Cobots: Kollaborative Roboter neben Menschen einsetzen

Ein Cobot lohnt sich bei wechselnden Aufgaben und kleinen bis mittleren Stückzahlen, sobald er mehrere Stunden pro Tag läuft, weil er nach einer Risikobeurteilung oft ohne Schutzzaun neben Beschäftigten arbeiten kann. Die Amortisation entscheiden die Betriebsstunden und die tatsächlich entlasteten Arbeitsstunden ebenso wie die Kosten für Greifer und Integration, die zum Preis des Roboterarms hinzukommen. Dieser Beitrag zeigt den Rechenweg und die Sicherheitslogik der Norm und beschreibt, wie ein Mittelständler den ersten Cobot einführt.

Der Beitrag richtet sich an Geschäftsführer und Werksleiter, die entscheiden müssen, ob ein kollaborativer Roboter für ihre Fertigung oder ihre Logistik infrage kommt. Er behandelt die Technik so weit, wie sie die Entscheidung bestimmt, und die Wirtschaftlichkeit so konkret, wie es ohne Kenntnis Ihrer Zahlen möglich ist. Die Sicherheit einer Anlage richtet sich nach Normen und gesetzlichen Vorgaben, die im Einzelfall Fachleute bewerten: Dieser Beitrag gibt einen Überblick und ersetzt keine Rechtsberatung.

Was ist ein Cobot, und wie unterscheidet er sich von einem Industrieroboter?

Ein Cobot ist ein Roboter, der dafür konstruiert ist, im selben Arbeitsraum mit Menschen zu arbeiten. Klassische Industrieroboter arbeiten schnell und mit großer Kraft und stehen aus Sicherheitsgründen hinter Schutzzäunen oder Lichtschranken. Cobots begrenzen Kraft und Geschwindigkeit und stoppen bei Kontakt, sodass bei vielen Anwendungen ein Zaun entfallen kann. Die Folge ist ein geringerer Platzbedarf und eine einfachere Inbetriebnahme. Der Preis dafür sind niedrigere Geschwindigkeiten und kleinere Traglasten.

Die Bedeutung wächst. Nach der Erhebung der International Federation of Robotics im Bericht World Robotics 2023 wurden 2022 weltweit rund 553.000 Industrieroboter neu installiert, davon etwa jeder zehnte als kollaborativer Roboter. Für den Mittelstand ist das relevant, weil Cobots die Schwelle zur Automatisierung senken: Sie brauchen weniger Fläche und lassen sich mit begrenztem Programmieraufwand für neue Aufgaben einrichten. Einen Überblick über die Frage, wo Roboter im Mittelstand heute wirtschaftlich sind, bietet der Beitrag Robotik im Mittelstand.

Welche vier Formen der Zusammenarbeit kennt die Norm?

Die Technische Spezifikation ISO/TS 15066 von 2016 beschreibt vier Betriebsarten für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. Sie ergänzt die Normen ISO 10218-1 und ISO 10218-2 von 2011 zur Sicherheit von Industrierobotern und Robotersystemen. Die vier Formen lassen sich einzeln oder kombiniert einsetzen, und ihre Wahl bestimmt, wie schnell der Roboter arbeiten darf.

Die Leistungs- und Kraftbegrenzung ist die Betriebsart, die viele mit einem Cobot verbinden. Sie senkt die Taktzeit gegenüber einem eingezäunten Roboter spürbar. Greifer und Werkstück gehören zur Risikobeurteilung: Ein Cobot mit einem scharfen Werkzeug erzeugt auch bei begrenzter Kraft eine Gefährdung. Die Risikobeurteilung gilt deshalb für die gesamte Anwendung und wird vor der Inbetriebnahme durch Sicherheitsfachleute erstellt.

Wann lohnt sich ein Cobot, und wann ein klassischer Roboter?

Ein Cobot lohnt sich, wenn Aufgaben oft wechseln und Stückzahlen klein bis mittel sind. Das gilt besonders, wenn der Arbeitsplatz einen Menschen einbezieht. Ein klassischer Industrieroboter lohnt sich bei hohen Stückzahlen und hoher Taktgeschwindigkeit, wo ein Zaun keine Rolle spielt. Die manuelle Arbeit bleibt wirtschaftlich, wenn Aufgaben selten anfallen.

Was kostet ein Cobot-Einsatz, und wann amortisiert er sich?

Die Kosten eines Cobot-Einsatzes bestehen aus dem Roboterarm und aus den Kosten für Greifer, Integration und laufenden Betrieb, der Arm ist also nur ein Teil der Investition. Unabhängige Preislisten für die Gesamtinvestition gibt es nicht, weil sie von Aufgabe und Anbindung an Maschinen abhängt. Verlässlich lässt sich die Wirtschaftlichkeit deshalb nur mit eigenen Zahlen rechnen. Die Amortisationszeit ergibt sich aus der Investition geteilt durch den monatlichen Nettonutzen.

Zwei Annahmen verdienen Aufmerksamkeit. Die Rechnung zählt entlastete Arbeitsstunden nur dann als Nutzen, wenn die Beschäftigten diese Zeit für andere Aufgaben nutzen, etwa für Aufträge, die bisher liegen blieben. Zweitens setzt sie voraus, dass der Prozess vor der Automatisierung stabil läuft: Ein Cobot, der ungenaue Teile oder schwankende Lieferungen verarbeiten muss, steht häufiger still als geplant. Wie Teams und Fachbereiche eine Investition gemeinsam bis zur Abnahme führen, beschreibt der Beitrag zur Definition of Done.

Wie führen Sie Cobots in vier Schritten ein?

Sie führen Cobots ein, indem Sie die Aufgabe auswählen, den Business Case rechnen, einen Pilotplatz mit den Beschäftigten aufbauen und den Betrieb von Anfang an verantworten lassen. Jeder Schritt hat ein Ergebnis, das die Geschäftsführung prüfen kann.

1. Aufgabe auswählen: Geeignet sind Tätigkeiten, die körperlich belasten und sich wiederholen. Das Ergebnis ist eine Liste von drei bis fünf Kandidaten mit Stückzahl und Betriebsstunden.
2. Business Case rechnen: Für die aussichtsreichste Aufgabe berechnen Sie Investition und Amortisation mit realen Zahlen aus der Fertigung. Die Annahmen bestätigen die Fachbereiche.
3. Pilotplatz aufbauen: Ein Systemintegrator plant und installiert die Anwendung einschließlich Risikobeurteilung. Die Beschäftigten, die später mit dem Cobot arbeiten, nehmen an der Auslegung teil. Kriterium für das Ende der Stufe ist der Nachweis im echten Ablauf mit echten Teilen.
4. Betrieb verantworten: Vor dem ersten Tag steht fest, wer Störungen behebt und wer Programme ändert. Nach 90 Tagen vergleicht die Werksleitung Auslastung und Störzeit mit dem Business Case.

Woran scheitern Cobot-Projekte?

Cobot-Projekte scheitern in der Praxis vor allem an der Organisation um den Roboter herum. Ein häufiger Grund ist ein unklarer Eigentümer: Der Roboter gehört weder der Produktion noch der Instandhaltung, und niemand kümmert sich um Programmänderungen. Ein zweiter Grund ist ein Business Case, der auf Datenblattwerten statt auf gemessenen Taktzeiten beruht. Ein dritter ist die Akzeptanz der Beschäftigten, die den Roboter als Bedrohung für ihren Arbeitsplatz erleben, wenn niemand die Absicht erklärt. Ein vierter ist die Zahl der Teile: Wer zu viele Varianten auf einer Station bearbeiten will, verbringt die Zeit mit Umrüsten. Wie ein belastbarer Plan aus dem Druck entsteht, in Automatisierung zu investieren, zeigt der Beitrag zum KI-Aktionismus.

Cobots mit Niehues Consulting

Niehues Consulting ist eine Beratung für KI-Management und Organisationsdesign aus der Lieferperspektive mit Sitz in Düsseldorf. Gründer Marin Niehues baut Organisationen, die liefern, in Projekten von VC-finanzierten Scaleups bis zu DAX-40-Konzernen und in über 20 Ländern auf sechs Kontinenten. Für einen Cobot-Einsatz arbeitet er an Business Case und Einführung: an der Auswahl der Aufgabe und an den Rollen im Betrieb. Der Roboter selbst wird von einem Systemintegrator geplant und installiert.

Das Vorgehen folgt dem Niehues Delivery Model mit seinen drei Phasen. Für Cobots zählen drei Prüffragen besonders: Ist der Business Case mit realen Werten bestätigt? Wer verantwortet den Betrieb ab dem ersten Tag? Welche Kennzahl zeigt nach 90 Tagen, dass die Lösung ankommt? Den Einstieg bildet eine kostenfreie Erstberatung von 30 Minuten, die Sie über den Kontakt vereinbaren.