03/2017

"Das Ding kann alles" - Hohe Autonomie trotz kleiner Losgrößen


Großserienfertigung ohne Automation ist heutzutage nahezu unvorstellbar. Sie beschleunigt den Fertigungsprozess, verbessert die Qualität und senkt zudem die anfallenden Herstellkosten. Drei Kriterien, die normalerweise nur schwer miteinander vereinbar sind. Doch kann Automation bei Kleinserien das gleiche leisten wie in der Großserienfertigung?

Selbst in der Automotive-Branche – dem klassischen Vorzeigemarkt für Großserien – ist ein allgemeiner Trend zu kleineren Stückzahlen deutlich erkennbar. Zwar steigen die Absatzzahlen der meisten Automobilhersteller weiter an, gleichzeitig wächst jedoch auch die Variantenvielfalt und verkürzen sich die Lebenszyklen der jeweiligen Modelle. Produktionskonzepte wie „just-in-time“ oder der zunehmende Kundenwunsch nach Personalisierung verlangen von den Herstellern und Zulieferern zudem stets mehr Flexibilität und die Fähigkeit, auch in kleinen Stückzahlen effizient und kostengünstig zu produzieren.

Hierbei sind jedoch ein paar Dinge zu beachten.

Autonomie erhöht den Mehrwert der Automation
Die Automation Ihrer Fertigungsprozesse liefert unter anderem dadurch einen Mehrwert, dass sie Stillstände und den Aufwand der übrigen Produktionsmitarbeiter minimiert. Sie lohnt sich deshalb in der Regel umso mehr, je länger sie es ermöglicht, ohne zwischenzeitliches menschliches Eingreifen zu produzieren.

In der Großserie ist dies in erster Linie eine Frage des verfügbaren Teilespeichers. Alle weiteren Spezifikationen und Abläufe bleiben ansonsten weitestgehend gleich – in manchen Fällen sogar über Jahre.

Bei Kleinserien hingegen ist zu beachten, in welchem Ausmaß sich die zu produzierenden Teile voneinander unterscheiden. Verändern sich die Prozesse und Spezifikationen nur geringfügig, so ist eine kosteneffiziente Automation vergleichsweise einfach. Abgesehen von kleineren Anpassungen ähnelt eine derartige Automationslösung weitestgehend den bekannten Anlagen aus der Großserienfertigung.

Interessant wird es jedoch dann, wenn die Werkstückspezifikationen und/oder Prozessabläufe stark voneinander abweichen (unterschiedlich Formen, Abmessung, Prozessschritte etc.). Um auch hier eine möglichst hohe Autonomie gewährleisten zu können, muss die Automation nicht nur das erweiterte Werkstückspektrum abdecken können, sondern dies auch möglichst ohne zeitaufwändiges Eingreifen eines Mitarbeiters.

Kleinserien erfordern werkstückunabhängige Komponenten
Eine bereits weitreichend diskutierte Maßnah-me zum Erlangen erhöhter Flexibilität ist der Einsatz modularer Lösungen. Diese erlauben es, bestimmte Komponenten nachträglich auszutauschen, zu ergänzen oder auch auf einfache Weise wieder zu entfernen. Dies macht die Systeme zwar sehr flexibel, allerdings nicht zwangsläufig besonders autonom.

Für die Automation kleinerer Stückzahlen müssen wir also noch einen Schritt weiter gehen. Alle Komponenten, die in Kontakt mit der entsprechenden Vielzahl von Werkstücken gelangen, sollten deshalb nicht nur modular sondern vielmehr universell einsetzbar sein. Dies bedeutet, dass sie nicht einfach ausgetauscht werden, sondern von vornherein das gesamte Teilespektrum abdecken oder sich automatisch an die Begebenheiten des Werkstücks anpassen.

In den vergangenen zwei Jahrzehnten hat HandlingTech bereits eine Vielzahl solcher Universallösungen realisiert.

Ununterbrochen wechselnde Teile dank Vertikalschubladenspeicher
Ein hervorragendes Beispiel für eine universelle Speicherlösung ist der von HandlingTech entwickelte Vertikalschubladenspeicher. Dieser bietet Platz für bis zu 14 Werkstückträger mit einer maximalen Abmessung von 600 x 400 mm. Die Werkstückträger können wiederum mit flexiblen oder individuellen Inlays bestück werden, um darauf jeweils ein oder sogar mehrere verschiede Werkstücktypen zu speichern. Ein Optimum an Flexibilität.

Automatischer Greiferwechsel vergrößert Werkstückspektrum
Auch ein einzelner Greifer stößt schnell an seine Grenzen. Aushelfen kann hier ein automatisches Greiferwechselsystem. Kombiniert mit der richtigen Software wählt das System so eigenständig den zum Werkstück passenden Greifer und fährt anschließend ohne größere Unterbrechung mit der Fertigung fort. Auch alternative Greifsysteme wie Servo-, Vakuum- oder Magnetgreifer können das mögliche Werkstückspektrum deutlich vergrößern.

Vollautomatisches Umrüsten des Spannsystems mittels Roboter
In vielen Fällen scheitert es in der Praxis jedoch nicht an der Flexibilität der Automation, sondern der Einrichtung der angeschlossenen Werkzeugmaschine. Insbesondere das Spannmittel muss oftmals noch händisch für die Fertigung eines neuen Werkstücks umgerüstet werden. Zusammen mit Hainbuch entwickelte HandlingTech deshalb ein System, welches die Werkzeugmaschine nicht nur mit neuen Werkstücken versorgt, sondern auch vollautomatisch die benötigten Spannköpfe wechselt. Verschiedene Spannbereiche und Profile sind somit ebenfalls kein Problem mehr.

Roboter erkennt seine Aufträge selbst
Ohne flexible und leistungsstarke Software wäre die Automation von Kleinserien zudem undenkbar. Hierbei ist zum einen zu beachten, dass die einzelnen Aufträge fehlerfrei abgearbeitet werden und zum anderen die Konfiguration der Aufträge möglichst wenig Zeit in Anspruch nimmt. Noch einfacher gelingt dies, wenn das System die zu fertigenden Aufträge selbst erkennt. Ein Beispiel hierfür sind codierte Werkstückträger. Sobald ein solcher Werkstückträger eingelegt wird, weiß das System sofort, was es zu tun hat und konfiguriert sich anschließen entsprechend selbst.

Autonomie nicht um jeden Preis
Die vorangegangenen Beispiele zeigen, dass eine flexible und gewinnbringende Automation von Kleinserien in vielfältiger Weise möglich ist. Versucht man jedoch alle Eventualitäten zu berücksichtigen, wird ein solches System schnell teuer und komplex.
Es gilt deshalb herauszufinden, welche Teile Ihres Prozesses Sie in welcher Weise automatisieren sollten, um zu einem insgesamt stabilen und kosteneffizienten Ablauf zu gelangen. Eine Vollautomation ist dabei nicht immer die einzig richtige Lösung. Auch kompakte und vielseitig einsetzbare Kleinautomationen, wie die HandlingTech ecoZ, können durchaus eine sinnvolle Alternative bieten. Der Werker wird nicht vom Roboter ersetzt, sondern dort unterstützt, wo es für alle Beteiligten sinnvoll ist.

Lassen Sie sich von uns beraten, damit Sie bei der Automation von Kleinserien von den gleichen Vorteilen profitieren wie bei den Großserien.