#4 | 2020
SYN] Magazin
7/21

Produktionsumtaktungen so einfach wie nie

Ein neues Plattformkonzept setzt Produktionsänderungen einfach um und passt sich Herausforderungen flexibel an

Wenn sich unerwartet die Rahmenbedingungen ändern, kann das Hersteller mit plötzlichen Nachfrageverschiebungen und Absatzänderungen konfrontieren. Im Vorteil ist, wer auf rapide schwankende Losgrößen, drastische Änderungen bei den Varianten und kürzere Produktionszyklen unverzüglich reagiert. 


Ein klarer Fall für die intelligent vernetzte Montage, die Atlas Copco bereits bei seiner Roadshow „Smart Connected Assembly – powered by Data“ 2019 vorstellte. SYN zeigt, wie das flexible neue Plattformkonzept One Platform – any Tool seine Anwender in die Lage versetzt, sich schnell auf neue Situationen einzustellen und Prozesse quasi in Echtzeit nach den sich ändernden Anforderungen umzugestalten. 

Vorteile der modernen Fertigung   

Führend bei der Entwicklung von Fertigungs- und Montageprozessen ist derzeit die Automobilindustrie, weil sie steigenden Umweltanforderungen, starkem Wettbewerb und der Einführung alternativer Antriebssysteme Rechnung tragen muss. Die stetig wachsende Anzahl an Modellen und Varianten erfordert stets höhere Flexibilität, bei der sich Automobilhersteller inzwischen stark an die Vision von „Mass Production One“, also der Produktion in Losgröße 1, annähern. Auch ist die Fertigung mehrerer unterschiedlicher Modelle, etwa vom Sportcabrio über einen Kombi bis zum SUV auf einer einzigen Linie, mittlerweile fast schon die Norm. So bauten die Bayerischen Motorenwerke in ihrem Regensburger Werk bereits 2018 unterschiedliche Modelle der 1er Serie (3- und 5-Türer), die 3er Limousine und die M3-Limousine, den BMW X1 und X2, das 4er Cabrio sowie das M4 Cabrio und den BMW 2er GranTourer auf derselben Linie. In solchen modernen Fertigungen führen Montagewerkzeuge ihre Anwender durch den Fertigungsprozess und dokumentieren alle relevanten Daten. Rückverfolgbar, transparent und automatisch.  

Hersteller in der Agrarindustrie fertigen ebenfalls verschiedenste Erntemaschinen auf einer einzigen Produktionsstraße. Auch Wirtschaftszweige, wie die Luft- und Raumfahrtbranche oder die Produzenten von Windkraftanlagen, modernisieren ihre Montagen in ähnlicher Weise, wenngleich natürlich mit geringeren Produktionsstückzahlen.  

Wachsende Komplexität    

Die industrielle Montage ist nicht erst seit Smart Factory und der Industrie 4.0 zunehmend komplexer geworden. Aber sie haben diese Entwicklung deutlich beschleunigt. Das kann Segen und Fluch gleichermaßen bedeuten. Denn in Montagelinien existieren heute oft viele unterschiedliche Systeme parallel nebeneinander her. Nicht wenige Montageverantwortliche fühlen hierbei den stärksten Schmerz: Werkzeuge der vielfältigsten Gattungen und Hersteller zu programmieren und mit ihren übergeordneten Produktionsleit- und Steuersystem (Manufacturing Execution System, kurz MES) zu verwalten. 

Enorme Herausforderungen  

Die Beherrschung dieses vielschichtigen Konglomerats ist eine immense Herausforderung, für das die meisten Betriebe Wissen, Zeit und Kapazitäten vorhalten müssen. Das ist unabdingbar, erhöht aber zugleich die Gesamtkosten einer Fertigung, weil etwa jede Programmänderung und jede Schnittstelle personelle wie finanzielle Ressourcen erfordern. Trotzdem kann der Überblick beim Eintritt einer unvorhergesehenen Störung oder Situationsänderung leicht verloren gehen. Dabei bedeuten eine Störungsbehebung oder Neuausrichtung (Re-Balancing) der Produktionslinie in der Regel identische Aufgaben: In beiden Fällen muss ein Team von Fachleuten in einen virtuellen Dschungel aus unterschiedlichen Systemen aufbrechen, damit die Kommunikationsprotokolle aller angeschlossenen Komponenten korrekt aufeinander abgestimmt funktionieren. 

Drückende Kosten 

Schon in dem günstigen Fall, dass sich neuere Werkzeuge an die bereits in einer Linie installierten Steuerungen anschließen lassen und diese Controller alle erforderlichen Kommunikationsprotokolle bedienen, kann eine Umtaktung der Produktion hochgerechnet auf ein Jahr noch immer Kosten in Höhe von bis zu 1500 Euro1 pro Werkzeug/Station verursachen.

Wenn nicht jetzt, wann dann? 

Der geplante Neustart einer Fertigung oder die Einführung eines neuen Produkts können der richtige Zeitpunkt für einen konsequenten Wechsel sein. Einen Wechsel, der die Unternehmen von dem Zwang befreit, zu viele Steuerungen permanent anpassen und auf dem neuesten Stand halten zu müssen. Vor dem Hintergrund steigender Varianz und geringerer Serienstückzahlen werden sich die eingangs erwähnten Umtaktungen künftig zwangsläufig immer häufiger ergeben. Wer seine Linien dann effizienter umstellen kann, profitiert.   

Eine für alle – virtuelle Stationen ersetzen Steuerungen 

Atlas Copco Tools bietet eine Lösung in physischer und softwaretechnischer Hinsicht an. Mit dem Power Focus 6000 lassen sich alle in einer Montagestation benötigten Werkzeugtypen über eine einzige Steuerung und mit einem einzigen Kontaktpunkt zum MES-System betreiben und die relevanten Fertigungsdaten lückenlos erfassen. Die gesamte Kommunikation läuft über eine gemeinsame Software auf einer einheitlichen Bedienoberfläche ab, was das Software-Management erheblich vereinfacht. Der Informationsaustausch geschieht mit Hilfe von Virtual Stations. Das sind virtuelle Controller im Controller selbst: Eine virtuelle Station steuert das Werkzeug und so verbindet sich jedes Werkzeug mit seiner eigenen virtuellen Station. Aus Sicht des Manufacturing Execution Systems ist es wie eine Verbindung mit mehreren Steuerungen und Werkzeugen. Nur eben mit sehr viel geringerem physischen und materiellen Aufwand.

Hoher Nutzen  

Der Kundennutzen liegt klar auf der Hand: Das einfache Anpassen an kleinere Losgrößen, schnelles Umtakten oder das virtuelle Verschieben ganzer Fertigungsabschnitte lassen sich problemlos umsetzen!  


Platz da! 

Der Allround-Controller Power Focus 6000 ist auf die unterschiedlichsten Anforderungen an Dokumentation und Fehlerüberwachung vorbereitet und reduziert die Komplexität aus Systemen und Prozessen. Bei voller Dokumentationssicherheit beherrscht diese universale Steuerung mit zwölf Werkzeuggattungen und Zubehör so viele Werkzeugtypen wie keine andere und kann sechs bisherige Steuerungsgenerationen ersetzen. Das schafft buchstäblich neue Freiräume, weil virtuelle Stationen und Steuerungen gegenüber physischen Controllern an der Linie keinen Platz zur Installation mehr benötigen.



One Platform – any Tool = Alle Schraubfallklassen sicher im Griff   

Mit einem Power Focus 6000 als Plattform erfüllen Anwender ihre Montageaufgaben stets mit dem idealen Equipment und auf jedem Qualitätsniveau. Alle Applikationen, bei der Teile miteinander verschraubt werden müssen, haben ihren spezifischen Werkzeugbedarf auf der Grundlage einer Reihe von Faktoren wie Genauigkeitsvorgaben, Schraubstrategie usw.  


Handelt es sich `bloß´ um eine kundenkritische Verschraubung (das entspräche der Schraubfallklasse C), genügen bereits vergleichsweise einfache Drehmoment-Abschaltschrauber. Nimmt die Wichtigkeit des Schraubfalls zu, sind bei qualitätsrelevanten Verschraubungen (= Schraubfallklasse B) oder sicherheitskritischen Verschraubungen mit möglichen Auswirkungen auf Leib und Leben (Klasse A) entsprechend anspruchsvollere und leistungsfähigere Werkzeuge einzusetzen. 

Der Power Focus 6000 beherrscht alle Anforderungen, Qualitätsstufen und Schraubfallklassen und darum bietet das One-Platform-Konzept auch in dieser Hinsicht langfristig großen Mehrwert.


Von kundenkritischen Verschraubungen der Schraubfallklasse C mit Drehmoment-Abschaltschraubern über funktionskritische Verschraubungen (Schraubfallklasse B) bis zu Präzisionsmontagen an sicherheitskritischen Klasse-A-Verschraubungen und den damit jeweils geforderten Kontroll- und Überwachungsgrößen erfüllt das Konzept One-Platform – any Tool von Atlas Copco Tools jeden Anspruch!


Geringere Kosten, flexiblere Montage  

Das Re-Balancing einer Fertigung erfordert bislang in der Regel viele verschiedene Ressourcen. Produktionsplaner brauchen für eine Linienumtaktung die Unterstützung anderer Fachabteilungen, die sie bei der Elektroplanung, mechanischen Anpassungen oder IT-Änderungen unterstützen. Und in der Linie selbst kommen über die eigenen Elektrofachkräfte, Mechaniker und Instandhalter hinaus häufig noch externe Handwerker und Dienstleister zum Einsatz, was sich ebenfalls in den Kosten niederschlägt.  

Das Konzept One Platform – any Tool hilft, diesen Ressourcenbedarf erheblich einzudämmen und den Zeitbedarf für Umstellungsprozesse drastisch zu verkürzen. Kommen neue Produkte mit auf eine bestehende Produktionslinie hinzu oder sind bestimmte Montagestationen kurzfristig geänderten Fertigungsbedürfnissen folgend umzuziehen, brauchen die Produktionsverantwortlichen nun hierfür noch nicht einmal mehr ihren Schreibtisch zu verlassen. Dank des One-Platform-Konzepts ist die vormalige Komplexität bei Datenaustausch, Kabelmanagement und mechanischen Anpassungen passe. Parameter-Sätze lassen sich jetzt von jedem beliebigen Ort aus ändern und Kabel virtuell ohne Elektrikereinsatz vor Ort neu ziehen. Die Nutzung virtueller Stationen gibt größte Flexibilität bei minimalem Aufwand. Neben dem Einsparen hoher Investitionssummen sinkt die Anzahl der benötigten `wirklichen´ Controller und Schnittstellen drastisch. Die weitreichende Kommunalität reduziert außerdem auf den Bedarf an Ersatzteilbevorratung und Schulungsaufwand für das Personal. Unter dem Strich wird die Montage noch sicherer und wirtschaftlicher!  




Das Plattformkonzept dynamisch weitergedacht   

„Mit der IxB-Werkzeuggeneration verlagern wir die komplette `Intelligenz´ von der physischen Steuerung endgültig in das mobile Werkzeug. Das ergibt ein ganzes Paket von Vorteilen in die unterschiedlichsten Richtungen“, berichtet Michael Kierakowicz. Der Produktmanager für gesteuerte Montagewerkzeuge bei Atlas Copco Tools in Essen bereitet die Markteinführung dieser dokumentationsfähigen Akkuschrauber mit integrierten Messwertgebern vor. „Die ersten Akkuschrauber der IxB-Produktfamilie gehen in diesen Wochen in den Einsatz und vollziehen nach dem Vorbild des One-Platform-Konzepts den nächsten Schritt, indem sie den Umzug von Steuerungs-Hardware und jegliche Verkabelung komplett überflüssig machen – ebenso den von Zubehörkomponenten wie etwa kabellosen Steckschlüsselmagazinen.“


IxB-Werkzeuge bringen noch mehr Reaktionsschnelle und Flexibilität in die Montage. Atlas Copco Tools erweitert sein Eco-System für die Montage ab der zweiten Jahreshälfte 2020 um diese nächste Innovation. 

 

Controller an Bord 

Bei gewöhnlichen Steuerungssystemen hingegen gab es oft bereits bei der Installation Schwierigkeiten. So konnten in manchen Fällen selbst simple Dinge eine Inbetriebnahme verzögern: „Das Fehlen der notwendigen Stromversorgung, Netzwerkkabel und Anschlüsse etwa, oder auch ganz einfach mangelnder Platz, um eine Steuerung vor Ort in der Fertigungslinie zu installieren“, zählt Kierakowicz auf. Die `Controller-on-Board´-Funktion erleichtere die Inbetriebnahme und erste Vergleiche hätten hier bis zu 80 Prozent Zeitersparnis ergeben. „Die vorgenannten Herausforderungen kann man jetzt vernachlässigen und durch den stark reduzierten Zeitbedarf erhebliche Kosteneinsparungen erzielen“, verspricht Kierakowicz.

Die IxB-Reihe umfasst die dokumentationsfähigen Akkuschrauber-Modelle ITB (hinten links und rechts) und ICB (vorn).


Das macht die IxB-Technik anders  

„In einer laufenden Produktion kann es aufgrund schwankender Nachfragen zu nötigen Veränderungen der Produktionslinie kommen, dem Line-Re-Balancing. Die `Controller-on-Board´-Funktion´ erleichtert hier die Linienumstrukturierung, da keine physische Hardware mehr von Station A nach Station B verlagert werden muss. Anwender sparen also Zeit und Manpower, die sie in andere wertschöpfende Tätigkeiten investieren können.“ Der Hersteller verspricht eine bislang nicht dagewesene Gestaltungsfreiheit der Produktion. „Es klingt sehr ungewohnt, aber mit der IXB-Technik wird die `Umtaktung an einem Wochenende´ oder über Nacht endlich Realität“, schildert der Produktmanager eines von vielen nun möglichen Szenarien: „Die Montagemitarbeiter eines Automobilwerks kommen zum Schichtbeginn zur Arbeit und können mit ihren Werkzeugen zu einer neuen Station umziehen, um dort ein neues Modell zu bauen.“ Dass die Beschäftigten wissen, was genau sie an der neuen Station zu tun haben, liege daran, dass die Schrauber mit einer Werkerführung verbunden sind. Über die stehen bereits alle wichtigen Informationen, wie etwa Modellvarianten und Arbeitsschritte, für das Produktionspersonal bereit.

Auch in WLAN-Schatten voll funktionsfähig  

Ein besonders hervorzuhebender Vorzug der IxB-Schrauber liegt nach Kierakowicz´ Überzeugung darin, dass diese handlich-ergonomischen Geräte auch bei WLAN-Verbindungsstörungen uneingeschränkt weiterarbeiten: „Die integrierte Schraubersteuerung speichert sämtliche aus dem MES-System kommenden Vorlaufdaten, sodass der Schrauber über alle nötigen Informationen verfügt, um seine Montageaufträge auch unabhängig von einer WLAN-Verbindung abzuarbeiten. Der On-Board-Puffer speichert bis zu 1000 Ergebnisse inklusive dazugehöriger Schraubkurven und leitet diese weiter, sobald der Schrauber wieder ein ausreichendes Signal erhält."

Das Eco-System für die Schraubmontage 

„Mit einem IXB-Werkzeug hält der Mitarbeiter praktisch das gesamte Eco-System von Atlas Copco Tools in der Hand“, unterstreicht Michael Kierakowicz. Dieses Eco-System besteht aus dem wohl umfassendsten Portfolio aus Hardware, Software und Dienstleistungen für die Montage, das Produzenten hilft, nachhaltig immer wirtschaftlicher zu arbeiten: „Sollten Sie für die neue Variante eine spezielle Schraubstrategie benötigen – vielleicht um die Streckgrenze des Verbindungsmaterials optimal auszunutzen? Kein Problem, die können Anwender jederzeit über unser Online-Portal nachbuchen. Oder Sie versuchen, den WLAN-Funklöchern auf die Spur zu kommen? Auch das ist macht unserer patentierten Wifi-Analysefunktion möglich, und hilft Ihnen, schlecht ausgeleuchtete Bereiche zu identifizieren. Das verstehen wir unter innovativer Montagetechnik und diesen Weg wollen wir mit unseren Kunden gemeinsam, weitergehen.“




Weitere Informationen finden Sie in unserem Leaflet: 



 1. Angaben Stand 2019, ermittelt bei einem deutschen und einem westeuropäischen Automobilhersteller. Kostenangaben bezogen auf eine Montagesituation mit einer Steuerung je Schraubwerkzeug.