, wenn ein Mitarbeiter den Roboter in seinem Tätigkeitsfeld „adoptiert“. Wenn sich eine Position für die Maschine verantwortlich fühlt und auch Spaß an der Bedienung hat, beschleunigt sich das Lerntempo und die möglicherweise auftretenden Probleme werden früher erkannt. „Der Mitarbeiter hört, wenn die Maschine niest“, formulierte es Georg Thamm.

Weitere Informationen

Weitere Veranstaltungen zum Thema Assistenzrobotik befinden sich in der Vorbereitung. Eine aktuelle Terminübersicht über die Weiterbildungsinitiative Robotik gibt es hier:
www.robotik-weiterbildung.de/weiterbildungen

Automatische Terminbenachrichtigungen gibt es per Newsletter:
www.robotik-weiterbildung.de/newsletter