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Was ist die größte Herausforderung für Fabriken der Zukunft?
Zäh: Die Industrie befindet sich in einem ständigen Spannungsfeld zwischen Produktivität und Flexibilität: Einerseits will man möglichst effizient fertigen, andererseits möchte man auch der stark individualisierten Nachfrage gerecht werden. Um flexibel zu sein, muss man aber häufig von einer Produktvariante auf eine andere umrüsten. Für die extremste Form der Flexibilität – die Massenmaßanfertigung – also ein individualisiertes Massenprodukt – reicht die konventionelle Automatisierung nicht aus. Diese ist zwar produktiv, aber relativ unflexibel. Diesen Widerspruch zu vereinen, ist derzeit die größte Herausforderung.
Welche Konzepte gibt es, diese Ziele miteinander vereinbar zu machen?
Zäh: Mit der konventionellen Form der Automatisierung ist das nicht möglich. Was wir brauchen, sind kognitive Produktionssysteme. Das flexibelste System ist der Mensch mit seinen Fähigkeiten. Wir beherrschen zum Beispiel den „PCA-Loop“ – ein Akronym für Perception, Cognition und Action. Wir Menschen nehmen etwas wahr, das ist die Perzeption, verarbeiten es kognitiv und leiten daraus Aktionen ab. In der Produktion von morgen muss es ebenso eine Technik geben, die die Fähigkeit zur kognitiven Verarbeitung besitzt, also eine Wahrnehmung mit einer Bedeutung verbindet und daraus sinnvolle Handlungen ableitet.
Wie lässt sich das technisch umsetzen?
Zäh: Schon heute gibt es in den Fabriken Roboter mit Sensoren. Diese müssen so weiterentwickelt werden, dass sie auf Informationen aus der Umwelt reagieren können – sie müssen also auch veränderte Situationen verarbeiten. Heute funktioniert das noch nicht. Zum Beispiel, wenn zwei Gegenstände nicht zusammenpassen, klemmen oder zu viel Spiel haben – dann weiß der Roboter nicht, was er tun muss. Ein wichtiges Ziel ist auch, dass Mensch und Roboter nicht länger räumlich getrennt arbeiten müssen, dass der Roboter aus den Handlungen des Menschen lesen kann, welches Verhalten angemessen ist und der Roboter keine Gefahr für den Menschen am gemeinsamen Arbeitsplatz darstellt. Derzeit sind die Arbeitsplätze von Roboter und Mensch noch strikt getrennt. Der Kollege Roboter – das ist unsere Vision. Derzeit sind die Roboter vor allem produktiv und die Menschen flexibel. Wir wollen das Beste aus beiden Welten vereinen.
Wie macht man eine Maschine zum Mitarbeiter?
Zäh:Um Roboter mit der Fähigkeit zur Kognition auszustatten, gibt es mehrere Möglichkeiten. Man könnte etwa eine Datenbank entwickeln, in der sämtliche Anweisungen, wie etwas zu tun ist, hinterlegt sind. So wie im Internetportal Wiki-How. Da haben unsere Informatiker Algorithmen geschaffen, die die Texte aus WikiHow in Aktionen eines Roboters umsetzen. Der Nachteil ist, dass der Mensch alle Eventualitäten vorausdenken muss. Ein anderer Ansatz sind Roboter mit der Fähigkeit zu lernen. Beispielsweise sind dies Roboter, die Menschen beobachten, Bewegungsmuster, Handlungen und Gestik erkennen und in der Lage sind, diese Informationen zu verarbeiten, so, dass sie uns nachahmen können. Solche Roboter könnten dem Menschen ideal zuarbeiten, da sie ganz auf ihren menschlichen Kollegen eingestellt sind. Noch ist das Zukunftsmusik, aber um den Zielkonflikt zwischen Produktivität und Flexibilität aufzulösen, wäre das ideal.
Welche Ansätze gibt es, den Arbeitsraum von Mensch und Roboter zu vereinen, also sozusagen die Schutzzäune aufzuheben?
Zäh: Da gibt es unterschiedlichste Varianten: Zum Beispiel Fußmatten, die Kontakte auslösen, wenn der Mensch auf ihnen steht. Man kann auch mehrere Matten kombinieren und damit einen Bewegungsablauf in mehrere Sektoren zerlegen. So weiß der Roboter, wo sich der Mensch befindet, wo er sich bewegt und agiert. Ein anderer Ansatz sind Laserscanner, die über dem Montagetisch den Raum abtasten – oder natürlich Kameras. Der Roboter nimmt die Bewegungen wahr und kann im Nahfeld des Menschen seine Geschwindigkeit reduzieren, um ihn nicht zu erschrecken oder zu verletzen. Die Idee ist, dass der Roboter die belastenden Arbeiten erledigt – beispielsweise schwere Objekte trägt oder Werkzeug bereit legt – und der Mensch die feinmotorisch und kognitiv anspruchsvollen übernimmt. Mensch und Roboter würden dann in der Fabrik der Zukunft bestmöglich zusammenarbeiten – Produktivität und Flexibilität stiegen gleichermaßen. Besonders vor dem Hintergrund einer alternden Belegschaft wäre eine solche Mensch-Maschine-Kooperation sehr wünschenswert.