Was kann ein Roboter? Was kostet er?

Erst jüngst war zu lesen, dass Foxconn – eine gigantische Auftragsfabrik für zahlreiche Herstelleraufträge von Apple, Sony oder Samsung – vermehrt Roboter einsetzen möchte. Um die Fließbandarbeit zu automatisieren. Eigentlich keine Neuigkeit, sind doch Industrieroboter ein alter Hut. Foxconn ist lediglich eine Nummer größer, mit über 1 Million Angestellten, die in den zahlreichen Werken tätig sind. Was dem Ganzen eine eigene Bedeutung verleiht. Aber was ist wirklich dran? Beginnt ein neues Zeitalter? Was können Roboter?

Smarte Roboter arbeiten mit dem Menschen zusammen

Betrachten wir ein Beispiel, um ein Gefühl für den Trend zu entwickeln, wohin sich die Technik der Roboter bewegt: Die Roboter der Firma Rethink Robotics sind hierzu ganz spannend.  Die Firma wurde 2008 in Boston gegründet und hat sich zum Ziel gesetzt, kostengünstige aber auch einfach aufzubauende Roboter zu entwickeln. Bis dato existieren zwei Modelle: Baxter und Sawyer. Beide sind in der Lage, mit Menschen zusammenzuarbeiten. Was einfach klingt, stellt eine hochkomplexe Sicherheitsproblematik dar, bei der zahlreiche Schutzvorschriften in der EU und in Deutschland greifen (wer es sich antun möchte, viel Spaß mit .pdf-Vorwarnung: Industrieroboter – ein Papier der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung – mit einer Kracherzahl an Richtlinien, Normen, Vorschriften und Gesetzen.. Roboteranwalt hat goldenen Boden;).

Zudem – was auch bereits der Clou ist – können sie von jedem Mitarbeiter angelernt werden. Im Werbevideo sehen wir, wie dem Roboter Bewegungsabfolgen und Kommandos beigebracht werden:

Welche Problemzonen werden klar?

Es ist kein Zufall, dass die Firma auf kostengünstige Roboter setzt. Man kann sich vorstellen, wie teuer Roboter sind, wie kostenträchtig die Installation und Wartung ist. Einmal eingerichtet sind sie oftmals sehr unflexibel, was Änderungen im Produktionsablauf angeht. Sie müssen umgerüstet, umpositioniert und neu programmiert werden. Das alles ist nur ein Teil der Problematik. Sollen Roboter zusammen mit Menschen arbeiten, müssen Ingenieure sehr viele Vorgaben beachten, damit der Mensch nicht verletzt wird. Das ist nicht trivial, da der Sensorik von Robotern einiges abverlangt wird, um den Menschen frühzeitig zu entdecken und ihn eben nicht zu „beschädigen“. So entwickelt das Fraunhofer Institut nicht umsonst eine günstigere Lösung, um mittels einem 360 Radar die Arbeitsumgebung eines Roboters besser und schneller zu überwachen. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass kollaborative Roboter auf Kosten der Produktivität zu Gunsten der Sicherheit langsamer arbeiten als sie es wirklich könnten. Es bedeutet aber auch ein hohes Maß an Intelligenz, damit Roboter zusammen mit dem Mensch interagieren können.

Bis heute tun sich die Entwickler sehr schwer damit, den Robotern mehr Smartness einzuhauchen. Was den befüchteten Super-Siegeszug der Roboter mehr als hemmt. So schnell wird kein Ei ausgebrütet.  Wen die einzelnen Knackpunkte interessieren, kann sich gerne den Jahresbericht des Max-Planck Instituts durchlesen: „Roboter werden selbstständig“ (.pdf).

Siegeszug oder Schneckenrennen?

Zu den Kosten selbst habe ich auf einer DHL-Roboterkonferenz (2016) diese Folie von Rethink Robotics geschossen:

Natürlich ist die Kostenschätzung mit größter Vorsicht zu betrachten. Sie zeigt aber die groben Richtungen auf, wie teuer so ein Robbie sein kann und teilweise auch viel teurer ist (denken wir an die gigantischen Roboteranlagen in der Autofertigung). Bezahlt wird stets für das Projekt als solches, die Programmierkosten, die Bauteile und den Roboter selbst. Klar, Einbau und Wartung kosten auch, ebenso Umrüstung und Neuprogrammierung.

Ergebnis? In Deutschland werden wie viele Roboter eingesetzt? Auf 10.000 Beschäftigte kommen 300 Roboter. So lautete die Meldung der International Federation of Robotics (IFR) im September 2016. Weltweit sind 1.6 Millionen Roboter im Einsatz. Bis 2019 soll deren Zahl auf 2.6 Millionen ansteigen.

Wo werden Roboter eingesetzt? In der Fertigungsindustrie!

Anbei eine Statistik, die nach Industriebranchen aufgeteilt ist:

Quelle: Executive Summary of World Robotics 2016 Industrial Robots (.pdf)

Zwar werden die meisten Roboter in der Autoindustrie eingesetzt, jedoch verzeichnen die Elektronik- und Metallindustrie die größten Zuwächse. In Umsatzzahlen? Im Jahr 2015 wurden 97.500 Robotereinheiten im Wert von 11 Milliarden USD an die Indsutrie verkauft. Laut Aussage von IFR verdreifacht sich die Zahl, wenn man Installations-, Software- und Anpassungskosten addiert: Dann reden wir bereits von 35 Milliarden USD, die mit Robotern an Werten umgesetzt wurden.

Was kostet also ein Industrieroboter im Schnitt?

Bei 97.500 verkauften Einheiten (2015) und einem Verkaufswert von 11 Mrd USD: Rund 113.000 USD.
Addiert man die zusätzlichen Kosten hinzu, beträgt der Kostenblock je Roboter im Schnitt: 359.000 USD.

Was kostet der o.g. smarte Roboter von Rethink Robotics: Die Firma spricht auf der Webseite von 25.000 USD.
Auch hier sind die Kosten für Installation, Erstinbetriebnahme, Testläufe, Wartung und Umrüstung nicht mit eingerechnet. Nehmen wir den dreifachen Satz erneut, kommen wir damit auf 75.000 USD (exkl. Wartung und Umrüstung).

Die Ära der Service-Roboter

Neben den Industrierobotern bricht sich eine neue Kategorie Bahn: Die Service-Roboter kommen! Was wir darunter verstehen? Im Gegensatz zu Fertigungsrobotern steht die Erbringung einer Dienstleistung im Vordergrund. Ganz banal? Denken wir an Staubsauger- oder Rasenmähroboter. Oder industriell? Denken wir an Fensterputzen, Lagerroboter oder Überwachungsroboter. Klar, auch – teilweise programmierbare – Spielzeugroboter zählen genauso dazu.

Es ist zu erwarten, dass die Zahl der Serviceroboter in nur wenigen Jahren die Zahl der verkauften Industrieroboter deutlichst übertreffen wird. Stand 2015 sprechen wir von 41.000 verkauften Servicerobotern im professionellen Umfeld. Deren Wert betrug 4,6 Mrd USD. Was nicht überraschen mag, denn der Großteil (19.000 der insgesamt verkauften Einheiten) wurde in der Logistikbranche eingesetzt. Auch hier handelt es sich um extrem komplexe und größere Anlageinvestitionen. Manch einer wird vielleicht die autonom fahrenden Beförderungsfahrzeuge kennen (in der Fachsprache autonome Flurförderfahrzeuge genannt).

Leider reihen sich auch militärische Serviceroboter unter die 41.000 Verkaufseinheiten. Rund 27% (11.200 Einheiten). Deren Einsatzgebiete fächern sich hauptsächlich in unbemannte Flugroboter (Überwachungs- und Kampfdrohnen) und Bodenroboter (Minenräumer und Kampfroboter) auf.

Etwas friedlicher geht es bei Milchrobotern zu, von denen 5.665 Einheiten 2015 verkauft wurden. Im landwirtschaftlichen Bereich ist die Zahl der eingesetzten Roboter noch sehr niedrig, sie nimmt aber stetig zu. Im medizinischen Bereich wurden 1.324 Einheiten an Kliniken und Forschungseinrichtungen verkauft. Auch hier nimmt sich die Zahl noch extrem niedrig aus. Angesichts der zunehmenden Diskussion über Pflegeroboter zeigt sich die Schere zwischen Realität und Theorie. Auch im Bereich der Reinigung und der Bauwirtschaft wurden lediglich knapp über 1.000 Serviceroboter verkauft. Nicht gerade eine Revolution.

Die Revolution bleibt noch aus

Es galt aufzuzeigen, wie weit die Roboter in unser Berufsleben vorgedrungen sind. Wie wir sehen, sprechen wir nach wie vor von geringen Anteilen auf die Anzahl der Verkaufseinheiten im Vergleich zu den Beschäftigtenzahlen (wir sprechen grob von 3,5 Mrd Menschen in Lohn und Brot, siehe hierzu den ILO-Report „World Employment and Social Outlook: Trends 2015“ / ILO steht für International Labor Organisation, eine Sonderorganistaion der UNO, die für ihre Arbeit 1969 den Friedensnobelpreis erhielt) oder im Vergleich Industrieroboter auf Beschäftigte in Deutschland.

Die Kosten sind nur ein Punkt. Ein wesentlicher Punkt ist nach wie vor der Mangel an Flexibilität, was sich bei Änderungen im Produktionsablauf- und Serviceprozessen schmerzlich bemerkbar macht. Solange der Mensch flexibler als die Maschine ist, werden Roboteringenieure noch sehr viel Gehirnschmalz investieren müssen.

Wer sich für Weiterführendes interessiert: Robotertechnik / Studiengang Technische Informatik / Von Prof. Dr.-Ing. Heinz Linnemann (.pdf). Wer es lieber medialer hat: ARD bietet ein Special zu dem Roboteratschicks.