Kleine Teile in großen Serien effektiv zu fertigen, erfordert eine ausgereifte Automatisierungstechnik, vor allem wenn gleichzeitig die Produktvielfalt steigt und Chargenmengen wechseln. Der Spagat besteht darin, eine weitgehend autonome Fertigung zu schaffen, die gleichzeitig flexibel und schnell und ohne Umrüsten auf neue Anforderungen reagieren kann. Dies gilt für Fertigungsunternehmen ebenso wie für Anbieter von Automationssystemen. Die Cenit AG bietet Softwarelösungen, welche zur Konzeptionierung, Überprüfung, Programmierung, Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb von Automatisierungslösungen zum Einsatz kommen.
Konsequente Standardisierung bedeutet, dass modulare Baukastensysteme für Palettierung, Greifertechnik, Be-/Endladeeinheiten, Einhausung und Transportsysteme die bisherigen produktspezifischen Lösungen ersetzen. Eine gleichzeitige Flexibilisierung der Anlagenkonzepte sorgt für wesentlich höhere Teilevielfalten auf der gleichen Fertigungseinheit und wesentlich schnellere Produktwechsel. Mannarme (automatisierte) Fertigungskonzepte sorgen für eine Verschiebung der Herausforderungen hin zur Prozessplanung, Logistik und Auftragsplanung und erfordern hier neue Lösungsansätze.
Die Integration von mehreren Fertigungsschritten in einem System braucht eine leistungsstarke und flexible Plattform. Die Verkettung mehrerer Prozessschritte in Kombination mit Maschinen- und Robotertechnologien verlangt neue Programmier- und Simulationswerkzeuge, um diese Prozesse sicher zu beherrschen. So wird es möglich, das Einsetzen, Zerspanen, Entgraten und anschließende Entnehmen, Prüfen und Palettieren eines Werkstücks mit einer durchgängigen Software abzubilden. Die Grenzen zwischen SPS, NC- und Robotersteuerung verschwinden.
Flexible und roboterbasierende Automatisierungszellen
Die Automatisierung bezieht sich dabei nicht nur auf große Stückzahlen, bei denen es sich bisher gelohnt hat, mit dem Betriebsmittelbau eine entsprechende Automatisierungstechnik aufzubauen. Das immer flexibler werdende Teilespektrum bedeutet: sinkende Losgrößen pro Charge, wachsende Varianz, schwankende Produktionszahlen und steigende Produktzahl auf gleicher Fertigungs-Infrastruktur. Das erfordert neue Ansätze. Viele Firmen möchten weg von starren, teilespezifischen Lösungen. So sind immer mehr flexible, roboterbasierende Automatisierungszellen zu sehen, welche vom Palettieren der Rohteile über ein automatisiertes Be- und Entladen der Maschine bis hin zum Ablegen der Fertigteile auf Paletten oder Werkstückträgersysteme gehen. Wenn diese Automatisierung mit Robotersystemen umgesetzt wird, die direkt im Maschinenraum positioniert sind, ist eine Kombination mehrerer Fertigungsschritte in einer Zelle möglich – z. B. Fräsen und Prüfen oder Fräsen und Entgraten.
3D-basierende Softwarelösungen unterstützen diesen Trend nicht nur. Sie sorgen vielmehr dafür, dass eine derartige Automatisierungslösung effizient definiert und kontinuierlich optimiert werden kann. Operative 3D-Software stellt sicher, dass diese Systeme beherrscht und wirtschaftlich betrieben werden können. Systemintegratoren und Anbieter von Automatisierungslösungen können dabei mehrfach von diesem Ansatz profitieren.
Bereits in der Angebotsphase ist die frühzeitige Visualisierung von Ansätzen und Konzepten ein wertvolles Kommunikationsmittel. Konzeptvergleiche bieten Klarheit und Entscheidungssicherheit für die Kunden. Damit sichert sich der Systemanbieter einen klaren Wettbewerbsvorteil. Hinzu kommen eine bessere Kalkulation und Absicherung von Zielvorgaben wie Zykluszeiten, Systemkosten und Anlagen-Kapazitäten. In der anschließenden Engineering-Phase kann das Konzept direkt auf das reale Projekt übertragen und kontinuierlich detailliert werden. Das ermöglicht nicht nur frühe Validierungen, sondern auch eine parallele Programmierung und Simulation der Lösung bis hin zur virtuellen Inbetriebnahme. Die Anfahrkurven eines professionell simulierten Projekts sind deutlich steiler und die Anlagen sind schneller produktiv. Damit reduziert sich der Aufwand vor Ort und Inbetriebnahmekosten sinken spürbar.
Wesentlich größere Projektsicherheit
Die Fertigungsunternehmen, also die Anwender von Automatisierungslösungen, profitieren von einer wesentlich größeren Projektsicherheit: Die generelle Machbarkeit einer Automatisierungslösung ist besser abgesichert, dadurch kann sich das Risiko einer verspäteten Inbetriebnahme oder zeit- und kostenintensiven Änderungen enorm reduzieren. Im laufenden Betrieb einer Anlage unterstützt die 3D-Simulationssoftware vor allem bei der Planung von Änderungen, während die Anlage in Produktion läuft. Dazu zählen die flexible Um-Nutzung auf neue Teile, verbunden mit einer Absicherung von teile- und projektspezifischen Änderungen (Kollisionskonturen neuer Greifer, geänderte Be- und Entlade-Wege, Durchsatz- und Zykluszeit-Analysen, …), aber auch der Transfer einer Linie auf andere Werke und die Anpassung an geänderte bauliche Situationen.
Als operative Simulation schafft die Software dauerhaften Mehrwert und trägt zur kontinuierlichen Verbesserung der Prozesse bei (KVP). Sie wird zu einem wesentlichen Baustein für Automatisierungslösungen. Aus einem Wegbereiter wird ein nützlicher Wegbegleiter.
Cenit AG www.cenit.com/digitalefabrik
Der Autor
Jens Fetzer, Vertriebsleiter Digitale Fabrik, Cenit AG
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