Wie lässt sich ein Roboter in eine Bestandsanlage nachrüsten?

Ja, ein Roboter lässt sich in eine Bestandsanlage nachrüsten, vorausgesetzt, die Anlage wird vorab sorgfältig analysiert und die Integration wird systematisch geplant. Entscheidend ist dabei nicht allein die Wahl des richtigen Robotertyps, sondern vor allem die saubere Einbindung in die vorhandene Steuerungstechnik und die Einhaltung aller Sicherheitsanforderungen. Die folgenden Fragen zeigen Schritt für Schritt, worauf es bei der Roboterintegration in Bestandsanlagen wirklich ankommt.

Welche Voraussetzungen muss eine Bestandsanlage für die Roboterintegration erfüllen?

Eine Bestandsanlage ist für die Roboterintegration geeignet, wenn ausreichend Platz für den Roboter und dessen Sicherheitsbereich vorhanden ist, die Steuerungsinfrastruktur kommunikationsfähig ist und der Prozess klar definierte, wiederholbare Arbeitsschritte umfasst. Ohne diese Grundvoraussetzungen ist eine wirtschaftlich sinnvolle Nachrüstung kaum möglich.

Konkret sollten folgende Punkte vor der Planung geprüft werden:

Platzverhältnisse: Gibt es ausreichend Raum für den Roboter, seine Bewegungsradien und die erforderlichen Schutzeinrichtungen?
Steuerungsinfrastruktur: Verfügt die Anlage über eine SPS oder ein Bussystem, an das ein Roboter angebunden werden kann?
Prozesskonsistenz: Sind die Arbeitsschritte, die der Roboter übernehmen soll, standardisiert und reproduzierbar?
Stromversorgung: Sind ausreichend Anschlusspunkte und Leitungskapazitäten vorhanden?
Zustand der Anlage: Ist die Bestandsanlage mechanisch und elektrisch in einem Zustand, der eine Erweiterung zulässt?

Ältere Anlagen mit veralteter oder proprietärer Steuerungstechnik sind nicht grundsätzlich ausgeschlossen, erfordern aber häufig zusätzliche Schnittstellenlösungen oder ein partielles Retrofit der Steuerungsebene. Je klarer der Ist-Zustand der Anlage dokumentiert ist, desto effizienter lässt sich die Nachrüstung planen.

Wie läuft die Planung einer Roboter-Nachrüstung in der Praxis ab?

Die Planung einer Roboter-Nachrüstung beginnt mit einer strukturierten Prozessanalyse der Bestandsanlage und endet mit der Inbetriebnahme und Abnahme des integrierten Systems. Zwischen diesen Punkten liegen mehrere klar definierte Phasen, die aufeinander aufbauen.

Ein typischer Planungsablauf sieht folgendermaßen aus:

Ist-Analyse: Aufnahme des bestehenden Anlagenlayouts, der Steuerungsarchitektur und der Prozessabläufe.
Konzeptentwicklung: Definition des Einsatzszenarios, Auswahl des Robotertyps und Festlegung der Schnittstellen zur Bestandsanlage.
Sicherheitsbewertung: Erstellung einer Risikobeurteilung und Gefährdungsanalyse gemäß geltender Normen.
Engineering: Detailplanung der Roboterzelle, der Steuerungsprogramme und der Kommunikationsschnittstellen.
Fertigung und Montage: Aufbau der Schaltschränke, Installation der Kabelwege und elektrotechnische Verdrahtung.
Inbetriebnahme: Programmierung, I/O-Check, Testläufe und Optimierung im laufenden oder stillgelegten Betrieb.
Dokumentation: Übergabe aller technischen Unterlagen, Schaltpläne und Sicherheitsnachweise.

Besonders wichtig: Bei Nachrüstungen im laufenden Betrieb muss die Planung Stillstandszeiten minimieren. Das gelingt am besten, wenn Schaltschränke und Steuerungskomponenten vorab vollständig gefertigt und getestet werden, bevor sie in die Anlage integriert werden.

Welcher Robotertyp eignet sich für welche Bestandsanlage?

Die Wahl des richtigen Robotertyps hängt vom konkreten Einsatzszenario ab: Kollaborative Roboter (Cobots) eignen sich für flexible, platzkritische Umgebungen mit Mensch-Roboter-Interaktion, während klassische Industrieroboter für hohe Lasten, schnelle Zyklen und vollautomatisierte Prozesse die bessere Wahl sind.

Kollaborative Roboter (Cobots)

Cobots arbeiten direkt am Arbeitsplatz, ohne zwingend eine eigene Roboterzelle zu benötigen. Sie lassen sich flexibel umstellen und sind oft ohne tiefe Programmierkenntnisse zu bedienen. Das macht sie besonders attraktiv für Bestandsanlagen mit begrenztem Platz oder wechselnden Aufgaben. Typische Einsatzbereiche sind Montage, Qualitätsprüfung oder einfache Handhabungsaufgaben. Wichtig: Auch wenn Cobots als einfach gelten, müssen Einsatz und Programmierung sorgfältig geplant und dokumentiert werden.

Industrieroboter

Klassische Industrieroboter sind die richtige Wahl, wenn es um hohe Traglasten, präzise Wiederholgenauigkeit oder schnelle Taktzeiten geht. Typische Anwendungen in Bestandsanlagen sind Schweißen, Schneiden, Entgraten, Polieren oder das Bestücken von Fertigungslinien. Sie erfordern in der Regel eine eigene Roboterzelle mit Schutzeinrichtungen, bieten dafür aber maximale Leistung und Prozesssicherheit. Ein wesentlicher Vorteil moderner Industrieroboter: Viele lassen sich direkt in vorhandene SPS-Steuerungen integrieren, was den Nachrüstaufwand erheblich reduziert.

Die Entscheidung zwischen Cobot und Industrieroboter sollte nie allein nach dem Preis getroffen werden, sondern auf Basis einer objektiven Analyse des Prozesses, der Sicherheitsanforderungen und der langfristigen Betriebsziele.

Wie wird ein Roboter in die bestehende Steuerungstechnik eingebunden?

Ein Roboter wird in die bestehende Steuerungstechnik eingebunden, indem er über standardisierte Kommunikationsschnittstellen wie Profinet oder EtherCAT mit der vorhandenen SPS verbunden wird. Moderne Ansätze ermöglichen es, die Robotersteuerung direkt in die SPS zu integrieren, etwa über Bibliotheken wie die Simatic Robot Library von Siemens.

Die konkrete Einbindung hängt von der vorhandenen Steuerungsarchitektur ab. In modernen Anlagen mit Ethernet-basierten Protokollen ist die Integration in der Regel unkompliziert. Ältere Anlagen mit proprietären Bussystemen wie Profibus erfordern häufig zusätzliche Gateways oder eine partielle Modernisierung der Steuerungsebene.

Neben dem proprietären Ansatz der Roboterhersteller gibt es zunehmend herstellerunabhängige Programmierumgebungen, die mehr Flexibilität bei der Wahl der Hardware bieten. Die Steuerungs- und Automatisierungstechnik spielt dabei eine zentrale Rolle: Nur wenn Robotik und Automatisierung als integriertes Gesamtsystem gedacht werden, lässt sich das volle Potenzial der Nachrüstung ausschöpfen. Dazu gehört auch die Bereitstellung von Prozessdaten für übergeordnete Systeme wie ERP, IoT oder Edge-Computing-Plattformen.

Welche Sicherheitsanforderungen gelten bei der Roboter-Nachrüstung?

Bei der Nachrüstung eines Roboters in eine Bestandsanlage gelten dieselben Sicherheitsanforderungen wie bei einer Neuinstallation: Es muss eine Risikobeurteilung nach Maschinenrichtlinie durchgeführt werden, und die Anlage muss den aktuellen Normen entsprechen, unabhängig davon, wie alt die Bestandsanlage ist.

Konkret bedeutet das:

Risikobeurteilung und Gefährdungsanalyse: Vor der Integration muss systematisch bewertet werden, welche Gefährdungen durch den Roboterbetrieb entstehen.
Sicherheitskonzept: Auf Basis der Risikobeurteilung wird ein Sicherheitskonzept entwickelt, das technische Schutzmaßnahmen definiert.
Sicherheitsgerichtete Steuerung: Sicherheitsfunktionen wie Nothalt, Schutztürenüberwachung oder Geschwindigkeitsbegrenzung müssen normkonform implementiert werden. Für die Bewertung der Sicherheit von Steuerungen wird in der Praxis häufig das Tool SISTEMA eingesetzt.
CE-Kennzeichnung: Nach der Nachrüstung gilt die Anlage in vielen Fällen als wesentlich verändert und muss erneut konform gemacht und mit CE gekennzeichnet werden.
Dokumentation: Alle Sicherheitsmaßnahmen müssen lückenlos dokumentiert werden.

Bei Cobots ist besonders zu beachten: Auch wenn kollaborative Roboter als sicherer gelten als klassische Industrieroboter, entbindet das nicht von der Pflicht zur vollständigen Sicherheitsbewertung. Die Frage, wer den Roboter programmieren und betreiben darf, muss ebenfalls klar geregelt sein.

Wann lohnt sich die Nachrüstung wirtschaftlich, und wann nicht?

Eine Roboter-Nachrüstung lohnt sich wirtschaftlich, wenn die Investitionskosten durch messbare Einsparungen bei Personalkosten, Ausschuss, Taktzeiten oder Energieverbrauch in einem vertretbaren Zeitraum amortisiert werden. Als Faustregel gilt: Je repetitiver und fehleranfälliger der Prozess, desto größer das Einsparpotenzial.

Faktoren, die für eine Nachrüstung sprechen:

Hohe Personalkosten für monotone, belastende oder fehleranfällige Tätigkeiten
Bestandsanlage in gutem technischen Zustand mit langer Restlebensdauer
Klar definierte, standardisierbare Prozessschritte
Möglichkeit, durch den Robotereinsatz die Produktqualität messbar zu steigern
Potenzial zur Verlängerung von Maschinenlaufzeiten durch 24/7-Betrieb

Faktoren, die gegen eine Nachrüstung sprechen:

Bestandsanlage ist technisch veraltet und würde ohnehin bald ersetzt
Prozesse sind zu variabel oder zu komplex für eine wirtschaftliche Automatisierung
Investitionskosten übersteigen den erzielbaren Nutzen im Betrachtungszeitraum
Umbauaufwand an der Bestandsanlage ist unverhältnismäßig hoch

Ein Pilotprojekt kann helfen, die Wirtschaftlichkeit realistisch einzuschätzen: Dabei wird zunächst ein einzelner Prozessschritt automatisiert, um Erfahrungen zu sammeln und den tatsächlichen Nutzen zu messen, bevor eine umfassendere Investition getätigt wird.

Wie KSV bei der Roboter-Nachrüstung unterstützt

Wir bei KSV begleiten Unternehmen von der ersten Idee bis zur betriebsbereiten Anlage, herstellerunabhängig, praxisnah und mit über vier Jahrzehnten Erfahrung in der industriellen Automatisierungstechnik. Unser Ansatz: Robotik und Automatisierung werden von Anfang an als integriertes Gesamtsystem gedacht, nicht als isolierte Einzellösung.

Was wir konkret leisten:

Prozessanalyse und Konzeptentwicklung: Wir analysieren Ihre Bestandsanlage objektiv und entwickeln ein belastbares Konzept für die Roboterintegration.
Herstellerunabhängige Roboterauswahl: Wir haben keinen Druck, bestimmte Roboter zu verkaufen, im Vordergrund steht der sinnvolle und sichere Einsatz für Ihren Prozess.
SPS-Programmierung und Roboterprogrammierung: Wir programmieren auf einer Vielzahl von Systemen und favorisieren die direkte Roboterintegration in die SPS, etwa mit der Simatic Robot Library.
Sicherheitskonzept und Gefährdungsbeurteilung: Wir erstellen normkonforme Sicherheitskonzepte und unterstützen bei der CE-Konformität Ihrer Anlage.
Montage und Inbetriebnahme: Von der Schaltschrankfertigung über die Verkabelung bis zum I/O-Check, wir liefern eine betriebsbereite Lösung.
Dokumentation: Alle Unterlagen werden sauber übergeben, damit Sie langfristig eigenständig arbeiten können.

Sie planen, einen Roboter in Ihre Bestandsanlage nachzurüsten, und möchten wissen, ob und wie das in Ihrem Fall sinnvoll umsetzbar ist? Sprechen Sie uns an, wir analysieren Ihren Prozess und zeigen Ihnen konkrete Möglichkeiten auf.