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Bild: iStock, ftotti1984
Neue vollautomatische Industrie-4.0-Fertigung

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Keine Hand am Gerät bei ABB

In seiner Heidelberger Zentrale hat ABB Stotz-Kontakt die vollautomatisierte MCB-Fertigungslinie ML2 im Geiste von Industrie 4.0 entwickelt und in Betrieb genommen - ein Geschenk des Unternehmens an sich selbst anlässlich des 125-jährigen Bestehens.

Seit dem 1. Mai 2016 ist die Fertigungslinie ML2 bei vollem planmäßigem Ausstoß an sechs Tagen pro Woche in drei Schichten in Betrieb. Vier Mitarbeiter betreuen pro Schicht die Fertigungslinie, ein weiterer die Prüfanlage. ABB Stotz-Kontakt mit Inbetriebnahme der ML2 am Standort Heidelberg über die Möglichkeit, die dreifache Anzahl Varianten von MCBs (MCB; Miniature Circuit Breakers) zu fertigen. Ab Stückzahlen von weniger als 200 wird dabei halbautomatisch oder manuell produziert; das Customizing, also das Anpassen der Geräte an die spezifischen Wünsche der Kunden, umfasst auch die Fertigung in Losgröße eins. „Immer mehr Kunden fragen viele Schaltervarianten nach, zudem auch häufig Spezialtypen in kleiner Losgröße. Um die dafür notwendige Flexibilität zu erreichen, haben wir eine automatische Fertigung mit möglichst geringem Rüstaufwand konzipiert“, erläutert Frank Mühlon, Geschäftsführer bei ABB Stotz-Kontakt.

Montagekreise entkoppelt

„Unser wichtigstes Ziel war die Entkoppelung zwischen den Elementen der Linie“, fährt Mühlon fort. „Damit wird das Rüsten für eine andere Schalterart möglich, während die Anlage läuft.“ Ein wesentlicher Teil der Lösung sind ABB-Industrieroboter: Die ML2 besitzt Montagekreise, zwischen denen sich Pufferlager mit Robotern des Typs IRB 1600 befinden. Die Roboter entnehmen die Teile automatisch aus einem Montagekreis und palettieren sie. Im Idealfall eines direkten Durchlaufs ist das Robotersystem in Wartestellung und die Montagekreise versorgen sich direkt. Alternativ bauen die Roboter einen Teilepuffer auf, während gleichzeitig umgerüstet wird und schon eine neue Gerätekonfiguration anläuft.

Daten weltweit verfügbar

„Die ML2 und die MCB-Produktion an den anderen ABB-Standorten sind in der Industrie 4.0 angekommen und stehen für das Konzept des Internets of Things, Services und People (IoTSP), das ABB verfolgt“, sagt Frank Mühlon. „Wir analysieren eine große Datenmenge aus der Fertigung, beispielsweise Qualitätsdaten aus dem Testing oder Daten aus den Montagekreisen, und schaffen Traceability über den individuellen QR-Code, den jeder Schalter zu Beginn erhält. Hinzu kommen Analysen, mit deren Hilfe wir die Vorfertigung je nach Bedarf steuern können. Das ganze geschieht über eine von uns eigens entwickelte Software, die die Daten weltweit visuell verfügbar macht – und zugleich bei Fragen oder Problemen die Möglichkeit zur Ferndiagnose und Onlinewartung bietet.“

Keine Hand am Gerät

„Unseren Grundsatz Keine Hand am Gerät setzen wir ab der Materialbereitstellung in die Tat um“, sagt Patrick Claeys, der als Projektleiter die Realisierung der Produktionslinie verantwortete. Die 60 Meter lange Anlage besteht aus sechs Einzelstationen, die an das Pollager angekoppelt sind und miteinander kommunizieren. Anhand der übermittelten Daten lassen sich Störungen schnell lokalisieren und beheben.

Auf der Fertigungslinie sind insgesamt sieben ABB-Roboter der Typen IRB 1600 und IRB 360 FlexPicker im Einsatz. Am Ende der Fertigungsstrecke sind die MCB fertig verpackt bereit zur Auslieferung. Im Sinne der Lean-Philosophie soll die Maschine zur Endmontage ständig laufen. Dafür wird im Vorbereich Material in der richtigen Varianz bereitgestellt. Dazu zählen beispielsweise hoch komplexe Schaltbaugruppen, die sich nur von Hand montieren lassen.

„Es gibt eine zentrale Energieeinspeisung für die gesamte Anlage, die in einem Schrank untergebracht ist“, ergänzt Erhan Serbest, Leiter Operations Line Protection bei ABB Stotz-Kontakt. „Jede Maschine ist autark und kommt ohne zusätzlichen Schaltschrank aus. Wir haben sämtliche Elektronikkomponenten unterhalb der Maschinen verbaut. Daher können wir mit kürzeren Leitungen arbeiten und sind so weniger fehleranfällig.“

Internationale Standards

Ein weiterer IRB 1600 ist Bestandteil der Prüfanlage, die sich direkt an die Fertigungsstraße anschließt. Sie führen die Sicherungsautomaten der thermischen Prüfung zu und entnehmen sie nach dem Test wieder. Die Anlage simuliert thermische Last der normgemäßen Stundenprüfung in 22 bis 25 Sekunden. Dabei werden nicht nur Stichproben genommen; vielmehr durchläuft jedes einzelne Produkt, das auf der ML2 gefertigt wird, zunächst die thermische und anschließend die elektromagnetische Prüfung, bei der ein Kurzschluss simuliert wird. Um an allen Standorten weltweit dieselben Standards zu gewährleisten, sind sämtliche Prüfanlagen von ABB Stotz-Kontakt miteinander vernetzt..

Flexibel bestücken

Das Herzstück der Flexibilisierung auf der ML2 bildet der IRB 360 FlexPicker. Der Roboter bestückt jedes Schaltergehäuse mit der passenden Spule, die er mit vorgegebener Geschwindigkeit aus der ungeordneten Menge auf einem Transportband greift. Über zwei Kameras erkennt er, welche Spule geeignet positioniert ist, nimmt diese auf und setzt sie in einen Werkstückträger ein. Die nicht gegriffenen Spulen werden der Anlage über ein Endlosband von Neuem zugeführt. Der FlexPicker kann ohne Umrüstung elf unterschiedliche Spulenvarianten greifen. Auch bei sehr kurzer Taktzeit leistet er sich keine Fehlgriffe, sodass in der Anlage kein Leerlauf durch nicht bestückte Werkstückträger entsteht.

Potenzial durch Industrie 4.0

„Wenn die Zuführung nicht funktioniert, steht die Anlage trotz aller Automatisierung still. Die Vernetzung bietet uns weitreichende Möglichkeiten, um die Maschinen remote im Blick zu haben, etwaige Engpässe zu erkennen und anhand der Daten abzuleiten, wo wir nachsteuern müssen“, sagt Erhan Serbest. „Wir rechnen damit, hier in Zukunft viel Potenzial einbringen zu können, denn es zählt immer das Gesamtbild: Von den Menschen angefangen, über die Automatisierung bis hin zu den Materialflüssen, das ganze vernetzt und gesteuert mithilfe von Technologien der Industrie 4.0.“

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