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Wirtschaftlichkeitsanalyse neuartiger Servicerobotik-Anwendungen (EFFIROB)

27.07.2011
Im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) haben die Fraunhofer-Institute IPA und ISI von Dezember 2009 bis November 2010 neuartige Servicerobotik-Anwendungen entwickelt und deren technisch-wirtschaftliche Bedeutung für die Robotik analysiert.

Über die konzeptionelle Betrachtung hinaus sollte die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der Servicerobotik-Anwendungen an konkreten Anwendungsszenarien analysiert werden. Der FuE-Bedarf zur Verbesserung von Kosten-Nutzen-Relationen bzgl. Schlüsseltechnologien, Komponenten und Systementwick­lungs­prozessen wurde daraus abgeleitet.

Zu diesem Zweck wurde ein umfangreicher Methodensatz samt den dazugehörigen Softwaretools entwickelt, die Entwicklern und Anwendern eine kalkulatorische Entschei­dungs­hilfe ihres Engagements in Anwendungsbereichen der Servicerobotik zur Verfügung stellen.

Der Kern der Methoden basiert auf praktischen ingenieurwissenschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Methoden sowie der lebenszyklusorientierten Kostenanalyse (LCC). Die Zusammenführung dieser Methoden gewährleistet die Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit der Serviceroboterszenarien aus Anwendersicht.

Aus sieben Zielmärkten wurden exemplarisch elf neuartige Anwendungen als Service­roboterszenarien, die sich erheblich in der technischen Ausführung und betriebswirtschaftlichen Bewertung unterscheiden, untersucht:

• Außenanlagenwartung
• Bereitstellen von Pflegeutensilien
• Bewegen von Personen in der stationären Altenpflege
• Bodenfrüchteernte
• Bodenreinigung
• Containertransport im Krankenhaus
• Fassadenreinigung
• Innenausbauassistenz
• Kanalinspektion
• Milchviehhaltung
• Produktionsassistenz
Die Kernbotschaften der Studie lassen sich in drei Themenbereiche unterteilen: die Marktpotenzialanalyse, die Beurteilung der verwendeten Komponenten und Technologien sowie die Beurteilung des Forschungsbedarfs.

Aus technischer Sicht wurden Forschungsbedarfe für die Servicerobotik gehäuft in den Bereichen Wahrnehmung, Navigation und Manipulation identifiziert, meist im Zusammenhang mit bislang unbefriedigend gelösten Software-Problemen. Hardwareseitig fehlt im Wesentlichen nicht die Technik (Invention) in Form von Schlüsselkomponenten, sondern deren kostengünstige Verfügbarkeit (Innovation). Demnach erscheinen mit heutigen Technologien die meisten Anwendungen technisch, aber nicht unbedingt wirtschaftlich machbar.

Die Entwicklung von Software verursacht signifikante Kosten bei den Herstellern und Integratoren von Servicerobotern. Vielfach übersteigen Umfang und Risiko der für typische Serviceroboter-Systeme benötigten Software die Erfahrung und die Ressourcen der potenziellen Ausrüster. Dem ließe sich entgegenwirken, indem standardisierte und wiederverwendbare Software-Komponenten sowie geeignete Software-Engineering-Methoden und Werkzeuge für die oft mittelständisch geprägten Serviceroboter-Hersteller verfügbar wären.

Die Reduzierung der Anschaffungskosten ist in der Regel nicht der primäre Hebel zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit eines Serviceroboter-Konzepts – die häufig in diesem Zusammenhang angeführten Skaleneffekte zur Behebung der Wirtschaftlichkeitsdefizite sind in den untersuchten Anwendungen von nachrangiger Relevanz im Vergleich zu einer Reduktion der Betriebs- und/oder Wartungskosten.

Weiterhin kann eine Entscheidungsrelevanz qualitativer Zusatznutzen bei deutlich negativer Wirtschaftlichkeitsrelation in keinem der betrachteten Zielmärkte festgestellt werden. Folglich können qualitative Faktoren eine schlechte Wirtschaftlichkeitsrelation in der Regel nicht kippen.

Schließlich gilt es zu beachten, dass eine gute Wirtschaftlichkeit eines Serviceroboter-Konzepts nicht mit einer hohen Ausnutzung der ausgewiesenen Marktpotenziale gleichgesetzt werden darf. In einigen Märkten scheinen insbesondere fehlende Finanzierungsmöglichkeiten ein wesentlicher Engpass zu sein – trotz positiver Wirtschaftlichkeitsrelation. Hier könnten ggf. neue Geschäftsmodelle auf Seiten der Anbieter, die diesen Engpass adressieren (wie z. B. Betreiber-Modelle), einen Ausweg bieten.

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Martin Hägele M. S. | Telefon +49 711 970-1203 I martin.haegele@ipa.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Oliver Kleine | Telefon +49 721 6809-37 | oliver.kleine@isi.fraunhofer.de

Hubert Grosser | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de

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