Roboter in der Fertigung Offline-Programmierung macht Roboter produktiver

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DUALIS GmbH IT Solution

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Viele Roboter arbeiten unter Potenzial – nicht wegen der Mechanik, sondern wegen der Programmierung. Offline-Programmierung reduziert Stillstand, erhöht Flexibilität und beschleunigt die Produktion.

„Viele Roboter sind nicht optimal ausgelastet – das liegt nicht an ihrer Leistungsfähigkeit, sondern daran, wie sie programmiert werden. Wenn die Anlage während der Programmierung stillsteht, kostet das wertvolle Produktionszeit“, erklärt Ralf Dohndorf, Vice President Factory Simulation bei der Dualis GmbH IT Solution. Früher war es Standard, Industrieroboter direkt an der Produktionszelle zu programmieren – per sogenannter Teach-in-Methode. Dabei wird der Roboter direkt an der realen Anlage Schritt für Schritt programmiert. Bediener fahren ihn manuell zu bestimmten Punkten und speichern diese nacheinander ab. Dies kann je nach Anwendungsfall sehr zeitaufwändig sein, zum Beispiel beim Abfahren von gekrümmten Bauteilkonturen. Änderungen an Bauteilgeometrie oder Vorrichtung erfordern eine Neuprogrammierung direkt an der Zelle, ohne virtuelle Vorabkontrolle und Kollisionsprüfung.

„Gerade in Zeiten des Fachkräftemangels muss Roboterprogrammierung auch ohne tiefes Expertenwissen möglich sein.“

Bahn-Programmierung ohne zusätzliche Software.

Typische Nachteile der Online-Programmierung sind, dass die Produktion während der Programmierung stillsteht – jeder Stopp kostet wertvolle Zeit. Komplexe Bewegungsabläufe müssen in viele Einzelschritte zerlegt werden und verursachen hohen Aufwand. Änderungen an Bauteil oder Vorrichtung ziehen häufig eine aufwändige Neuprogrammierung nach sich. Zudem nutzt jeder Hersteller eigene Programmiersprachen, was den Schulungsbedarf erhöht und die Herstellerbindung verstärkt. Da weder Kollisionsprüfung noch Simulation möglich sind, werden Fehler oft erst im realen Betrieb sichtbar. „Gerade bei komplexen oder variantenreichen Prozessen stellt die Online-Programmierung einen limitierenden Faktor dar. Das drückt die Anlagenauslastung und wertvolle Produktionszeit geht verloren“, sagt Ralf Dohndorf. Diese Begrenzungen waren Anlass für die Einführung leistungsfähigerer Ansätze wie der Offline-Programmierung.

Offline-Programmierung: Planung ohne Produktionsstopp 

Die Offline-Programmierung erfolgt am Computer, unabhängig vom physischen Roboter. Der Roboter kann daher in der Produktion weiterlaufen. Schon in den 1980er-Jahren ermöglichte CAD-Technologie erste Schritte hin zur virtuellen Roboterprogrammierung. Heute geht die OLP deutlich weiter: Bewegungen, Abläufe und sogar ganze Produktionsszenarien werden am digitalen Zwilling simuliert. OLP bietet mehrere Vorteile:

• Wesentlich kürzere Unterbrechung der Produktion, da die Programmierung parallel erfolgt.
• Simulation und automatisches Auflösen von Kollisionen, Reichweite, Gelenküberschreitungen und Singularitäten – bereits vor Inbetriebnahme, dadurch fehlerarme Prozesse.
• Programme für unterschiedliche Roboterfabrikate, unabhängig vom Hersteller.
• Hohe Wiederverwendbarkeit bei ähnlichen Produkten oder Prozessen.
• Sichert die Prozessqualität durch Speichern der Prozessdaten in der Software (Welding Procedure Specification).

• Frühzeitige Optimierung in der Planungsphase.

„Offline-Programmierung ist trotz initialem Mehraufwand oft schneller und zuverlässiger als andere Verfahren. Sie liefert präzise, konsistente Ergebnisse schon bei Designbeginn“, so Ralf Dohndorf. Ein Beispiel: Mit der Visual Components OLP Suite lassen sich 3D-CAD-Modelle direkt importieren. Die Software deckt alle gängigen Roboterfabrikate ab. Mit über 18 integrierten Postprozessoren, 1-Klick-Programmierung und erweiterten Kalibrierungswerkzeugen lassen sich Roboterzellen schnell einrichten und präzise abstimmen. Vorrichtungen, Werkzeuge und Abläufe können virtuell getestet und optimiert werden – ganz ohne Risiko für die reale Produktion. Die gespeicherten Programme können jederzeit wiederverwendet oder für vergleichbare Zellen modifiziert werden.

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Vision-basierte Programmierung: Flexibel, aber sensibel

Neben der klassischen Online- und der modernen Offline-Programmierung gibt es für spezielle Einsatzfälle eine ergänzende Methode: die bildverarbeitungsgestützte, sogenannte visionbasierte Programmierung. Dabei fließen Messdaten von Kamerasystemen in die – online oder offline erstellten – Roboterprogramme ein. Die Sensorik erfasst Position und Orientierung der Werkstücke, etwa bei Griff-in-die-Kiste-Anwendungen. Auf dieser Basis leitet der Roboter seine Bewegungen automatisch ab und reagiert flexibel auf variierende Bauteilanordnungen. Das Verfahren bietet hohe Flexibilität, weil es ohne feste Vorrichtungen auskommt, und eignet sich besonders für Teile mit zufälliger Lage oder größeren Toleranzen.
Allerdings hat der Ansatz Grenzen: Er ist auf stabile Licht- und Sichtverhältnisse angewiesen, komplexe oder spiegelnde Oberflächen beeinträchtigen die Erkennung, und es wird ein Grundprogramm benötigt – reale Teile müssen also bereits vorliegen. Für aufwendige Prozesse oder hochwertige Bearbeitungen ist die Methode in der Regel nicht geeignet. „Vision-basierte Programmierung ist kein Ersatz, sondern eine Ergänzung. Sie eignet sich vor allem für einfache, wiederholbare Aufgaben – aber nicht für präzise Prozesssicherheit bei komplexen Geometrien“, so Dohndorf.

Wer digital plant, bleibt produktiv

Die Effizienz der gesamten Roboterzelle hängt längst nicht mehr allein von ihrer Mechanik oder Traglast ab, sondern davon, wie sie programmiert werden. Während Online-Verfahren bei kleinen Anpassungen oder Einzelfertigung praktikabel bleiben, erweist sich die Offline-Programmierung in vielen Szenarien als überlegene Lösung – insbesondere bei wachsender Variantenvielfalt, kürzeren Entwicklungszyklen und hohem Automatisierungsgrad.
Dualis unterstützt Unternehmen als autorisierter Reseller von Visual Components dabei, OLP-Lösungen schnell und praxisnah zu integrieren – mit Workshops, Add-ons und benutzerfreundlichen Oberflächen. „Gerade in Zeiten des Fachkräftemangels muss Roboterprogrammierung auch ohne tiefes Expertenwissen möglich sein“, betont Dohndorf.

Offline-Programmierung ist trotz initialem Mehraufwand oft schneller und zuverlässiger als andere Verfahren. Sie liefert präzise, konsistente Ergebnisse schon bei Designbeginn.

KI, No-Code und hybride Ansätze im Trend

Für die Zukunft zeichnet sich ein Nebeneinander verschiedener Programmiermethoden ab. OLP gewinnt durch KI-gestützte Optimierung, herstellerübergreifende Standards und intuitive No-Code-Oberflächen weiter an Bedeutung. Gleichzeitig bleibt die klassische Teach-in-Methode für einfache oder spontane Anpassungen erhalten. „Nur wer digitale Planung, Simulation und fortschrittliche Programmierung intelligent kombiniert, schöpft das volle Potenzial seiner Automatisierung aus. Die Zukunft liegt in der Flexibilität – nicht nur beim Roboter, sondern vor allem bei seiner Programmierung“, so das Fazit von Ralf Dohndorf.

Ulrike Peter ist Geschäftsführerin der PR-Agentur Punctum.