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Schlagwort: Entwicklung

Roboter werden immer mehr Arbeitsplätze ersetzen

Roboter werden immer mehr Arbeitsplätze ersetzen

Das Thema ist sehr kontrovers und polarisiert. Aber Fakt ist, dass in der Zukunft Roboter – vor allem kollaborierende Roboter – Arbeitskräfte in der Fertigung ersetzen werden. Es gibt verschiedene Studien mit teils gegensätzlichen Ergebnissen. Ich habe einige Studien der Boston Consulting Group, der Citigroup, des International Federation of Robotics, der Oxford Martin School und McKinsey durchgelesen.

Beispielsweise ist die Studie „Positive Impacts of Industrial Robots on Employment“ des IFR aus dem Jahr 2013 weit von Objektivität und wissenschaftlichen Standards entfernt. Allein die äußere Form lässt auf die Qualität der Studie schließen: keine Fußnoten, kein Literaturverzeichnis, Copy&Paste von Diagrammen. Ich habe die Studie nicht durchgelesen, sondern nur Teile der Zusammenfassung, da die Publikationen des IFR des öfteren von fragwürdiger Natur sind. Die Studie schätzt, dass eine bis zwei Millionen Arbeitsplätze durch „Robotik“ zwischen 2017 und 2020 entstehen werden.¹ Leider ist mir nicht klar ob weltweit, im Universum oder in den sechs Ländern [welche in der Studie teilweise vergleichend gegenüber gestellt werden]. Im späteren Verlauf der Studie wird klar, dass es nur 170.000 bis 190.000 neue Arbeitsplätze innerhalb der Robotikindustrie werden.² Die verbleibenden 800.000 bis 1,8 Mio. würden indirekt entstehen.

Andere Studien wie bspw. Frey et al. erwartet einen Anstieg um 100.000 Arbeitsplätze [zwischen 2012 und 2022 innerhalb der USA].³

Cobots ersetzen die menschliche Arbeitskraft

Die allgemeine Aussage, dass Roboter Arbeitsplätze schaffen werden, ist eine Lüge. Es werden neue Arbeitsplätze für hochqualifizierte Arbeitskräfte aus dem tertiären Bildungsbereich entstehen, aber es wird einen starken Arbeitsplatzrückgang für Personen mit primärer [oder sekundärer] Bildung geben.4 5 Die Tätigkeiten dieser Personen [in der Produktion] werden dann durch Industrieroboter, kollaborierende Roboter und Automatisierungssysteme durchgeführt. Es muss dazu gesagt, dass die Automatisierung von Branche zu Branche sehr unterschiedlich sein wird. Die Schätzungen liegen bei ein bis fünf Prozent in der Textilindustrie und 85 Prozent im Maschinenbau.6

Ich gebe Ihnen ein Beispiel für eine Arbeitskraft, welche durch Automatisierung bzw. Robotik gefährdet ist: Heinz ist 53 Jahre alt und Produktionshelfer in einem mittelständischen Betrieb  [100. Mio € Jahresumsatz, Automobilzulieferer]. Er hat eine Bäckerausbildung, musste aber nach ein paar Jahren den Beruf aufgrund einer Mehlallergie aufgeben. Nun arbeitet er für 12.50 €/Stunde als Produktionshelfer an einer Maschine. Die Tätigkeit ist monoton und bei Problemen wendet sich Heinz an den Vorarbeiter oder Schichtleitenden Industriemechaniker. Der heutige Stundensatz für einen Roboter beträgt $10 bis $20 [ca. 9€ bis 18€ pro Stunde].7 Der Industrieroboter ist schneller als Heinz, d.h. Heinz kann man ersetzen und eine Kostenersparnis [aufgrund der gesteigerten Produktivität] ist sehr wahrscheinlich. Sirkin et al. schätzt, dass Roboter die menschliche Arbeitskraft ersetzen, sobald der Betriebsstundensatz 15 Prozent niedriger als der Stundenlohn liegt.8 In Deutschland müsste der Satz also 7,22 € betragen [ohne die Produktivitätssteigerung mit eingerechnet].

Der Betriebsstundensatz für Roboter wird innerhalb der nächsten Jahre weiter fallen, vergleichbar mit der Amortisationsdauer eines Roboters: Im Jahr 2010 betrug diese 5,3 Jahre und 2015 nur noch 1,7 Jahre.9

Aber nicht nur einfache Produktionstätigkeiten sind durch Automatisierung gefährdet. Schon 2013 legten Frey und Osborne in einer Studie nahe, dass 57 Prozent aller Arbeitsplätze [innerhalb der OECD Mitgliedsstaaten] durch Automatisierung [mit Hilfe von Computern] gefährdet sind.10 Konträr dazu erwartet die Unternehmensberatung McKinsey in einer Studie, dass gerade einmal 5 Prozent aller Arbeitsplätze komplett automatisiert werden könnten.11 Des weiteren wurde ausgeführt, dass „mehr als 10 Prozent“ des Aufgabenbereichs eines Arbeitnehmers [im Marketing] von Maschinen übernommen werden könnten.12

Dieser Gefährdung kann man entgegnen, indem man Arbeitstätigkeiten übernimmt, welche Kreativität, soziale Intelligenz und räumliche Auffassungsgabe erfordern.13

Die Polarisierung des Themas liegt auch an der ignoranten Sichtweise der westlichen Industrienationen bzw. deren Bürger. Wenn Zahlen genannt werden, wie bspw. 57 Prozent aller Arbeitsplätze, gehen die Menschen immer davon aus, dass damit ihre Arbeit gemeint ist, weil diese ja so wichtig sei. In China sind sogar 77 Prozent aller Arbeitsplätze gefährdet.14

Arbeitsplätze entstehen im tertiären Sektor

Es werden aber auch Arbeitsplätze entstehen. Die EU schätzt, dass 8 Mio. Arbeitsplätze im Gesundheitswesen [zwischen 2010 und 2020] entstehen werden.15 In anderen Branchen ist dies genauso. Jede Volkswirtschaft folgt der ‚Drei-Sektoren-Hypothese‘: erst folgt der Übergang von primären Sektor (Landwirtschafts etc.) zum sekundären Sektor (Industrialisierung). Danach folgt schlussendlich der Übergang zu einer Dienstleistungsgesellschaft (tertiärer Sektor). Aufgrund der Automatisierung wird sich dies nun verändern und die drei Sektoren werden in „automatisiert“ und „nicht-automatisiert“ einteilbar sein. Nicht automatisierte Bereiche im tertiären Sektor sind bspw. das Bildungswesen, die Forschung oder die Betriebswirtschaft.

Automatisierung an der Drei-Sektoren-Hypothese
schematische Darstellung

 

Einige Entwicklungsländer werden vom primären Sektor sofort zum tertiären Sektor übergehen, da andere Volkswirtschaften die Produktion [aufgrund von Automatisierung] besser durchführen und sich der „Zwischenschritt“ für diese Entwicklungsländern nicht lohnt. Dadurch wird in Zukunft der Aufstieg solcher Entwicklungsländer zu Industrienationen [paradoxe Wortwahl] sehr schwierig.

Ein weiterer Faktor in dieser Diskussion ist der demografische Wandel in den Industrieländern. Viele Länder sehen die Automatisierung als Lösung für den Arbeitskräfteschwund [ausgelöst durch den demografischen Wandel] und erhoffen sich eine Kontinuität oder Steigerung ihrer Produktivität. Die Automatisierung und der demografische Wandel werden sich aber nur innerhalb verschiedener Bereich wie bspw. in der Produktion oder dem Transportwesen/Logistik begegnen. Eine vollständige Kompensation des demografischen Wandels durch Automatisierung und Robotik wird auf keinen Fall möglich sein.

 

Schlussendlich kann man sagen, dass Roboter viele Arbeitsplätze [im heutigen Sinne] ersetzen werden. Ein gesamtwirtschaftlich positiver Effekt von Robotern auf die Beschäftigungsrate ist nicht vorhanden. Aufgrund des technologischen Fortschritts wird es in neuen Bereichen [bspw. der New Economy] eine große Anzahl neuer Jobs geben, aber die Anzahl der Erwerbstätigen in der Fertigung wird immer weiter zurückgehen. Schon jetzt zeigt sich, dass Deutschland die Spitze an Erwerbstätigen [in Relation zum BIP pro Kopf] im Jahre 1970 erreicht hatte. Andere Länder wie die USA in 1953, Korea in 1989, China in 2010, Japan in 1973 oder Frankreich in 1974. Die Sorge, dass Roboter auch in den Dienstleistungsbereich eindringen, ist berechtigt – aber die Frage ist: Wollen wir im Restaurant von einem Menschen oder von R2D2 bedient werden?

 


Fußnoten:
1 – International Federation of Robotics (Hrsg.) (2013): Positive Impact of Industrial Robots on Employment, 2.Auflage, S.3.
2 – International Federation of Robotics (Hrsg.) (2013): Positive Impact of Industrial Robots on Employment, 2.Auflage, S.5.
3 – Frey, Carl Benedict; Osborne, Michael; Holmes, Craig; Citigroup (Hrsg.) (2016): Technology at Work v2.0 – The Future Is Not What It Used to Be, S.44.
4 – Frey, Carl Benedict; Osborne, Michael; Holmes, Craig; Citigroup (Hrsg.) (2016): Technology at Work v2.0 – The Future Is Not What It Used to Be, S.48.
5 – Sirkin, Harold L.; Zinser, Michael; Rose, Justin Ryan (2015): The robotics revolution . the next great leap in manufacutring, S.5.
6 – Sirkin, Harold L.; Zinser, Michael; Rose, Justin Ryan (2015): The robotics revolution . the next great leap in manufacutring, S.15f.
7 – Frey, Carl Benedict; Osborne, Michael; Holmes, Craig; Citigroup (Hrsg.) (2016): Technology at Work v2.0 – The Future Is Not What It Used to Be, S.26.
8 – Sirkin, Harold L.; Zinser, Michael; Rose, Justin Ryan (2015): The robotics revolution . the next great leap in manufacutring, S.7.
9 – Blend, Ben (2016): China’s robot revolution, In: Financial Times, URL: http://on.ft.com/2cYtRZ0.
10 – Frey, Carl Benedict; Osborne, Michael (2013): The Future of Employment: How Susceptible are Jobts to Computerisation?, University of Oxford 2013.
11 – o.A. (2016): Übernehmen Roboter das Marketing?, In: Harvard Business Manager, Nr.6 2016, S.11.
12 – ebd.
13 – Frey, Carl Benedict; Osborne, Michael; Holmes, Craig; Citigroup (Hrsg.) (2016): Technology at Work v2.0 – The Future Is Not What It Used to Be, S.12.
14 – Frey, Carl Benedict; Osborne, Michael; Holmes, Craig; Citigroup (Hrsg.) (2016): Technology at Work v2.0 – The Future Is Not What It Used to Be, S.7.
15 – Frey, Carl Benedict; Osborne, Michael; Holmes, Craig; Citigroup (Hrsg.) (2016): Technology at Work v2.0 – The Future Is Not What It Used to Be, S.45.
Wie funktionieren Cobots?

Wie funktionieren Cobots?

Das Thema ‚Cobots‘ und ‚Industrie 4.0‘ werden immer intensiver von den Betrieben diskutiert und den Cobots wird eine rosige Zukunft bevorstehen. Die Evolution von ‚Industrie 4.0‘ geschieht durch eine bessere Erfassung der Produktionsprozesse bzw. der gesamten Wertschöpfungskette mit Hilfe von IT. Sozusagen wird der Produktionsprozess nur „IT-lastiger“.


Aber wieso gibt es plötzlich Cobots? Die heutigen Industrieroboter sind doch schon jetzt sehr „IT-lastig“, einigen Industriemechanikern vielleicht sogar eher „IT-lästig“. Wie kam die Evolution der Industrieroboter zu den Cobots denn dann zustande? Durch Ingenieurskunst. An den Beispielen von ABB, KUKA und der Robert Bosch GmbH werde ich die Funktionsweise eines Cobots erklären. In diesem Eintrag werde ich die Technik im Allgemeinen erklären und die detaillierte Funktionsweise von komplementären Technologien, wie bspw. von Bildverarbeitungssystemen oder Greifersystemen, außen vor lassen.
Die Funktionsweisen kann man in die zwei unterschiedliche Typen „Ante-Kollision“ und „Post-Kollision“ unterteilen. Der APAS der Robert Bosch GmbH funktioniert nach dem „Ante-Kollision“-Prinzip, d.h. noch bevor es zu einem Kontakt oder Zusammenstoß mit einem Objekt kommen kann, stoppt der APAS. Der LBR iiwa von Kuka stoppt erst bei Kollision, also „Post-Kollision“. Dies ist möglich, da trotz hoher Geschwindigkeiten nur ein sehr niedriger Payload gegeben ist, wodurch ernsthafte Verletzungen unwahrscheinlich sind.

ABB

ABB hat im April 2015 die Gomtec GmbH gekauft und sich damit einen der innovativsten Hersteller für Cobots einverleibt. Mit dem Erwerb kamen auch ein paar nette Patente. Zum Beispeil ein Patent über kapazitive Sensorik beinhaltet und über das „intuitive Lernen“ des Cobots (vorgestellt auf der Automatica 2014). Auf der iRex 2015 in Tokyo hat ABB dann nun auch den Cobot (früher ‚Roberta‘ genannt) von Gomtec in einem weißen Gewand mit ABB-Logo gezeigt. Bis auf ein Video gibt es noch keine offiziellen Pressemitteilungen und in der Produktbroschüre für 2016 ist dieser Cobot auch nicht aufgeführt. Jedoch wird dieser Cobot die Zukunft für ABB sein. Weswegen ich die Funktionsweise des Roberta erklären werde, welche derzeit noch „Post-Kollision“ ist. Der Roberta hat sozusagen einen Drucksensor in den Gelenkantrieben jeder Achse und stoppt sobald der Manipulator mit einem Gegenstand in Berührung kommt. Wenn ich zum Beispiel den Manipulator nur minimal (mit geringem Kraftaufwand) in eine andere bzw. die entgegengesetzte Richtung „stoße“, stoppt der Cobot sofort. Das war die bisherige Funktionsweise. In nächster Zeit wird der Cobot aber einen kapazitiven Sensor besitzen und somit dem „Ante-Kollision“-Prinzip folgen. Ein Patent für die „Näherungssensoranordnung“ hat Gomtec schon angmeldet (es ist aber noch nicht erteilt). Diese Erfindung basiert auf einem NASA-Patent über kapazitive Sensorik aus den 90er Jahren. Die Gründe, warum der Roberta noch nicht vertrieben wird, könnte darin liegen, dass ABB Schwierigkeiten bei der Integration der kapazitiven Sensorik hat. Ebenso arbeitet ABB beim Thema ‚Cobots‘ intensiv mit dem Automatisierungstechnikhersteller Festo zusammen. Die Bildverarbeitungs- und Greifertechnologie wird höchstwahrscheinlich in Kooperation mit Festo entwickelt, wodurch es auch hier zu Problemen bei der Integration kommen könnte.

Bosch APAS

Die kollaborative Technik des APAS basiert auf einem Sensorsystem zur Umfeldüberwachung mit kapazitiven Sensoren, d.h. bemerkt das System ein Objekt innerhalb von bspw. 5 cm, wird ein Impuls weitergegeben, der in diesem Fall den Manipulator des Cobot stoppt. Bewegt sich das Objekt (bspw. der Mitarbeiter) und befindet sich nun außerhalb dieser 5 cm, fährt der Roboter mit seinem Arbeitsauftrag fort. In Verbindung mit dem APAS Speedswitch wirkt diese Technologie noch imposanter.

KUKA

Die kollaborative Technik von Kuka’s LBR iiwa basiert vor allem auf Entwicklungen des DLR und funktioniert nach dem „Post-Kollision“-Prinzip. Ähnlich dem Cobot Roberta von Gomtec, besitzt der LBR iiwa eine gefedert abgestützte Drehmomentstütze in den Gelenkantrieben. Je nachdem wie man diese Drehmomentsstütze einstellt, erzeugt diese ein Rückstellmoment. Kuka arbeitet bei der Weiterentwicklung und Applikation ihres Cobots sehr eng mit Mercedes-Benz zusammen. Daimler nutzt den Cobot bspw. schon bei der komplexen Hinterachsgetriebemontage.

Vielen Cobots arbeiten nach dem gleichen Prinzip

Marktführer Universal Robots (UR-Modelle) wie auch Fanuc (CR35-iA), Yaskawa (HC-10) und Rethink Robots (Baxter, Sawyer) nutzen scheinbar die gleiche Technik (leider ist eine ausgiebige Patentrecherche nicht möglich). Auch diese Cobots arbeiten nach dem „Post-Kollision“-Prinzip.

Ante-Kollision Post-Kollision
Bosch APAS Fanuc CR35-iA (CR7-iA vorgestellt)
ABB Yumi (TBA) Universal Robots UR3, UR5 & UR9
Yaskawa Hc-10
ABB Yumi
Rethink Robotics Baxter & Sawyer
Kuka LBR iiwa



Jeder Roboterhersteller versucht jetzt in diesen Markt zu dringen und das Potenzial abzuschöpfen. Bis auf ABB und Bosch APAS basieren alle auf dem gleichen Prinzip und bringen dadurch Einschränkungen iSv. Payload, Geschwindigkeit und Einsatzgebiet. Trotzdem bieten sie für die SME eine neue Möglichkeit zur Automatisierung und Optimierung ihrer Produktionsprozesse. Ohne neue Entwicklung um sich vom „Post-Kollision“-Prinzip zu entfernen, wird dies zu Preiskämpfen unter den Herstellern führen, sobald die erste Sättigungsphase im Markt eingesetzt hat.

 

Anmerkung: Bei den verlinkten Pantenten handelt es sich um Offenlegungsschriften, d.h. sofern nicht vermerkt, ist das Patent noch nicht erteilt.