Nu zijn ook middelgrote en kleine bedrijven en ambachten aan de beurt! Sinds enkele jaren zien we steeds vaker mens-robot-samenwerking (MRS) binnen de Duitse middenstand. De International Federation of Robotics (IFR) verwacht dat in de toekomst niet alleen grote ondernemingen als de automobielindustrie, maar ook allerlei kleinere ondernemingen afhankelijk zullen zijn van robotica om concurrerend te kunnen blijven werken. Deze ontwikkeling werpt een aantal vragen op: welke mogelijkheden bieden de zogenoemde cobots, robotarmen die in collaboratief zij aan zij met de mens samenwerken, nu echt en hoe kunnen middenstandsbedrijven ze optimaal gebruiken? Tobias Wölk, Produktmanager Automatisierungstechnik & Aktive Bauelemente bij reichelt elektronik, legt uit hoe de grote verscheidenheid aan collaboratieve robotarmen nieuwe toepassingsmogelijkheden voor bedrijven bieden.
Waarom nu voor een robotarm kiezen
Fabrikanten bieden allerlei robotarmen aan, voor de meest uiteenlopende taken in middenstandsbedrijven. Voor minder dan vijfduizend euro zijn er al modellen verkrijgbaar die geschikt zijn voor eenvoudige Pick-and-Place-taken. Complexere toepassingen kunnen binnen de prijsrange van 25- tot 40-duizend euro worden gerealiseerd. Zelfs als de aanschaf en installatie van MRS-systemen kosten veroorzaken, genereren ze na een succesvolle implementatie ook inkomsten. Veel modellen zijn binnen een jaar rendabel en bieden ondernemingen de mogelijkheid om extra opdrachten aan te nemen.
Het implementatieproces en de bedienbaarheid zijn verder vereenvoudigd. Bij veel fabrikanten zijn robotarmen als Plug-and-Play-bouwpakketten verkrijgbaar, inclusief actuatoren, bedieningseenheden, controlepads en hubs voor kabelaansluitingen. Cobots voeren onaangename taken met een enorm verminderde foutmarge uit. Door het gebruik van robotarmen kan bovendien met een continu hoge kwaliteit worden geproduceerd, omdat deze geen door onoplettendheid veroorzaakte fouten maken en ook niet vermoeid raken. Dat zie je terug in de productiekosten, omdat er doorgaans minder uitschot is. De efficiëntie wordt verhoogd en er ontstaan nieuwe mogelijkheden voor innovatie en groei. Daardoor kan de Duitse middenstand voor internationaal concurrerende prijzen produceren.
Hoe collaboratieve robots uw bedrijf optimaliseren
Robotarme ondersteunen en ontlasten medewerkers bij taken die schadelijk voor de gezondheid, saai en repetitief zijn. Ze tillen zware lasten, voeren kwaliteitscontroles uit, verpakken producten, monteren of produceren, bewerken uiteenlopende oppervlakken (bijvoorbeeld spuiten of schuren) en automatiseren series experimenten in het laboratorium. Verbeteringen in de grijpertechnologie helpen de robots om een breed scala aan objecten veilig en efficiënt te hanteren, wat hun aanpassingsvermogen in verschillende werkomgevingen ten goede komt. Ze werken ook in gevaarlijke omgevingen, die voor mensen een hoog risico zouden inhouden. Daardoor kunnen de medewerkers zich op complexere taken concentreren.
Belangrijk is dat de collaboratieve robot steeds zeer nauw met de mens samenwerkt. Ze zijn zo ontworpen dat ze, anders dan industrierobots, geen afgeschermde werkruimte nodig hebben waarbinnen ze bewegen. Ze kunnen meestal bewegingen zoals die van de menselijke arm uitvoeren, of zijn afhankelijk van het aantal assen zelfs nog beweeglijker. Hierdoor kunnen ze zich flexibel in hun werkomgeving bewegen en nauwkeurige taken uitvoeren. Nieuwe beeldverwerkingstechnologieën, zoals RGB-D-camera’s, kunnen bijvoorbeeld visuele informatie in real-time interpreteren om complexe taken, zoals het plaatsen van componenten of het sorteren van objecten, foutloos uit te voeren. Ter ondersteuning daarvan komen er nieuwe sensortechnologieën bij, zoals bijzonder gevoelige tastsensoren of kracht-/momentsensoren. Deze zorgen dat robotarmen voorwerpen nog fijnmotorischer kunnen voelen en bewegen. Dat kwalificeert de helpers voor aanvullende toepassingsmogelijkheden en biedt ondernemingen de mogelijkheid om meer productie- of werkstappen te automatiseren.
Robotarmen voeren taken uit op basis van hun programmering en onderbreken dit programma ook kort zodra er een mens in hun buurt komt. Dankzij de voortdurende vooruitgang in sensortechnologieën kunnen ze hun omgeving exact waarnemen, menselijke bewegingen in real-time zien en daarop reageren. Zo kunnen bijvoorbeeld ultramoderne dieptecamera’s, die met LIDAR (Light Detection and Ranging) zijn uitgerust, de positie van objecten en mensen in de omgeving van de collaboratieve robot vastleggen en hun bewegingen volgen, zelfs wanneer een mens zijn bewegingen onverwacht verlangzaamt of stopt. Deze functie is bijzonder belangrijk in dynamische werkomgevingen, zodat de veiligheid van de medewerkers als hoogste prioriteit wordt gewaarborgd.
Besluitvorming en meetbare resultaten
Of de aanschaf van een collaboratieve robot lonend is, is afhankelijk van het inzetscenario van het betreffende bedrijf en de benuttingsgraad. Aangezien een cobot invloed op het hele bedrijf heeft, is een strategische afweging vooraf raadzaam, een afweging die verder gaat dan alleen een kostenbeschouwing. Doorslaggevende vragen zijn bijvoorbeeld:
Is er een zinvol inzetscenario? Wat wil de onderneming bereiken? Het doel zou bijvoorbeeld kunnen zijn om uitschot te verminderen en de kwaliteit te verhogen. Elk bedrijf wil uiteraard kosten besparen. Wanneer men dit heeft vastgelegd, moet ook de volgende vraag worden beantwoord:
Welke werkzaamheden kunnen de robotarmen uitvoeren en voor welke werkzaamheden worden de medewerkers dan vrijgemaakt?
Is het ook financieel lonend? Hiervoor bestaan verschillende uitgangspunten. De fabrikant Universal Robots geeft enkele methoden om de amortisatie te berekenen.
Werkbesparing: om de investering in een cobot te rechtvaardigen, berekent men de besparingen op arbeids- of stukskosten, maar niet met het doel om arbeidsplaatsen te verminderen, maar om vrije ruimte te creëren. Hiervoor zijn er voor de berekening twee verschillende uitgangspunten:
- bespaarde jaarlijkse arbeidsuren x standaardkosten per uur
- werkbesparing per eenheid (in uren) x standaardkosten per uur x jaarvolume
Besparen op nabewerking: cobots verbeteren de proces- en productkwaliteit, waardoor nabewerking vervalt en handmatige arbeid wordt bespaard. De berekening van de besparingen op uurbasis of als procentuele verlaging van de totale kosten is als volgt:
- bespaarde jaarlijkse uren voor nabewerking x standaardkosten per uur
- actuele kosten voor nabewerking x procentuele verlaging
Vermindering van uitschot: cobots verhogen de kwaliteit zo sterk, dat er minder producten worden weggegooid en er minder grondstoffen worden verspild. De berekening van de besparingen gebeurt op basis van de stukskosten of een algemene verbetering van de kwaliteit:
- percentage van de opbrengstverbetering x jaarlijks productievolume x standaard stukskosten
- jaarlijkse eenheden voorkomen uitschot x stukskosten
Verhoging van de productiecapaciteit: cobots voeren monotone en gevaarlijke taken uit, waardoor gekwalificeerde medewerkers nieuwe capaciteiten krijgen. Dat verhoogt de stabiliteit en maakt extra opdrachten mogelijk. Ter overweging: wat als het bedrijf zijn machines dankzij automatisering optimaal zou kunnen benutten of voorheen afgezegde opdrachten toch nog kon aannemen. Deze berekening luidt:
- stuks capaciteitswinst x gemiddelde verkoopprijs per stuk x standaard margepercentage
Als een onderneming of een bedrijf heeft besloten om een cobot aan te schaffen, geldt doorgaans deze regel: de aanvankelijk ontstane kosten voor aanschaf, installatie en inbedrijfname zijn ongeveer de aankoopprijs van de robot maal twee. En als er dan nog steeds twijfel bestaat, helpt misschien deze gedachte u verder: collaboratieve robots zijn uiterst flexibele, universele gereedschappen en kunnen gemakkelijk worden omgebouwd. Ze kunnen vele jaren lang continu op de juiste punten ondersteuning geven.
Waar de veelzijdige robotarmen worden ingezet
Als verpakkingsrobot
Het model UF XARM6 van UFACTORY is een voorbeeld van de manier waarop moderne cobots als alternatief voor traditionele industrierobots de efficiëntie bij het verpakken van levensmiddelen kunnen verhogen en bereide levensmiddelen van de lopende band in dozen verpakken. De robotarm pakt daarbij in elke beweging vijf pakjes tegelijkertijd en plaatst deze nauwkeurig in de klaarstaande doos. Daarbij ziet de arm ook wanneer de doos vol is en keert dan naar de eerste lege doos, die hij dan vult. Naast hem, zonder begrenzing of hek, neemt een medewerker de volle doos mee. De flexibele robotarm verlost de gekwalificeerde medewerkers van de monotone en repetitieve taak van het inpakken en maakt het mogelijk dat deze zich op andere werkzaamheden richten.
Als Pick-and-Place-robot
Het eerstvolgende kleinere model, de UF XARM6 Lite, is minder geschikt voor het op pallets stapelen van goederen, maar voor het grijpen en plaatsen van kleinere voorwerpen. Zo bereidt deze bijvoorbeeld in een praktijkcasus van Laserlux het printen van visitekaartjes en het graveren van logo’s in kunststof kaarten in grote aantallen voor. Het gebruik van de UF XARM6 Lite als Pick-and-Place-robotarm verhoogt niet alleen de productiesnelheid bij het printen, laseren en graveren, maar verbetert ook de kwaliteit van de eindproducten. Door minder uitschot en nauwkeurigere resultaten kan het bedrijf zijn prijzen verlagen en tegelijkertijd meer opdrachten aannemen. Dit biedt nieuwe mogelijkheden voor groei en concurrentievermogen binnen een dynamische markt.
Als schildershulp
Kunnen robots ook schilders bij hun werkzaamheden ondersteunen? De Berlijnse start-up Conbotics heeft een collaboratieve robot voor precies dit doel ontwikkeld. Een schilder heeft de schilderrobot uitgeprobeerd: de machine overtuigde in zijn tests volkomen in de categorieën snelheid, nauwkeurigheid en materiaalbesparing. De robot, die met het Airless-spuitproces zelfstandig wanden wit, verbruikte 20 procent minder verf dan een mens en werkte zonder pauzes. Het gebruik van de schilderrobot verhoogt niet alleen de efficiëntie, maar vergemakkelijkt ook het werk van het team, omdat dit wordt verlost van inspannende werkzaamheden (zoals het witten van plafonds) en zich op precisietaken kan concentreren.
Ondernemingen kunnen robotarmen, zoals de modellen van UFACTORY, bestellen via distributeurs zoals reichelt elektronik. Daar zijn alle componenten voor een succesvolle robotconstructie verkrijgbaar.
Meer trends en technologische ontwikkelingen
De voortschrijdende ontwikkeling van KI en machine learning (ML) zal de mens-robot-samenwerking (MRS) sterk beïnvloeden. Door de integratie van intelligente algoritmen kunnen robotarmen steeds complexere taken uitvoeren en zich aan veranderde omgevingen aanpassen. Dat leidt uiteindelijk tot humanoïde robots. De veelzijdigheid en flexibiliteit van de MRS-systemen opent nieuwe toepassingsgebieden binnen verschillende branches, van logistiek tot gezondheidszorg. Mobiele manipulatoren, ook moma’s genoemd, zijn een opkomende trend. Dankzij moma’s kunnen robotarmen zich vrij binnen verschillende omgevingen bewegen en taken over grotere afstanden uitvoeren – bijvoorbeeld als oogstrobot in een kas. Digital Twins biedt ondernemingen de mogelijkheid om virtuele modellen van hun fysieke robots te maken, om hun capaciteit te optimaliseren en de onderhoudsprocessen te verbeteren. Tot slot stuwt intelligente automatisering en hyperautomatisering de integratie van robotica en andere automatiseringstechnologieën voort, om complexe bedrijfsprocessen te optimaliseren en de efficiëntie verder te verhogen.
Hoe middenstanders in de toekomst profiteren
Deze trends en technologische ontwikkelingen drukken hun stempel op de toekomst van de mens-robot-samenwerking en bieden opwindende mogelijkheden voor het optimaliseren van de productiviteit en het concurrentievermogen.
In de magazijnen van middenstandsbedrijven kunnen MRS-systemen veel ondersteuning bieden. Met KI uitgeruste moma-robotarmen leren om verschillende objecten in een magazijn met hoge snelheid te verzamelen en in te pakken. Ze gebruiken beeldverwerking om artikelen autonoom naar de fabriek te vervoeren en bieden KI-gestuurde interfaces die de onderhoudstaken met een veelvoud kunnen verkorten. Uitgebreide analyses van de hyperautomatiseringsoplossingen leggen de basis voor een intelligent gecoördineerd magazijnsysteem.
Het in de media vaak besproken personeelstekort heeft ook een enorme invloed op de ambachtelijke bedrijven. Robotarmen kunnen hier als overbrugging worden ingezet. Zo kampen bijvoorbeeld veel lasbedrijven met een tekort aan lassers. Verschillende robotfabrikanten hebben dit potentieel herkend en bieden cobots aan met speciale software, die van een universeel gereedschap een productieve lasrobot maakt. Ook zonder het personeelstekort kunnen ambachten op allerlei manieren profiteren, zoals het voorbeeld van de schilderrobot duidelijk laat zien.
Aanvankelijke investeringen zijn langdurig lonend
Robotarmen en cobots zijn door hun flexibele constructie zo ontwikkeld, dat ze theoretisch nagenoeg alle met de menselijke motoriek mogelijke taken kunnen uitvoeren. Met name in combinatie met KI-gestuurde functies worden cobots waardevol gereedschap voor het midden- en kleinbedrijf en voor ambachtelijke bedrijven.
De uitdagingen bestaan vooral uit de aanvankelijke investering en de integratie in bestaande processen. Ondernemingen moeten daarom zorgvuldig controleren welke taken kunnen worden geautomatiseerd en welke strategische doelen ze willen verwezenlijken. Een gedegen planning en de keuze van de geschikte robotarm zijn doorslaggevend voor succes.
Beurzen, zoals de Motek in Stuttgart (oktober 2024), de SPS in Neurenberg (november 2024) of de Hannover Messe (maart/april 2025), zijn een uitstekende gelegenheid om de nieuwste robotarmen en cobots live aan het werk te zien. Daar kunnen ondernemingen niet alleen de technologie in actie zien, maar ook profiteren van lezingen van deskundigen en voorbeelden van best practices.
Ons allen wacht een spannende toekomst, waarin MRS-systemen in ondernemingen een sleutelrol spelen bij de verbetering van concurrentievermogen en efficiëntie – en misschien eerstdaags een woonkamer schilderen.
Afbeeldingen: Adobe Stock; Video’s: Ufactory en Conbotics
