Robotik Stückliste: BOM und Bauteile im Patrouillenroboter

Robotik Stückliste: Warum die BOM die Einsatztauglichkeit entscheidet

Ein Patrouillenroboter besteht aus 180 bis 240 Einzelpositionen. [Quellenangabe erforderlich] Die Stückliste gliedert sich in sieben Funktionsgruppen: Sensorik, Antrieb, Chassis, Rechenplattform, Konnektivität, Energieversorgung und Sicherheitskomponenten. Werkleiter, die eine Beschaffungsentscheidung treffen, lesen diese BOM wie eine technische Risikoanalyse.

Die Kostenverteilung ist eindeutig. Sensorik macht 38 Prozent der Materialkosten aus. Antrieb und Mechanik liegen bei 22 Prozent. Die Rechenplattform belegt 18 Prozent. [Quellenangabe erforderlich] Energiespeicher, Chassis, Konnektivität und Sicherheitsbauteile teilen die restlichen 22 Prozent.

Falsche Komponentenwahl rächt sich operativ. Erfahrungswerte aus den ersten 48 Betriebsmonaten zeigen: Wer beim LiDAR oder bei der Energieversorgung spart, erhöht MTBF-bedingte Ausfälle um Faktor drei in der ersten Betriebssaison. [Quellenangabe erforderlich] Ein Patrouillenroboter, der zweimal pro Woche stillsteht, erfüllt seinen Sicherheitsauftrag nicht.

Im Robotics-as-a-Service-Modell trägt der Anbieter das gesamte BOM-Risiko. Der Betreiber sieht nur die monatliche Servicegebühr. Komponentenobsoleszenz, Garantiefälle und Hardware-Refresh liegen außerhalb seiner Bilanz. Die rechtliche Grundlage für sicherheitsrelevante Bauteile in Servicerobotern bildet EN ISO 13482.

Sensorgruppe: LiDAR, Thermalkamera, RGB und Mikrofonarray

Die Sensorik definiert, was der Roboter sieht, hört und klassifiziert. Im QR-3 arbeitet ein 32-Kanal-LiDAR mit 200 Meter Reichweite und 10 Hz Rotationsfrequenz. Die 3D-Punktwolke liefert die Grundlage für Perimetererfassung und SLAM-Navigation. Kein Kameramodul ersetzt diese Geometrieinformation bei Nebel oder Gegenlicht.

Der Thermalsensor löst mit 640x512 Pixel auf. Die Rauschäquivalente Temperaturdifferenz (NETD) liegt unter 40 mK. Damit detektiert das System Personen bei vollständiger Dunkelheit auf 150 Metern, auch hinter dünnen Hindernissen wie Stoffplanen.

Die RGB-Kamera liefert 4K-Auflösung mit IR-Cut-Filter. Bildmaterial ist forensisch verwertbar nach DIN EN 62676-4. Diese Norm regelt die Anwendungsanforderungen an Videoüberwachungsanlagen und ist relevant, wenn Aufnahmen in Strafverfahren eingebracht werden sollen.

Ein Vier-Mikrofon-Array klassifiziert akustische Ereignisse. Glasbruch, Schreie und Schussgeräusche werden mit 94 Prozent Trefferquote erkannt. [Quellenangabe erforderlich] Die Klassifikation läuft on-device, die Audiodaten verlassen den Roboter nicht.

Optional ergänzt ein Drohnendetektionsmodul die Sensorik. Es kombiniert RF-Scanning im 2,4- und 5,8-GHz-Band mit akustischer Mustererkennung. Diese Kombination reduziert Falsch-positiv-Raten gegenüber reinen RF-Lösungen um Faktor vier. [Quellenangabe erforderlich] Details zur Konfiguration finden Betreiber in der Produktbeschreibung QR-3 mit LiDAR und Drohnendetektion.

Antriebsstrang und Chassis: Mechanische Bauteile im Dauerbetrieb

Vier bürstenlose Nabenmotoren mit je 250 Watt treiben die Plattform an. Geschwindigkeiten bis 6 km/h sind auf Schotter, Gitterrosten und nassen Industrieböden reproduzierbar. Bürstenlose Motoren erreichen typische Laufleistungen von über 15.000 Stunden.

Der Lithium-Eisenphosphat-Akku speichert 2,4 kWh. Daraus resultieren acht Stunden Patrouillenbetrieb. Der Wechsel erfolgt über Docking in unter 90 Sekunden. LiFePO4-Chemie wurde gegenüber NMC bewusst gewählt: höhere Zyklenfestigkeit, geringeres thermisches Risiko, akzeptable Performance bei minus 20 Grad.

Das Chassis besteht aus pulverbeschichtetem Aluminium. Schutzklasse IP65. Temperaturfestigkeit von minus 20 bis plus 50 Grad Celsius. Damit ist der Einsatz auf Werksgeländen in Skandinavien ebenso abgedeckt wie in süddeutschen Logistikzentren im Hochsommer.

Die Differentialaufhängung gleicht Bordsteinkanten bis 12 Zentimeter aus, ohne dass Sensoraufnahmen verwackeln. Diese mechanische Entkopplung ist die Voraussetzung dafür, dass LiDAR und Kameras im Fahrbetrieb verwertbare Daten liefern.

Sicherheitsrelevante mechanische Bauteile (Notausschalter, Bumper-Sensor, Stillstandskontrolle) erfüllen die Performance-Level-d-Anforderung nach ISO 13849. Das ist die Mindestanforderung für autonome Maschinen mit Personenkontakt.

Rechenplattform und Konnektivität

Der Edge-Computer basiert auf NVIDIA Jetson Orin. Er liefert 275 TOPS Rechenleistung. Personenerkennung, Objektklassifikation und Anomaliedetektion laufen onboard. Die Cloud-Latenz fällt damit als Risikofaktor aus.

Redundante Mobilfunkmodule kombinieren 5G mit LTE-Fallback. In 99,4 Prozent der getesteten DACH-Standorte bleibt die Verbindung stabil. [Quellenangabe erforderlich] Die restlichen 0,6 Prozent betreffen unterirdische Tiefgaragen und tief liegende Werksbereiche, für die Repeater oder lokales 5G-Campusnetz vorgesehen sind.

Lokaler 1-TB-NVMe-Speicher puffert 72 Stunden Videomaterial bei Netzausfall. Daten gehen nicht verloren, sondern werden nach Wiederherstellung der Verbindung übertragen. Dieser Puffer ist Bestandteil der Audit-Dokumentation.

Ein TPM-2.0-Modul und ein verschlüsselter Boot-Pfad erfüllen die BSI-Grundschutzanforderungen für KRITIS-Betreiber. Hardware-Root-of-Trust ist nicht optional, sondern Pflicht in jeder Ausschreibung.

OTA-Updates rollen Firmware in definierten Wartungsfenstern aus. Rollback bei fehlgeschlagenem Update erfolgt in unter 4 Minuten. Das verhindert, dass eine fehlerhafte Software-Version eine ganze Flotte lahmlegt.

Stückliste und Compliance: NIS-2, KRITIS-Dachgesetz, EU-Maschinenverordnung

Die EU-Maschinenverordnung 2023/1230 verlangt ab Januar 2027 lückenlose Komponentennachweise für autonome Maschinen. Betreiber müssen für jede sicherheitsrelevante Position der BOM Datenblätter, Konformitätserklärungen und Herstellernachweise vorhalten.

NIS-2 verpflichtet Betreiber zur Lieferkettenkontrolle. Jede sicherheitsrelevante Komponente muss SBOM-fähig sein, also in einer maschinenlesbaren Software-Bill-of-Materials abgebildet werden. CycloneDX und SPDX sind die akzeptierten Formate.

Das KRITIS-Dachgesetz fordert physische Resilienznachweise. Darin werden Sensorabdeckung, Reaktionszeit und Detektionsraten dokumentiert. Die BOM ist die technische Grundlage dieses Nachweises.

Quarero pflegt eine vollständige Software- und Hardware-Bill-of-Materials pro ausgelieferter Einheit. Audit-Pakete enthalten Datenblätter, CE-Konformitätserklärungen und Wartungsprotokolle der letzten 24 Monate. Diese Pakete werden Auditoren direkt übergeben, ohne dass der Betreiber sie selbst zusammenstellen muss.

Wer den Compliance-Aufwand auf eigene Faust trägt, plant 40 bis 80 Arbeitsstunden pro Audit ein. [Quellenangabe erforderlich] Im RaaS-Modell entfällt dieser Aufwand, weil der Anbieter die Dokumentation liefert. Eine vergleichende Kostenrechnung steht in Hybrid-TCO im Industriepark.

Wartung, Ersatzteile und Lebenszykluskosten

Verschleißteile sind kalkulierbar. Räder, Bürsten und Lüfter werden in 12-Monats-Intervallen präventiv getauscht. Reaktive Wartung kostet bei einem Patrouillenroboter typischerweise das Drei- bis Vierfache der präventiven. [Quellenangabe erforderlich]

Sensorkalibrierung erfolgt vor Ort durch Quarero-Techniker. LiDAR und Thermalkamera werden gegen Referenzziele justiert. Ausfallzeit pro Einheit liegt unter 90 Minuten. Während dieser Zeit übernimmt ein Reservegerät die Route.

Im RaaS-Vertrag sind alle Ersatzteile, Software-Updates und Vor-Ort-Einsätze enthalten. Die monatliche Gebühr deckt das gesamte Wartungsspektrum. Es gibt keine Nachforderungen bei Hardware-Defekten innerhalb der Vertragslaufzeit.

Die Reservegerätequote beträgt 8 Prozent der Flotte. Bei Totalausfall einer Einheit erfolgt der Tausch innerhalb von 48 Stunden. Diese Quote ist Bestandteil des SLA und auditierbar.

Der Kostenvergleich zur klassischen Bewachung ist klar. Ein QR-2 kostet 3.500 Euro monatlich. Ein Wachposten im 24/7-Betrieb liegt bei 15.000 bis 25.000 Euro monatlich [Quellenangabe erforderlich], abhängig von Region und Manteltarifvertrag (gemäß BDSW-Branchendaten). Eine detaillierte Gegenüberstellung steht in Wachschutz-Kosten im Direktvergleich.

Bauteilrisiken: Lieferketten, Obsoleszenz und Second-Source-Strategie

LiDAR-Sensoren stammen aus zwei qualifizierten Quellen, einer in Deutschland und einer in Südkorea. Diese Dual-Source-Strategie reduziert das Lieferkettenrisiko bei geopolitischen Verwerfungen oder Werksausfällen.

Halbleiter mit Single-Source-Risiko werden für 36 Monate vorbevorratet. Das betrifft insbesondere FPGA-Komponenten und spezialisierte Sensor-ICs, deren Lieferzeiten 2022 und 2023 auf 52 Wochen gestiegen waren. [Quellenangabe erforderlich] Lagerhaltung kostet Kapital, sichert aber Produktionskontinuität.

Software-Komponenten unterliegen einem CVE-Monitoring. Bekannte Schwachstellen lösen Patchpflicht innerhalb von 14 Tagen aus. Bei kritischen Lücken (CVSS über 9.0) erfolgt der Rollout in 72 Stunden. Diese Pipeline ist Teil des Auditpakets.

Abgekündigte Bauteile lösen automatische Designreviews aus. Drop-in-Replacements werden quartalsweise validiert und in die BOM aufgenommen. Der Betreiber sieht keinen Unterschied; die Funktionalität bleibt identisch, die Komponentenkennung in der BOM wird aktualisiert.

Diese Risiken trägt der Anbieter, nicht der KRITIS-Betreiber. Die Auditpflicht des Betreibers bleibt jedoch bestehen. Er muss nachweisen, dass sein Dienstleister diese Prozesse betreibt. Quarero liefert die entsprechenden Nachweise standardmäßig mit jedem Audit-Paket.

Vom Bauteil zum Einsatz: Beschaffung über RaaS statt Kauf

Direkter Kauf eines Patrouillenroboters bindet 80.000 bis 140.000 Euro CapEx pro Einheit. [Quellenangabe erforderlich] Dazu kommen Abschreibung über fünf bis sieben Jahre, Wartungsvertrag, Versicherung und Personalaufwand für Betrieb und Compliance. Realistische Gesamtkosten liegen bei 4.500 bis 5.500 Euro monatlich pro Einheit. [Quellenangabe erforderlich]

RaaS verlagert die gesamte Stückliste in eine OpEx-Position. Die monatliche Gebühr liegt bei 3.200 bis 3.800 Euro je nach Konfiguration und Vertragslaufzeit. Hardware-Refresh, Software-Updates und Compliance-Dokumentation sind inkludiert.

Die Mindestvertragslaufzeit beträgt 24 Monate. Auslieferung erfolgt innerhalb von 48 Stunden ab Vertragsunterzeichnung. Voraussetzung ist ein abgeschlossenes Standortassessment. Ein Pilotbetrieb über 90 Tage ermöglicht den Einsatznachweis vor Skalierung der Flotte. Details zur Außeneinsatzkonfiguration stehen unter QR-2 für den 24/7-Außeneinsatz und Perimeterschutz für Industrieareale.

Werkleiter und technische Einkäufer sollten Ausschreibungen als Leistungsbeschreibung formulieren, nicht als Stücklistenkauf. Statt "32-Kanal-LiDAR mit 200 Meter Reichweite" gehört in die Spezifikation: "Perimetererfassung mit Personenklassifikation auf mindestens 150 Meter, 24/7-Verfügbarkeit von 99 Prozent, SBOM nach CycloneDX, Audit-Paket NIS-2-konform." Das hält den Wettbewerb offen. Das Risiko technologischer Fehlentscheidungen liegt dann beim Anbieter.

Nächster Schritt für die Beschaffung: konkrete Konfiguration und Pilotdimensionierung über das Robotics-as-a-Service-Modell oder direkt eine Pilotanfrage für den QR-3 starten.