Erschienen am: 14.11.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN SPS-Special 2017

Massenproduktion kosteneffizient individualisieren

Antrieb für die Digitalisierung

Für die Generation der Digital Natives werden individualisierte Produkte zur Selbstverständlichkeit. Um dieser Entwicklung folgen zu können, benötigen Industrieunternehmen zukünftig eine hochflexible Infrastruktur, die zugleich effizient und rentabel ist. Auf der SPS IPC Drives 2017 stellt B&R eine neuartige Antriebs- und Automatisierungslösung vor, mit der Maschinen- und Anlagenbauer den Herausforderungen der Digitalisierung in Bezug auf eine individualisierten Massenproduktion begegnen können.


Eine flexible Maschine erlaubt die Zusammenstellung beliebiger Kombinationen von Einzelprodukten in einer Endverpackung.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH

Mit einem großen Enthüllungs-Event eröffnet der österreichische Automatisierungsanbieter B&R seinen Messeauftritt auf der kommenden SPS IPC Drives in Nürnberg. Das in diesem Rahmen vorgestellte System soll die Individualisierung von Massenprodukten auf Herstellerseite massiv vereinfachen. Denn hier haben die Ansprüche auf Konsumentenseite in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Besonders in der jungen Generation der Digital Natives wächst das Bedürfnis, viele Produkte des täglichen Lebens nach ihren Wünschen und Bedürfnissen definieren zu können. "Die Individualisierung fängt gerade erst an", ist sich Robert Kickinger, Manager Mechatronic Technologies bei B&R, sicher.

Wirtschaftlichkeit bei Losgröße 1

Die Produktion in Losgröße 1 ist in vielen Handwerksbetrieben bereits Alltag. "Neu ist jedoch die Massenfertigung individueller Produkte", sagt Kickinger. Und die ist bislang wirtschaftlich nur schwer umsetzbar. Denn die Flexibilisierung der Anlagen geht zumeist mit einer sinkenden Gesamtanlageneffizienz (OEE) einher. "Da rechnet sich die Individualisierung nicht mehr." Ziel einer individualisierten Massenproduktion muss demnach sein, dass die drei OEE-Komponenten Verfügbarkeit, Performance und Qualität im Vergleich zur reinen Serienproduktion nicht sinken. Es sollte zudem ein attraktiver Return on Investment (ROI) und eine möglichst niedrige Time2Market für neue Produkte oder Produktänderungen gewährleistet sein. "Nur so lässt sich die Individualisierung von Massenprodukten auch wirtschaftlich umsetzen." Flexible Anlagen erfordern bisher einen langwierigen Entwicklungsprozess. Häufig werden Probleme erst erkannt, wenn die Anlage tatsächlich läuft. Werden dann grundsätzliche Änderungen am Maschinendesign nötig, verzögert sich die Time2Market, was entsprechende Kosten nach sich zieht. Können die Anlage oder einzelne Anlagenteile vorab in einer Simulation getestet werden, lässt sich die Zeit bis zur Marktreife teils deutlich verkürzen.

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Kurze Umrüstzeiten

Ist die Anlage erst einmal in Betrieb, wird die Verfügbarkeit zu einem entscheidenden Faktor. Dabei spielen Umrüstzeiten eine große Rolle. "Die kundenspezifische Massenproduktion wird durch die prompte Abarbeitung von Aufträgen gekennzeichnet, die z.B. online eingehen", erklärt Kickinger. Schon heute werden Kunden bei Autos oder in der Druckindustrie online und automatisiert in die Leistungsdefinition von Produkten einbezogen. Dieses Vorgehen wird künftig bei mehr und mehr Produkten zum Standard. Um eine wirtschaftliche Anlagenverfügbarkeit zu gewährleisten, wird es nötig sein, die Umrüstzeiten zu reduzieren oder komplett zu vermeiden. Nicht nur die Produkte, sondern auch die Zusammenstellung von Produkten in einer Verpackung werden individueller. Eine flexible Maschine muss so ausgelegt sein, dass sich alle denkbaren Kombinationen in der Endverpackung zusammenstellen lassen. "Mit herkömmlichen Produktionsprozessen ist so etwas unmöglich", sagt Kickinger. "Deswegen stellen wir in Nürnberg eine neue Lösung vor, mit der unterschiedliche Produkte flexibel und in Echtzeit bei voller Produktionsgeschwindigkeit individuell zusammengestellt werden können."

Aussortieren in Echtzeit

Um die Qualität hoch zu halten, ist es erforderlich, auf Probleme oder schlechte Produkte in Echtzeit reagieren zu können - ohne den Produktionsprozess zu beeinträchtigen. "Fehlerhafte Produkte müssen sich bei voller Produktionsgeschwindigkeit an Ort und Stelle aussortieren lassen", sagt Kickinger. Wird also bei einer Qualitätskontrolle ein Fehler bemerkt, muss das Produkt möglichst sofort aus dem Prozess genommen werden können. Es können jedoch nicht nur Produkte fehlerhaft sein. In Zukunft muss die Automatisierung auch intelligent auf defekte Prozessstationen reagieren und diese nicht mehr anfahren. Die bisher dafür bestehenden Optionen sind aus wirtschaftlicher Sicht nicht sinnvoll.

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Skalierbarkeit und Investitionssicherheit

Herkömmliche Anlagen lassen sich in den meisten Fällen nicht oder nur mit großem Aufwand erweitern. Zudem bestimmt in einem fest getakteten Prozess die langsamste Bearbeitungsstation den Durchsatz der gesamten Anlage. Auch hier wird B&R mit seiner neuen Lösung Abhilfe schaffen. So soll die Produktivität beispielsweise durch einfache Skalierbarkeit und die Parallelisierung von langsameren Prozessen zunehmen, ohne dass die Maschinenstellfläche proportional steigt. Basis dafür ist der Ansatz, den laufenden Produktstrom auf mehrere Bearbeitungsstationen zu verteilen und anschließend wieder zusammenzuführen. Auch lässt sich das neue System vor Ort um weitere Stationen ergänzen. Entsprechend kann die Kapazität je nach Nachfrage angepasst werden.

Warum braucht es überhaupt ein neues Transportsystem, Herr Kickinger?

Robert Kickinger: Wir sehen heute ganz klar, wie sich das Konsumentenverhalten hin zu individuellen Gütern verändert. Dieser Entwicklung muss sich die produzierende Industrie mithilfe neuer Technologien bzw. der Digitalisierung stellen. Und an dieser Stelle kommt unser neues System ins Spiel: Damit können wir einen großen Beitrag dazu leisten, die individualisierte Massenproduktion wirtschaftlich umsetzbar zu machen. Getreu unserem Claim "Enabling the adaptive Machine" müssen die Maschinen- und Anlagenbauer dann eigentlich nur noch zugreifen, um in der Fertigung eine höhere Wertschöpfung zu generieren.

Welche Anforderungen sind es denn nun genau, der sich die adaptive Maschine stellen muss?

Markus Sandhöfner: Um kundenindividuelle Bestellungen gemäß den Ansprüchen und Prozessen hochvolumiger Konsumgüter herstellen zu können, müssen sich Produktströme in der Fertigung zusammenführen und trennen lassen - in Echtzeit. Mit unserem neuen System werden auf der Transportstrecke flexible Verzweigungen möglich. Dieses entscheidende Alleinstellungsmerkmal hebt das neue System auf die nächste Evolutionsstufe von linearen Transportlösungen.

Welche Vorteile bringt das dem Anwender genau?

Sandhöfner: Im Sinne individueller Bestellungen kann er unterschiedliche Produkte vereinzeln oder gruppieren. Das neue System ermöglicht aber auch komplett neue Anlagenstrukturen und damit verbunden eine signifikante Erhöhung von Durchsatz oder Verfügbarkeit. Prozessstationen mit längeren Taktzeiten können z.B. parallel angeordnet werden, anstatt wie bisher üblich seriell. Zudem lassen sich unkompliziert skalierbare Anlagenstrukturen konzipieren, denn das Antriebssystem ist jederzeit flexibel erweiter- oder umrüstbar.

Kickinger: Es tun sich in der Tat ganz neue Möglichkeiten auf und deshalb sagen wir selbstbewusst: Hier kommt der Antrieb für die Digitalisierung - nicht nur in Form von Algorithmen, sondern konkret in Hardware gegossen. So wird der abstrakte Begriff Digitalisierung im wahrsten Sinne des Wortes für den Maschinenbauer begreifbar.

Soweit die Theorie.

Sandhöfner: Nicht nur Theorie - es gibt durchaus bereits Praxiserfahrung. Denn wir haben mit Pilotanwendern bereits verschiedene Anlagen realisiert, in denen sich das System bewährt hat.

Richten Sie sich dabei an bestimmte Anwendungen und Branchen?

Kickinger: Nein, hier gibt es keine Einschränkungen. Das neue System passt überall dort, wo viele Teile in kurzer Zeit transportiert werden müssen. Bereiche mit hohem Potenzial sind neben Handling und Montageautomation auch Verpackungstechnik oder die Konsumgüterindustrie. Selbst die speziellen Anforderungen in der Lebensmittel- und Getränkebranche oder Reinraum-Umgebungen werden erfüllt. So sind die unterschiedlichsten Anwendungen vorstellbar und dem System keine Grenzen gesetzt - es kommt allein auf die Fantasie der Maschinenbauer an.

Keine Grenzen? Was heißt das konkret?

Sandhöfner: Der größte Mehrwert liegt in der einzigartigen Flexibilität des innovativen Antriebssystems. Maschinen- und Anlagenbauer sind nicht an bisherige Strukturen gebunden, sondern können Prozesse von Grund auf neu aufsetzen. Das erfordert aber auch neue Denk- und Betrachtungsweisen. Werden bestehende Anlagenkonzepte einfach nur umgerüstet, lässt sich das Potenzial bei Weitem nicht komplett heben.

Wann gibt es die Details?

Kickinger: Welche Revolution sich hinter unserer neuen Lösung verbirgt, wird sofort klar, wenn wir am ersten Messetag der SPS IPC Drives 2017 um 9:30 Uhr auf dem Stand von B&R den Vorhang lüften.

Auf der SPS IPC Drives 2017 zeigt B&R ein neues Produkt, mit dem die Individualisierung von Massenprodukten deutlich vereinfacht wird. Die Produktenthüllung findet am Dienstag, 28. November, um 9:30 Uhr auf dem B&R-Stand (Halle 7/Stand 206) statt und wird live auf YouTube übertragen.