Robotik im Mittelstand: Wo Roboter heute wirtschaftlich sind

Roboter sind im Mittelstand dort wirtschaftlich, wo Arbeitsschritte sich häufig wiederholen, die Stückzahl über Schichten hinweg ausreicht und die Varianten so begrenzt sind, dass Umrüsten nicht die Einsparung aufzehrt. Maßgeblich ist die Gesamtinvestition der Anwendung einschließlich Greifer und Sicherheitstechnik. Entscheider gewinnen Klarheit, wenn sie zuerst die Anwendung beschreiben, dann die Amortisation rechnen und erst danach über Technik und Anbieter sprechen.

Dieser Beitrag richtet sich an Geschäftsführung und Werksleitung produzierender Mittelständler. Er ordnet den Markt anhand der Zahlen des Weltverbands IFR ein, nennt sieben Kriterien für wirtschaftliche Anwendungen, führt einen Rechenweg zur Amortisation vor und beschreibt, was nach der Entscheidung für ein Vorhaben im Betrieb zu klären ist.

Wie verbreitet sind Roboter, und was heißt das für den Mittelstand?

Roboter sind in der Industrie weit verbreitet, und Deutschland gehört zu den am stärksten automatisierten Ländern der Welt. Nach dem Bericht „World Robotics 2023“ der International Federation of Robotics, veröffentlicht im September 2023, wurden 2022 weltweit 553.052 Industrieroboter neu installiert, rund 5 Prozent mehr als im Vorjahr, und der Bestand im Einsatz stieg auf rund 3,9 Millionen. Die Roboterdichte, also die Zahl der Roboter je 10.000 Beschäftigte im Verarbeitenden Gewerbe, lag nach den zuletzt veröffentlichten Zahlen für 2021 in Deutschland bei 397 und im weltweiten Durchschnitt bei 141. Deutschland belegt damit Rang vier und ist der größte Robotermarkt Europas. Im Jahr 2022 wurden hierzulande nach demselben Bericht 25.636 Industrieroboter installiert, ein Prozent weniger als im Vorjahr.

Für den Mittelstand folgt daraus, dass die Technik erprobt ist und Anbieter und Integratoren sowie Erfahrungswissen verfügbar sind. Dass Roboter funktionieren, ist belegt, und die offene Frage ist, welche eigene Anwendung die Investition rechtfertigt. Große Serienfertiger mit hohen Stückzahlen haben sie früh beantwortet. Mittelständler mit mittleren Stückzahlen und vielen Varianten müssen sie für jede Anwendung einzeln beantworten, und genau dort liegen die Fehlentscheidungen.

Welche sieben Kriterien entscheiden über die Wirtschaftlichkeit?

Über die Wirtschaftlichkeit eines Roboters entscheiden sieben Kriterien, und je mehr davon erfüllt sind, desto stabiler rechnet sich die Anwendung. Die Tabelle fasst sie mit der Prüffrage und dem Hinweis auf die Folge zusammen.

Das Kriterium der Variantenvielfalt wird bei Mittelständlern leicht unterschätzt. Ein Roboter, der acht Stunden pro Woche läuft und zwei Stunden pro Wechsel zum Umrüsten braucht, spart weniger als seine Taktzeit vermuten lässt. Die Frage, wie viele Wechsel pro Tag anfallen und wie lange jeder dauert, gehört deshalb vor jedes Angebot in die Anforderung.

Wie rechnet man die Amortisation eines Roboters? Ein Rechenweg

Die Amortisationszeit ergibt sich aus der Gesamtinvestition geteilt durch die jährliche Nettoeinsparung, und beide Größen umfassen mehr, als ein Angebot für den Roboterarm zeigt. Auf der Investitionsseite stehen neben dem Roboter Greifer und Zuführung, Sicherheitstechnik sowie Programmierung und Inbetriebnahme. Wer nur den Armpreis budgetiert, unterschätzt die Investition: Die Gesamtinvestition einer Anwendung liegt häufig deutlich über dem Preis des Arms, und die Spanne ist durch Angebote für die konkrete Anwendung zu belegen. Auf der Einsparungsseite stehen die eingesparte Arbeitszeit und weniger Ausschuss samt Nacharbeit sowie eine höhere Auslastung der Anlage. Dem gegenüber stehen laufende Kosten für Wartung und Energie sowie für Ersatzteile und Anpassungen.

Das folgende Beispiel ist illustrativ, die Werte sind Planungsannahmen und durch Angebote und eigene Daten zu ersetzen. Die Gesamtinvestition einer Zelle beträgt 200.000 Euro. Sie übernimmt Arbeit im Umfang von 1,5 Vollzeitstellen zu je 60.000 Euro Vollkosten, also 90.000 Euro im Jahr. Weniger Ausschuss spart 10.000 Euro. Die laufenden Kosten betragen 20.000 Euro. Die Nettoeinsparung liegt bei 80.000 Euro im Jahr, die Amortisation bei 200.000 geteilt durch 80.000, also 2,5 Jahren. Sinkt die Auslastung so, dass nur eine Vollzeitstelle ersetzt wird, sinkt die Nettoeinsparung auf 50.000 Euro und die Amortisation steigt auf vier Jahre. Aus dieser Sensitivitätsrechnung ergibt sich, welche Annahme das Vorhaben entscheidet.

Die Rechnung zeigt zugleich, dass Roboter häufig Arbeit übernehmen, die wegen fehlenden Personals ohnehin unbesetzt bleibt. Wo Stellen nicht besetzt werden können, tritt der Wert der gesicherten Produktion an die Stelle der Personaleinsparung. Der Business Case sollte diese Unterscheidung offenlegen, damit die Geschäftsführung weiß, welche Annahme die Rechnung bestimmt.

Wann lohnt sich ein Roboter im Mittelstand, und wann ein Cobot?

Ein Industrieroboter lohnt sich bei hoher Auslastung und stabilen Abläufen, ein kollaborativer Roboter, kurz Cobot, bei wechselnden Aufgaben und kleineren Stückzahlen. Industrieroboter arbeiten schnell und mit hoher Nutzlast, meist hinter Schutzzäunen. Cobots sind für die Zusammenarbeit mit Menschen ausgelegt, arbeiten langsamer, lassen sich leichter umsetzen und kommen ohne aufwendige Schutzeinrichtungen aus, sofern die Sicherheitsbewertung der Anwendung dies erlaubt. Maßgeblich sind die Normen zur Sicherheit von Robotern, vor allem ISO 10218, und eine Gefährdungsbeurteilung für die konkrete Anwendung. Beide Typen ergänzen sich, und die Wahl folgt dem Taktbedarf und der Zahl der Umrüstungen.

Wie bereiten Entscheider eine Roboterinvestition vor?

Entscheider bereiten eine Roboterinvestition in vier Schritten vor, die bei der Aufgabe beginnen und beim Betrieb enden. Im ersten Schritt beschreibt der Fachbereich die Aufgabe mit Taktzeit und Varianten sowie Qualitätskriterien. Im zweiten Schritt entsteht ein Business Case mit den Angebotswerten der Integratoren und einer Sensitivitätsrechnung. Im dritten Schritt wird die Organisation geklärt: Wer programmiert um, wer wartet, wer reagiert bei Störungen, und welche Qualifikation brauchen die Beschäftigten an der Zelle? Im vierten Schritt folgt ein begrenzter Einstieg mit einer Anwendung, die Kennzahlen liefert, bevor weitere Zellen folgen. Der Beitrag zur Time-to-Market zeigt, warum die Begrenzung paralleler Vorhaben auch hier die Durchlaufzeit senkt. Wie Entscheider Druck zur Automatisierung in einen Plan überführen, steht im Beitrag zu KI-FOMO.

Bei Robotern mit Bildverarbeitung oder lernenden Verfahren gelten dieselben Regeln, und ein zusätzlicher Blick auf Daten und Prüfbarkeit kommt hinzu, den der Beitrag über ChatGPT im Unternehmen für Sprachmodelle beschreibt: Eine Anwendung ist freigabefähig, wenn sich ihr Ergebnis prüfen lässt.

Robotik im Mittelstand mit Niehues Consulting

Niehues Consulting ist eine Beratung für KI-Management und Organisationsdesign aus der Lieferperspektive mit Sitz in Düsseldorf und kein Robotik-Integrator. Gründer Marin Niehues baut Organisationen, die liefern, in Projekten von VC-finanzierten Scaleups bis zu DAX-40-Konzernen und im Einsatz in über 20 Ländern auf sechs Kontinenten. Die Technik der Zelle liefern Integratoren. Niehues Consulting klärt davor und danach, was ein Vorhaben zum Erfolg braucht: den Business Case sowie Auswahl und Reihenfolge der Vorhaben, die Einführung im Betrieb, die Steuerung der Lieferung und die Organisation, die die Zelle verantwortet.

Das Vorgehen folgt dem Niehues Delivery Model. Für Roboterprojekte zählen drei Prüffragen besonders: Ist der Business Case mit realen Werten bestätigt? Welche Rollen, Entscheidungswege und Schnittstellen braucht der Betrieb? Wer verantwortet den Betrieb ab dem ersten Tag? Umfang und Konditionen eines Vorhabens werden in der kostenfreien Erstberatung besprochen, die Sie über den Kontakt vereinbaren.