- Effiziente Softwareentwicklung sowie niedrige Betriebs- und Wartungskosten sind wichtige Faktoren, um der Service-Robotik zum Durchbruch zu verhelfen. Das zeigt eine Fraunhofer-Studie Wirtschaftlichkeitsanalyse neuartiger Servicerobotik-Anwendungen EFFIROB.
Wirtschaftliche Service-Robotik: Die Software ist der Knackpunkt
Im Rahmen der Studie haben die beiden Fraunhofer Institute IPA und ISI exemplarisch elf, sehr unterschiedliche Serviceroboterszenarien für gewerbliche Anwendungen untersucht: von der Außenanlagenwartung und der Salaternte über den Containertransport im Krankenhaus und dem Bewegen von Personen in der Altenpflege bis hin zur Produktionsassistenz. Die untersuchten Serviceroboter verbanden als technische Merkmale Mobilität, Handhabung und die Interaktion mit dem Menschen.
Grundidee war, für all die verschiedenen Anwendungen einen modularen Baukasten aus mechatronischen Komponenten zu nutzen, „ quasi Legobausteine der Service-Robotik", so Martin Hägele, Abteilungsleiter Robotersysteme am Fraunhofer IPA. Bislang wurden Service-Robotik-Aufgaben noch sehr individuell gelöst. Als erstes Ergebnis ließe sich festhalten, so Hägele, dass bereits eine gute Basis für Serviceroboter-geeignete Komponenten gelegt sei, nicht zuletzt aufgrund der Forschungsinitiativen in den letzten Jahren.
Einen Forschungsbedarf gebe es jedoch noch bei Themen wie Wahrnehmung, Navigation, Manipulation insbesondere unter Anforderungen höchster Verlässlichkeit in Alltagsumgebungen sowie bei der Mensch-Maschine-Sicherheit, so Hägele.
Eine größere Herausforderung lauert jedoch im Bereich der Software, zeigt die Studie. Expertengespräche und eigene Abschätzungen zur Softwareentwicklung ergeben signifikante Kosten bei Herstellern und Integratoren. „Software ist der entscheidende Faktor", nickt Ingo Ruhmann vom Bundesforschungsministerium, das die Studie beauftragt hatte, um zukünftige Forschungsziele zu analysieren. „Wir brauchen daher Wege zu einer effizienten Softwareentwicklung, und wir brauchen wiederverwendbare Softwarebausteine."
Ohnehin ist aber die Reduzierung der reinen Anschaffungskosten nicht der primäre Hebel zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit eines Serviceroboter-Konzepts. „Die sonst üblichen Skaleneffekte zur Wirtschaftlichkeitsverbesserung bei Komponenten stellen nicht den entscheidenden Faktor dar", betont Hägele. Der Anteil der Anschaffungsinvestitionen an den gesamten lebenszyklusbezogenen Kosten lag bei den untersuchten Anwendungen meist unter 25 Prozent. „Entscheidend sind vielmehr die Betriebs- und Wartungskosten."
Daher sei es sinnvoller, die Aktivierungs- und insbesondere die Aktivitätskosten zu reduzieren, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern, z. B. durch eine einfachere und somit robustere, technische Lösung mit geringeren Betreuungs- und Wartungsaufwänden.
Sechs der elf untersuchten Szenarien seien aber unter Berücksichtigung sämtlicher Lebenszykluskosten im Vergleich zur konventionellen Alternative trotzdem wirtschaftlich, attestieren die Forscher. „Eine gute Wirtschaftlichkeit bedeutet aber nicht gleichzeitig einen Durchbruch am Markt", betont Fraunhofer-ISI-Forscher Oliver Kleine.
So amortisiere sich das Szenario „Automatische Ernte von Bodenfrüchten" in maximal drei Jahren zwar recht schnell, aber das System koste auch rund 700.000 Euro. „Und Landwirtschaftsbetrieben stehen heute im Durchschnitt nur etwas mehr als 30.000 Euro pro Jahr für sämtliche Investitionsvorhaben zur Verfügung. Selbst bei Großbetrieben liegt diese Summe mit 130.000 Euro signifikant unter den Systemkosten."
Finanzierung ist oft ein Engpass
In vielen der Zielmärkte, so die Studie, stellen die Finanzierungsmöglichkeiten trotz positiver einzelwirtschaftlicher Betrachtung einen Engpass dar, der einer raschen Marktdurchdringung entgegensteht. „Einen Ausweg könnten hier neue, durch die Roboterhersteller angebotene Geschäftsmodelle wie pay per service bieten", so Kleine.
Auch bei den untersuchten Produktionsassistenten für die Automobilmontage sind noch nicht alle Hürden ausgerämt. So kann sich die Amortisationsdauer der skizzierten Lösung mit rund 3–4 Jahren durchaus sehen lassen. „Allerdings sind den Automobil-OEMs drei Jahre Amortisationszeit zu viel, die verlangen zwei Jahre ", so Ruhmann. Dennoch sieht er Potenziale: „Wenn sich ein solcher Produktionsassistent in der stark taylorisierten Arbeitsweise am Fließband bereits rechnet, dann ist es für eher unstrukturierte Abläufe im Mittelstand noch besser geeignet."
Damit Interessierte für ihre Anwendung die Möglichkeiten des Service-Roboter-Einsatzes prüfen können, haben die ISI-Forscher eine Art „Wirtschaftlichkeits-Taschenrechner" konzipiert. Kleine: „Mithilfe unseres Methodenbaukastens samt Softwaretool zur Wirtschaftlichkeitsbewertung ist es jedem Anwender und Hersteller möglich, unsere Ergebnisse auf seine eigene Situation anzuwenden."
