Merck: Roboter für mehr Sicherheit bei der Arbeit

Roboter? Oder schon Kollege?

Wie wäre es, in einer Umgebung zu arbeiten, in der Ihnen Roboterkollegen die einfachere Arbeit abnehmen, Waren von autonomen Fahrzeugen ins Büro geliefert werden und ein Roboter namens Eddy Ihre Einkäufe im Supermarkt erledigt? Am Merck-Standort in Darmstadt ist das bereits Realität.

Roboter automatisieren in vielen Branchen die Fertigung und die Produktion. Die Entwicklung schreitet jedoch immer weiter fort. Daher untersucht das Unternehmen alle erdenklichen Einsatzmöglichkeiten.

Seit 2018 bringt das Wissenschafts- und Technologieunternehmen gemeinsam die Digitalisierung und den Einsatz von Robotern in all seinen Abteilungen voran. Im Rahmen dieser Initiative wurden alle Mitarbeiter von Merck gebeten, ihre Ideen dazu einzureichen, wo Roboter die Sicherheit oder die Effizienz verbessern können. Bislang sind mehr als 100 Vorschläge eingegangen. Aus einigen davon sind Projekte entstanden, die gemeinsam mit Technologieentwicklern und Universitäten durchführt wurden.

„Wie zahlreiche andere Unternehmen auch setzen wir in unseren Produktionslinien bewährte Robotertechnologien ein. Diese steigern die Effizienz bei der Handhabung von Teilen, der Verpackung und Palettierung von Produkten sowie bei der Logistik und Lagerverwaltung“, so Benedikt Ulmke, Project Manager beim Site Management-Team im Bereich Digital Engineering. „Wir loten jedoch auch neue Bereiche aus – vom Einsatz kollaborativer Roboter, sogenannter Cobots, für die Wartung und Inspektion von Anlagen bis hin zur Arbeit mit Humanoiden. Letztere sind Roboter, die darauf programmiert sind, sich wie Menschen zu verhalten.“

Die Arbeit für Menschen sicherer machen

Spot ist eines der Pilotprojekte. Hierbei handelt es sich um einen vierbeinigen „Roboterhund“ von Boston Dynamics, den Merck auf seine Eignung für Inspektionen in einem Klärwerk sowie in Produktionsanlagen in Darmstadt testet. Spot orientiert sich mithilfe seiner zahlreichen Kameras und Sensoren auf dem Gelände, zeichnet Informationen auf und überträgt sie. Dazu gehört auch, dass er Anzeigen technischer Geräte abliest. Dank seiner leistungsstarken Zoomobjektive kann er sogar die Schieber kontrollieren, die den Zu- und Ablauf des Klärteichs regeln.

„Derzeit muss ein Techniker in einigen Anlagen bis zu zwei- oder dreimal am Tag die gleiche Runde ablaufen und die Maschinen manuell überprüfen. In Zukunft kann vielleicht ein Roboter diese Aufgabe übernehmen“, so Ulmke.Spot ist autonom und kann Stufen und Böschungen überwinden und sogar Gitterroste überqueren. Für schwer zugängliche Bereiche, wie das Innere großer zylindrischer Tanks oder Reaktoren in der chemischen Produktion, verfolgt der Konzern anderen Ansatz: fliegende Drohnen und Roboter, die an senkrechten Wänden hochklettern können.

Manche der Behälter sind so groß, dass erst ein Gerüst aufgebaut werden muss, bevor ein Mitarbeiter die Inspektion durchführen kann. Wenn ein Mitarbeiter diese Arbeiten durchführt, muss die gesamte Anlage für ein bis drei Tage außer Betrieb genommen werden. Aus Sicherheitsgründen müssen die gesamte Stromversorgung und alle Chemikalienzufuhrleitungen getrennt werden, bevor ein Mitarbeiter in den Behälter einsteigt. Im Gegensatz dazu kann ein Kletterroboter innerhalb von 15 bis 20 Minuten mit der Arbeit beginnen. Sie halten sich mit Magneten oder Saugnäpfen an den glatten Innenwänden fest und liefern präzise Bilder vom Zustand des Innenraums, anhand derer die Mitarbeiter Schweißnähte und Armaturen von außen überprüfen können. Dies erspart den Mitarbeitern die aufwendige und gefährliche Arbeit im Inneren der Behälter.

„Die Roboter nehmen den Mitarbeitern nicht nur unangenehme und anspruchsvolle Inspektionsaufgaben ab und verhindern, dass die Anlage außer Betrieb genommen werden muss, sondern bieten zudem einzigartige Funktionen“, so Ulmke. „Zum Beispiel können Infrarotkameras Defekte in diesen Maschinen viel besser erkennen als ein Mensch und zugleich eine digitale Karte des Behälters erstellen.“

Wenn Greifarme zur Hand gehen

Roboter sollen den Mitarbeitern die Arbeit erleichtern und ihnen mehr Freiraum geben, ihre Kompetenz an anderer Stelle einzusetzen. Laborarbeit besteht zu einem erheblichen Teil aus repetitiven, manuellen Schritten, die viel Zeit der Wissenschaftler und Labortechniker in Anspruch nehmen.

Doch in den OLED-Labors hat Merck bereits erste erfolgreiche Verbesserungen erzielt, indem das Unternehmen Roboter einsetzt, um die Effizienz von Leuchtdioden zu messen. Hierzu gehören Leuchtdichte, Stromstärke, Spannung und Farbspektrum. Dieser zeitaufwendige und komplexe Schritt der Qualitätskontrolle gehörte früher zum Aufgabenbereich der Labortechniker. Heute übernehmen das vier schrankgroße Messroboter. Ein Roboterarm, ausgestattet mit Mikroskop und Kamera, fotografiert und vermisst alle Komponenten und informiert die Labortechniker über mögliche Fehler.

Zu einem ähnlichen Zweck haben Wissenschaftler in Darmstadt gemeinsam mit dem Cell-tech Lab in Poseung, Korea, einen anwendungsspezifischen Roboter entwickelt und gebaut. Der Roboter sortiert Flüssigkristall-Testzellen für die Forschungs- und Produktionsprozesse des Labors. Er entnimmt die ungeordneten zerbrechlichen Glaszellen aus großen Wannen und platziert sie vorsichtig einzeln auf einer Palette. Mithilfe seiner Kamera und seines Greifarms nimmt er jede Zelle einzeln auf und reinigt sie mit Druckluft, bevor er sie verpackt. Der Roboter erledigt diese Aufgabe in einem Bruchteil der Zeit, die ein Labortechniker benötigen würde, sodass dieser sich auf andere Forschungsarbeiten konzentrieren kann.

Kannst du mich mitbringen, Roboter?

Roboter sorgen nicht nur für mehr Sicherheit und Effizienz, sondern verbessern auch die Arbeitsumgebung an großen Standorten wie dem von Merck. 2020 hat das Unternehmen eine Flotte autonomer, selbstfahrender Lieferroboter eingeführt. Diese Starship-Roboter transportieren in einem geschlossenen Laderaum Lasten von bis zu 15 Kilogramm und sorgen durch ihren Einsatz auf dem gesamten Gelände für Zeitersparnis. Die Mitarbeiter können den Roboter per Smartphone oder Computer anfordern, ihn beladen und anschließend an ein Ziel schicken. Empfänger werden per SMS oder E-Mail benachrichtigt, dass eine Lieferung zur Abholung bereitsteht. „Das erspart den Mitarbeitern zeitraubende Fahrten über das Gelände und erhöht so die Effizienz“, so Ulmke.

Zudem hat das Wissenschafts- und Technologieunternehmen 2021 gerade seinen neuen vollautomatischen Supermarkt eröffnet. Dieser ist an 365 Tagen im Jahr rund um die Uhr geöffnet. Die Kunden werden von „Eddy“ bedient, einem Roboter mit Greifarm, der die im Laden oder per App bestellten Einkäufe der Mitarbeiter einpackt und zur Abholung bereitstellt.

Industrie 4.0 braucht Roboter 4.0

„Ältere“ Robotergenerationen waren in der Regel stationär. Die Roboter von heute sind dagegen mobil und können herumfahren. Das bietet zahlreiche Vorteile, bringt beim Einsatz in chemischen oder pharmazeutischen Produktionsstätten jedoch auch Herausforderungen mit sich. In der pharmazeutischen Produktion und in im Halbleitergeschäft muss Merck beispielsweise stets die gute Herstellungspraxis (Good Manufacturing Practice, GMP) befolgen. Roboter sind in der Regel jedoch für „normale“ Umgebungen konstruiert. So verursachen ihre Gummiräder beispielsweise Abrieb, der in die Umgebung gelangt. Sie können nicht einfach einen Schutzanzug tragen. Deshalb muss festgelegt werden, wo in den entsprechenden Bereichen sich Roboter bewegen dürfen.

Am Merck-Standort in Darmstadt werden zahlreiche Tests an bewährten und neuen Robotern durchgeführt. In diesen Projekten gewinnt das Unternehmen – sowohl als Produktionsstandort als auch als Roboterentwickler – viel wertvolle Erfahrung. So können Fragen beantworten werden wie: „Welche Anforderungen bestehen beim Einsatz von Robotern in der chemischen Industrie?“, „Welche Zertifizierungen sind in der EU erforderlich?“ oder „Gelten Roboter als Maschine oder gehören sie in eine andere Kategorie?“.

Der Gewinn von Erkenntnissen bezüglich dieser Technologien ist ein wichtiger Schritt hin zur Industrie 4.0. Merck arbeitet in diesem Bereich mit Siemens zusammen. Das Ziel ist die Entwicklung flexibler, modularer und intelligenter Produktionsprozesse. Der Automatisierung mithilfe von Robotik kommt hier eine entscheidende Rolle zu.

Wenn Robotik auf KI trifft

Neue Einsatzmöglichkeiten für Roboter zur Transformation der Arbeitswelt lassen sich nur gemeinsam mit Universitäten und Start-ups, Lieferanten und potenziellen Kunden ausloten. „Bei besonders komplexen Technologien arbeiten wir stets mit einem Netzwerk von Partnern und Technologieanbietern zusammen“, so Ulmke.

Viele der Pilotprojekte von Merck im Bereich Robotik werden am Standort in Darmstadt durchgeführt. Dieser bietet ein einzigartiges Umfeld für die Entwicklung derartiger Technologien. Er ist praktisch eine Stadt in einer Stadt. „Das ist eine herausragende Gelegenheit, neue Technologien in einer kontrollierten Umgebung zu testen“, so Ulmke. „Mit den drei Geschäftsbereichen des Unternehmens, die in unterschiedliche Gruppen unterteilt sind, verfügen wir über ein besonders breites Feld an potenziellen Anwendungen für Robotertechnologien, die wir gemeinsam mit unseren Mitarbeitern auswerten können.“

„Wir sind uns bewusst, dass Technologien wie Robotik und KI in unserem Unternehmen Einzug halten“, so Ulmke. „Wir möchten herausfinden, wie wir sie nutzen können, um Zeit zu sparen und den Mitarbeitern mehr Spielraum zu geben, ihre Fähigkeiten voll auf die Entwicklung neuer Verfahren und Technologien zu konzentrieren, die das Leben verbessern. Es geht nicht darum, Mitarbeiter zu ersetzen, sondern das Beste aus beiden Welten zu kombinieren: die Genauigkeit, Effizienz und Sicherheit von Robotern mit der Kreativität, den strategischen Fähigkeiten und der Persönlichkeit von Menschen.“