Lohnt sich ein Cobot für kleine Stückzahlen im Mittelstand?

Kurz beantwortetKleine Stückzahlen schließen einen Cobot heute selten aus, weil das Anlernen eines Teils per Handführung Minuten bis Stunden dauert und das Programm für den nächsten Lauf gespeichert bleibt. Entscheidend sind die manuellen Stunden, die eine Station im Jahr bindet, und ob die Teile in wiederkehrenden Familien laufen. Wer beide Zahlen kennt, rechnet die Amortisation in einer Viertelstunde durch, mit den Gesamtkosten der Zelle statt mit dem Listenpreis.

Warum sagt die Jahresstückzahl so wenig über die Wirtschaftlichkeit?

Weil ein Cobot Stunden ersetzt und keine Stücke zählt. Eine Station mit 6.000 Teilen im Jahr, die je Teil vier Minuten Handhabung bindet, beschäftigt einen Menschen 400 Stunden; eine Station mit 1.500 schweren Teilen und zwanzig Minuten je Teil bindet 500 Stunden. Die zweite Station hat ein Viertel der Stückzahl und den größeren Hebel. Für die Entscheidung zählt deshalb das Produkt aus Stückzahl und Handhabungszeit je Teil, und dieses Produkt heißt gebundene Stunden.

Dazu kommt die Frage, wie oft die Teile wiederkehren. Ein Teil, das viermal im Jahr in Losen von 80 Stück läuft, ist ein guter Kandidat, weil das Programm nach dem ersten Lauf existiert und jeder weitere Lauf nur noch das Umrüsten kostet. Warum das frühere Nein zur Automatisierung kleiner Lose eine Aussage über den Programmieraufwand war und heute neu gerechnet werden muss, steht in Lohnt sich ein Roboter bei kleinen Losgrößen. Dieser Artikel setzt dort an, wo jener aufhört: bei der Rechnung für den eigenen Betrieb.

Welche drei Bedingungen müssen bei kleinen Stückzahlen zusammenkommen?

Wiederholung, Stabilität und Stundenvolumen. Fehlt eine der drei, hilft auch die beste Amortisationsrechnung nicht, weil sie auf einer Annahme ruht, die der Betrieb nicht halten kann.

Wiederholung. Eine Teilefamilie ist eine Gruppe von Teilen mit ähnlicher Geometrie, ähnlichem Gewicht und gleichem Greifer. Drei Familien, die je viermal im Jahr laufen, sind für einen Cobot besser als zwölf Einzelteile, die je einmal laufen, selbst bei gleicher Gesamtstückzahl. Der Grund ist der Rüstweg: Beim zweiten Lauf einer Familie ist der Aufwand ein Bruchteil des ersten.

Stabilität. Ändern sich Teile oder Ablauf alle paar Wochen, läuft der Cobot dem Prozess hinterher. Sechs Monate ohne Änderung sind die untere Grenze, die der Robotik-Check ansetzt; wer diese Frage mit Nein beantwortet, stabilisiert zuerst den Prozess und automatisiert danach.

Stundenvolumen. Die gebundenen Stunden müssen die Zelle tragen. Was das in Zahlen heißt, zeigt die Beispielrechnung unten; die Schwelle hängt am Vollkostensatz und an den Gesamtkosten der Zelle, und sie liegt für eine typische Beschickungsstation im Einschichtbetrieb bei einigen hundert Stunden im Jahr.

Wie rechne ich die gebundenen Stunden einer Station aus?

Aus Schichtplan und Betriebsdaten, in einer Woche, mit Zettel und Stoppuhr. Gebraucht werden die Handhabungszeit je Teil, die Losgrößen und die Zahl der Läufe je Jahr; alles andere steht im ERP oder in der Lohnbuchhaltung.

1. Station wählen. Die Station, an der ein Mensch am meisten Zeit mit Einlegen, Entnehmen, Umsetzen oder Prüfen verbringt, und an der die Teile wiederkehren.
2. Handhabungszeit je Teil messen. Zehn Teile je Familie mit der Stoppuhr, Einlegen bis Ablegen, ohne Maschinenlaufzeit. Der Mittelwert ist die Eingabe.
3. Stückzahl je Familie und Jahr aus dem ERP ziehen. Die Läufe der letzten zwölf Monate, nicht die Planzahl für nächstes Jahr.
4. Gebundene Stunden bilden. Handhabungszeit mal Stückzahl je Familie, über alle Familien summiert, geteilt durch 60.
5. Vollkostensatz aus der Lohnbuchhaltung ansetzen. Bruttolohn plus Arbeitgeberanteile plus Ausfallzeiten, nicht der Tariflohn. Gebundene Stunden mal Vollkostensatz ist die jährliche Einsparung, bevor die Betreuung der Zelle abgezogen wird.

Wer diese fünf Schritte geht, hat die Nutzenseite. Sie ist in den meisten Betrieben schneller erhoben als die Kostenseite, weil die Kostenseite ein Angebot braucht. Bis das Angebot vorliegt, reicht die Faustregel: Arm mal 1,5 bis 3.

Cobot-Investition im Mittelstand: welche Zahlen gehören auf den Tisch?

Sechs Posten, jeder mit einer Herkunft im Betrieb oder im Angebot. Die Tabelle nennt für jeden Posten die Quelle und die Größenordnung, mit der sich rechnen lässt, bevor das erste Angebot da ist.

Ob diese Zahlen in ein Ja münden, hängt von fünf Kriterien ab, die vor der Rechnung geprüft werden. Das Raster dazu steht in Cobot-Investition im Mittelstand: das Entscheidungsraster; die vollständige Kostenseite über die Nutzungsdauer erklärt Was kostet ein Cobot wirklich.

Beispielrechnung: Maschinenbeschickung im Einschichtbetrieb

Unter den Annahmen unten amortisiert sich die Zelle in rund 2,1 Jahren, und die Schwelle, ab der sie sich innerhalb von drei Jahren trägt, liegt bei rund 860 gebundenen Stunden im Jahr. Alle Eingaben sind Annahmen für einen fiktiven Betrieb; die Größenordnungen für Arm, Zellenfaktor und Wartung stammen aus unseren Kostenartikeln.

Die Rechnung zeigt zwei Dinge. Erstens: Bei 1.100 gebundenen Stunden liegt die Amortisation mit 2,1 Jahren in dem Bereich, den wir als realistisch beschreiben. Zweitens: Sinkt das Volumen auf 700 Stunden, weil die Maschine nur an drei Tagen läuft, fällt der Nettonutzen auf 19.300 Euro und die Amortisation steigt auf über vier Jahre. Ab 48 Monaten gehört der Fall hinterfragt. Der Unterschied zwischen beiden Fällen liegt in der Auslastung, die Technik ist dieselbe.

Was in der Rechnung fehlt, ist absichtlich weggelassen: weniger Ausschuss, mannlose Randstunden, entlastete Fachkräfte. Diese Posten sind real und gehören als eigene, vorsichtig geschätzte Zeilen dazu. Als Rettung einer schwachen Grundrechnung taugen sie nicht.

Robotik-Amortisation berechnen: wo endet die einfache Rechnung?

Die einfache Rechnung endet dort, wo Auslastung, Laufzeit der Aufgabe und Szenarien ins Spiel kommen. Eine Zelle, die sich in 2,1 Jahren trägt, deren Teil aber nur noch 18 Monate läuft, ist ein Verlust, es sei denn, sie lässt sich umrüsten. Das wird bei der Auslegung entschieden und nicht danach.

Für die vollständige Rechnung mit drei Szenarien, Herkunft jeder Eingabe und Kontrollfragen gibt es einen eigenen Leitfaden: Robotik-Amortisation berechnen: Schritt für Schritt. Die Formel dahinter und ihre Varianten erklärt Cobot-Amortisation berechnen: die Formel. Hier bleibt die Antwort auf die Eingangsfrage: Ja, wenn die drei Bedingungen gelten, und die Beispielrechnung zeigt, wo die Grenze liegt.

Es bleibt ein Bereich, in dem das Nein richtig ist. Echte Einzelstücke ohne Wiederholung. Teile, die sich schlecht greifen oder erkennen lassen, biegeschlaff, glänzend, verhakt im Schüttgut. Prozesse, deren Einrichten länger dauert als das manuelle Abarbeiten des ganzen Loses. Dort kauft man sich Stillstand mit Investition, und die beste Antwort ist, diese Stationen von der Liste zu streichen und die nächste zu prüfen.

Cobot für kleine Losgrößen: welche Stationen kommen zuerst?

Zuerst kommen Stationen, an denen ein Mensch neben einer Maschine wartet: CNC-Beschickung, Palettieren leichter Gebinde, einfache Prüf- und Montageschritte. Sie erfüllen die drei Bedingungen am häufigsten, weil die Teile in Familien laufen und die Handhabung gleichförmig ist.

Welche sechs Einsatzfälle sich bei kleinen Losgrößen in der Praxis tragen, mit Losgrößenbereich, Rüstweg und typischem Stolperstein, beschreibt Cobot bei kleinen Losgrößen: sechs Einsatzfälle. Wer dort seine Station wiedererkennt, geht mit den fünf Schritten von oben in die Rechnung. Wer sie dort vergeblich sucht, hat vermutlich eine Station gefunden, an der das Nein weiter gilt, und auch das ist ein Ergebnis, das einen Nachmittag wert war.

Glossar: vier Begriffe

Gebundene Stunden

Handhabungszeit je Teil mal Stückzahl je Jahr, über alle Teilefamilien einer Station summiert. Die Nutzenseite jeder Cobot-Rechnung.

Teilefamilie

Gruppe von Teilen mit ähnlicher Geometrie, ähnlichem Gewicht und gleichem Greifer, die mit einem Programmbaukasten laufen. Wiederholung entsteht auf Familienebene.

Gesamtkosten der Zelle

Arm plus Greifer, Teilezuführung, Integration, Risikobeurteilung und Schulung. Als Faustregel das Anderthalb- bis Dreifache des Listenpreises.

Amortisationszeit

Gesamtkosten der einsatzfähigen Zelle geteilt durch den jährlichen Nettonutzen. Unter 24 Monaten meist klar, über 48 Monaten hinterfragen.

Weiterführend

• Robotik-Amortisation berechnen: Schritt für Schritt, die vollständige Rechnung mit drei Szenarien.
• Cobot-Investition im Mittelstand: das Entscheidungsraster, fünf Kriterien vor der Rechnung.
• Cobot bei kleinen Losgrößen: sechs Einsatzfälle, welche Stationen sich tragen.
• Lohnt sich ein Roboter bei kleinen Losgrößen, warum das alte Nein neu gerechnet werden muss.
• Cobot-Amortisation realistisch rechnen und Robotik-Check.
• Themenseite Cobots für kleine Losgrößen bewerten, Leistungsseite Robotik und der Robotik-ROI-Rechner.