Roboter Programmierung leicht gemacht: Diese Software spricht mit jedem Roboter

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Mit der Robot Programming Suite von Artiminds wurden bei Siemens Healthineers am Standort Kemnath Teile der Produktion auf ein völlig neues Software-Fundament gestellt. Die Vorteile machen sich gerade in Zeiten mangelnder Fachkräfte bemerkbar.

Roboter Programmierung auf einem neuen Level: Ob in der Computer- oder Magnetresonanztomographie – überall dort, wo sich bei Geräten von Siemens Healthineers etwas dreht oder bewegt, kommen Getriebe, Antriebstechnologie und Mechatronik zum größten Teil aus Kemnath“, erklärt Florian Beer. Als Projektmanager Robotik und Automatisierung arbeitet er in der Prozessinnovation bei Siemens Healthineers. Das Unternehmen gehört zu einem der größten Technikanbieter im Gesundheitswesen und beschäftigt weltweit rund 66.000 Mitarbeiter.

Wie die richtige Roboter Programmierung Prozesse sicherer macht

Unter anderem produziert Kemnath Liegen, mit denen Patienten in die Bildgebungssysteme der Siemens Healthineers-Produkte eingefahren werden. Diese werden mit Linearführungen horizontal bewegt. Die Montage der Linearachsen erfolgte bis dato größtenteils manuell. Pro Liege müssen dabei 280 Schraubprozesse ausgeführt werden. „Die Arbeit wurde teils über Kopf oder gebückt verrichtet, weil die Schrauben sowohl von unten als auch von oben zugeführt werden müssen“, so Beer. Das Bauteil wird bei der Montage oft gedreht und gewendet. „Ergonomisch war die Arbeitssituation für unsere Mitarbeiter alles andere als ideal, aber einen Roboter kümmert das wenig“, erzählt Beer mit einem Augenzwinkern. Der Roboter entlastet nicht nur die Mitarbeitenden, sondern sorgt auch für Prozesssicherheit: Er reproduziert den Vorgang jedes Mal zu 100 Prozent gleich.

Roboter mit Defiziten

Die Fertigung dieser Bauteile übernimmt am Standort Kemnath deshalb eine Roboterzelle. Diese läuft bereits in Serie und ist unter anderem mit einem Leichtbauroboter und einem speziellen Schraubsystem bestückt. „Die bisher genutzte Lösung funktionierte zwar, war jedoch an einigen Stellen stark eingeschränkt“, bemängelt Beer. „Beispielsweise hatten wir Probleme mit dem Datentransfer, speziell bei der Kommunikation zwischen Roboter und Schraubsystem, da der eingesetzte Roboter als Master kein Profinet spricht.“ Ein Defizit, das nur über Digital I/Os gelöst werden konnte. Dadurch war der Aufbau jedoch unflexibel. Ein Herstellertausch wäre mit einem erheblichen Mehraufwand einher gegangen.

Darüber hinaus mangelte es an Granularität bei der Programmierung der einzelnen Maschinen: Das heißt, es fehlen Zwischenschritte und Unterprogramme, die den Gesamtprozess übersichtlich gliedern. Wenn die Produktion im Notfall unterbrochen werden muss, gibt es kaum Möglichkeiten, den Fertigungsprozess am richtigen Bearbeitungsschritt weiterzuführen oder an die korrekte Stelle im Programm zu springen. Die Erhöhung der Granularität bzw. die Möglichkeit des direkten Einstiegs in den richtigen Bearbeitungsschritt wäre zwar auch mit der bisher eingesetzten Lösung möglich gewesen, jedoch plante man, den Prozess mit einer übergeordneten SPS umzusetzen.

Roboter Programmierung: Die RPS verbindet Roboter und SPS

Deshalb entschied sich die Innovationsabteilung dazu, das Software-Fundament neu zu gießen. Hilfe kam dabei von Artiminds Robotics, die Beer schon seit 2018 kennt. In Kooperation mit dem Softwareunternehmen aus Karlsruhe und der OTH Amberg-Weiden entstand vergangenen Sommer im Rahmen einer Masterarbeit das Pilotprojekt, mit dem sich der Standort für die Zukunft rüstet.

„Bei unserer Arbeit treffen zwei Welten aufeinander“, erklärt Beer. „Zum einen die des Roboters und zum anderen die der speicherprogrammierbaren Steuerung, kurz SPS. Mit diesem Projekt wollten wir beide verschmelzen.“ Dazu vollzog das Team zwei grundlegende Neuausrichtungen: Im ersten Schritt überführten sie die Steuerung der Anlagenkomponenten auf eine zentrale SPS. Anschließend vereinheitlichte die Abteilung die Roboterprogrammierung durch eine einzige Software: Die Robot Programming Suite (RPS) von Artiminds.

Anwenderfreundliche Handhabung

Mit der Wahl ist Beer hochzufrieden: „Artiminds RPS spricht nahezu mit jedem Roboter. Das heißt, selbst wenn die Hersteller variieren, müssen wir die Programmierung beziehungsweise die Programmiersprachen nicht jedes Mal neu lernen.“ Zudem gliedert die Software das erzeugte Roboterprogramm automatisch kongruent zu den Prozessschritten. Bei Bedarf kann die Granularität dann weiter erhöht werden. „Dadurch sind die einzelnen Montageprozesse besser nachvollziehbar, die Suche nach Fehlern wird deutlich leichter und der Handlungsspielraum ist in Notfällen größer“, zählt Beer die Vorteile auf. Mit dem hohen Maß an Flexibilität im digitalen Überbau steht künftigen Anpassungen oder Erweiterungen nichts im Wege.

Ein großer Pluspunkt ist für Beer die anwenderfreundliche Handhabung der Software: „Artiminds RPS ist sehr intuitiv aufgebaut. Mit einer zweitägigen Schulung und ein wenig Einarbeitung kann damit jeder innerhalb von wenigen Tagen einen Roboter programmieren, Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich.“ Gerade, weil Robotik-Experten am Markt rar gesät sind, macht dieser Vorteil die Software für Beer so attraktiv. Die Abteilung arbeitet regelmäßig mit Werk-, Bachelor- und Masterstudenten zusammen, denen das entsprechende Robotik-Know-how fehlt. So können auch die Kollegen in spe rasch per Drag-and-Drop Roboterzellen programmieren ohne lange Einarbeitungszeiten.

Roboter Programmierung: Rasch vom Konzept zum Testbetrieb

Von der Konzeption über die Umsetzung bis zum Test vergingen nur acht Monate. Beers erstes Zwischenfazit: „Wir sehen einen deutlichen Mehrwert bei der Programmierung unserer Anlagen. Deshalb haben wir beschlossen, das Pilotprojekt vom ‚Proof of Concept‘ in die Serie zu überführen.“ Beim Einsatz der RPS beschränkt sich das Team um Beer nicht nur auf den Schraubprozess. Künftig sollen damit auch die Verschiebekräfte an der Linearachse der produzierten Liegen automatisiert gemessen werden. Diese haben direkten Einfluss auf das haptische Verhalten und die Nutzerfreundlichkeit, da die Achsen vom Endanwender so leicht wie möglich bewegt werden können sollen.

Probleme schnell gelöst

Neben dem Produkt selbst überzeugt Florian Beer auch die Unterstützung durch Artiminds. „Bei jedem Pilotprojekt treten auch mal Probleme auf, mit denen man nicht gerechnet hat“, sagt der Prozessinnovator. „Dann haben wir einfach kurz angerufen und zusammen an einer Lösung gefeilt. Für alles andere hatten wir einen zweiwöchigen Jour-fixe eingerichtet. Die Zusammenarbeit war beispielhaft.“

Beer bezeichnet Artiminds RPS als flexible, intuitive Software mit gutem Support. Durch die guten Erfahrungen mit der RPS will das Team aus Kemnath die Zusammenarbeit weiter vertiefen. Als nächstes nimmt die Prozessinnovation das Analysetool Learning & Analytics for Robots (LAR) von Artiminds genau unter die Lupe. Dieses soll die Automatisierung von Schleifprozessen bei der Fertigung von Computertomographen vorantreiben.

Die Autorin Silke Glasstetter ist Head of Marketing bei Artiminds Robotics.

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