Glossar

Der Begriff „Arbeiten 4.0“ knüpft an die aktuelle Diskussion über die vierte industrielle Revolution (Industrie 4.0) an, rückt aber die Arbeitsformen und Arbeitsverhältnisse ins Zentrum – nicht nur im industriellen Sektor, sondern in der gesamten Arbeitswelt. „Arbeiten 1.0“ bezeichnet die beginnende Industriegesellschaft vom Ende des 18. Jahrhunderts und die ersten Arbeiterorganisationen. „Arbeiten 2.0“ steht für die beginnende Massenproduktion und die Anfänge des Wohlfahrtsstaats am Ende des 19. Jahrhunderts. Die Industrialisierung brachte damals neue soziale Probleme mit sich, der zunehmende Druck der organisierten Arbeiterschaft bildete eine wichtige Grundlage für die Einführung der ersten Sozialversicherungen im Deutschen Reich. „Arbeiten 3.0“ umfasst die Zeit der Konsolidierung des Sozialstaats und der Arbeitnehmerrechte auf Grundlage der sozialen Marktwirtschaft: Arbeitgeber und Arbeitnehmer verhandeln sozialpartnerschaftlich auf Augenhöhe miteinander. Die Notwendigkeit der Wahrnehmung gemeinsamer Interessen steht im Betrieb wie auch unter den Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmern insgesamt außer Frage. Später folgte die teilweise Rücknahme sozialer Rechte, auch angesichts des zunehmenden Wettbewerbsdrucks und der Öffnung nationaler Märkte. „Arbeiten 4.0“ wird vernetzter, digitaler und flexibler sein. Wie die zukünftige Arbeitswelt im Einzelnen aussehen wird, ist noch offen (siehe BMAS).

Ein Cyber-physisches System (engl. cyber-physical system (CPS)) bezeichnet die Verknüpfung von realen mit virtuellen Objekten. So hat jedes mechanische oder elektronische Produktionselement ein digitales Abbild im System, einen „digitalen Zwilling", mit dem es direkt verbunden ist. Jede Zustandsänderung im realen Produktionsprozess wird so direkt den digitalen Zwillingen gemeldet. Diese können dann nach einer vorher festgelegten und programmierten Optimierungsstrategie die nächsten Arbeitsschritte planen und wieder an die realen Komponenten übertragen. Als CPPS wird die Übertragung dieser CPS-Ideen und -Methoden auf industrielle Produktionssysteme verstanden.

In der „Handhabungstechnik“ geht es um Maschinen, Hilfsmittel, Prozesse und Methoden zur Ausführung von Tätigkeiten, die auch händisch erledigt werden können. Der Wortteil „Hand“ weist darauf hin. Unterbereiche der Handhabungstechnik sind z.B. das Bewegen oder Greifen von Objekten. Auch das Ordnen und Sortieren von Objekten gehört zur Handhabungstechnik. Das wohl bekannteste Handhabungsgerät (auch Handhabungsmaschine genannt) ist der Industrieroboter, der die Bewegung von Objekten (Werkstücke und/oder Werkzeuge) im industriellen Sinne übernehmen kann.

Das Schlagwort „Industrie 4.0“ beschreibt einen Umbruch im produzierenden Sektor. Leitbild der Industrie 4.0 ist eine hochautomatisierte und vernetzte industrielle Produktions- und Logistikkette. Dabei verschmelzen virtuelle und reale Prozesse auf der Basis sogenannter Cyber-physischer Systeme (CPS). Dies ermöglicht eine hocheffiziente und hochflexible Produktion, die Kundenwünsche in Echtzeit integriert und eine Vielzahl von Produktvarianten ermöglicht (siehe BMAS).

Ein Industrieroboter ist ein Handhabungsgerät bzw. eine Handhabungsmaschine (Handhabungstechnik) für die Bewegung von Werkzeugen und Werkstücken im industriellen Umfeld. Er muss dabei flexibel hinsichtlich Arbeitsaufgabe und Arbeitsumfeld einsetzbar sein. Industrieroboter sind von Servicerobotern, die eher einen Dienstleistungszweck z.B. auch im häuslichen Umfeld haben, zu unterscheiden. Um dem Begriff „Handhabung“ gerecht zu werden, muss ein Industrieroboter mindestens vier Bewegungsachsen haben. Damit kann er ein Werkstück oder Werkzeug im dreidimensionalen Raum frei positionieren und zumindest um eine Rotationsachse verdrehen.

Angelehnt an die Leistungsfähigkeit der menschlichen Intelligenz fokussiert sich künstliche Intelligenz, engl. Artificial Intelligence (AI), auf die Lösung konkreter (Anwendungs-) Probleme und unterstützt den Menschen bei Arbeits- und Entscheidungsprozessen. Kennzeichnend für ein KI-System ist die Lernfähigkeit auf Basis von Daten (siehe BMWI).

Die Ordnungstechnik beschreibt Methoden und technische Umsetzungen für das systematische Ordnen von Objekten. Dazu gehört z.B., lose in einem Gebinde vorliegende Werkstücke vereinzelt in eine gewünschte Position und Orientierung zu überführen. Die Ordnungstechnik gehört zur Handhabungstechnik.

Realistic Robot Simulation (Realistische Robotersimulation) beschreibt eine Möglichkeit, die Simulation der zu steuernden Bewegungen eines Industrieroboters an die des realen Roboters anzugleichen.

Wie sich ein Roboter konkret bewegt (Bewegungsbahn) ist bei jedem Robotermodell unterschiedlich. Insbesondere die Bahn, die ein eingesetztes Werkzeug nimmt (Werkzeugbezugspunkt (TCP)), ist dabei von Bedeutung. Bei der Simulation entsprechender Roboter in einem Robotersimulator kann es daher zu Abweichungen zwischen Plan und Wirklichkeit kommen, wenn man hierzu auf Standardalgorithmen setzt. Insbesondere der räumliche Bahnverlauf und Ausführungszeiten können abweichen. Dies sind aber wichtige Kenngrößen bei der Planung von Roboterzellen.

In RRS sind nun standardisierte Schnittstellen (RRS-1 und RRS-2) definiert, mit denen die Bewegungsabläufe eines Roboters im Simulator höchst genau (Abweichungen i.d.R. < 2%), eben „realistisch“, abgebildet werden. Die Softwaremodule für diese Planung (RCS-Modul) müssen in der Regel beim Hersteller erworben werden. 

Die Robot Controller Simulation ist ein Softwaremodul zur Verwendung in einem Robotersimulator, das die herstellereigenen Berechnungsvorgänge eines Roboters mittels standardisierter Schnittstelle (RRS) bereitstellt.

Sie wird in der Regel vom jeweiligen Roboterhersteller erworben (ggf. auch vom Hersteller der Simulationssoftware vertrieben) und kann über eine standardisierte Schnittstelle (RRS) bei der Bewegungssimulation eines Roboters in einem Robotersimulator verwendet werden. Der Simulationsroboter bewegt sich dann im Robotersimulator nahezu identisch wie später der reale Roboter (Abweichungen i.d.R. < 2%).

Siehe Werkzeugbezugspunkt (TCP).

In einem Virtual Robot Controller (virtuelle Robotersteuerung) wird die Steuerung und die Bedienung eines Roboters simuliert. Ein Roboterbediener/-programmierer soll damit möglichst keinen Unterschied zwischen der Bedienung des Roboters im Simulator und dem realen Roboter bemerken. Insbesondere die Bewegung der Roboterachsen über die Handsteuerung, die Betrachtung digitaler Ein- und Ausgänge und des User-Interface sollen realistisch im Simulator dargestellt werden (siehe hierzu auch Robot Controller Simulation (RCS)).

Der Werkzeugbezugspunkt ist ein Koordinatensystem (das Teilwort „Punkt“ ist also nicht wörtlich gemeint), das die räumliche Lage eines i.d.R. am Roboter befestigten Werkzeugs beschreibt. Er beschreibt also, an welcher Position und wie gedreht ein Werkzeug vom Roboter im Arbeitsraum bewegt und gehalten wird. Für die Bedienung und Programmierung eines Roboters bedeutet dies, dass die Bewegungsbahn des TCP im Arbeitsraum des Roboters beschrieben werden muss. Eine sinnvolle Festlegung des TCP erleichtert dabei häufig die Bewegungseingabe und Programmierung des Roboters.