Erschienen am: 12.12.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 12 2017

Großes Interesse an B&Rs Messehighlight

Intelligentes Linear-Transportsystem mit Vollausstattung

Auf der SPS IPC Drives hat B&R ein neues Linear-Transportsystem vorgestellt. Es hört auf den Namen AcoposTrak und bildet nach Ansicht des Unternehmens die Grundlage für wegweisende neue Maschinenkonzepte, um die Ziele Losgröße 1 und die individualisierte Massenproduktion umzusetzen. Das Besondere an dem Systeme ist u.a eine rein elektromagnetische Weiche, die bei voller Geschwindigkeit arbeitet und dadurch die Produktivgeschwindigkeit der Maschine nicht beeinträchtigt.


Wirtschaftlichkeit bei Losgröße 1

Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH

Konsumenten sind bereit, für personalisierte Produkte höhere Preise zu zahlen und fragen solche Produkte verstärkt nach. Individualisierte Massenfertigung bietet daher ein attraktives wirtschaftliches Potenzial. Die rentable Umsetzung dieser Art von Produktion ist in den meisten Industriesegmenten jedoch eine große Herausforderung. Die notwendige Flexibilisierung der Anlagen geht zumeist mit einer sinkenden Gesamtanlageneffizienz - auch Overall Equipment Effectiveness (OEE) genannt - einher. 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 Time-to-Market für neue Produkte oder Produktänderungen gewährleistet sein. Nur so lässt sich die Individualisierung von Massenprodukten im großen Stil wirtschaftlich umsetzen.

Produzierende Unternehmen suchen nach Lösungen, um neue Produkte immer schneller auf den Markt zu bringen und wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Herausforderung dabei ist: Eine möglichst hohe Gesamtanlageneffektivität (engl. Overall Equipment Effectiveness, OEE) und Produktivität selbst bei einer individualisierten Massenproduktion gemäß den Anforderungen von Losgröße 1 zu erreichen. "Die viel diskutierte Digitalisierung auf der Basis von Kommunikationstechnik und Software reicht dazu nicht aus", sagt Robert Kickinger, Manager Mechatronic Technologies bei B&R. Auch der Transport der Produkte in Maschinen und Anlagen muss auf die neuen Anforderungen abgestimmt werden: "Mit der Entwicklung des intelligenten Transportsystems AcoposTrak haben wir die Grundlage für wegweisende neue Maschinenkonzepte geschaffen", sagt Kickinger.

Weiche macht den Unterschied

Welche Eigenschaften machen das intelligente Transportsystem für die Automatisierung von Prozessen nun so einzigartig? "Da ist zum einen die Weiche. Sie funktioniert rein elektromagnetisch und damit völlig verschleißfrei", sagt Kickinger. Wie bei einer Weggabelung lassen sich mit der Weiche des AcoposTrak nicht Autos, sondern Produktströme zusammenführen oder trennen. "Da die Weiche bei voller Geschwindigkeit der Shuttles auslöst, beeinträchtigt sie die Produktionsgeschwindigkeit nicht", hebt Kickinger hervor. Die Weiche ermöglicht, Massenprodukte wie einen Sechserpack mit Getränken, individuell mit unterschiedlichen Geschmacksrichtungen in Echtzeit zusammenzustellen - drei hiervon, zwei davon und eins davon - und zwar ohne Umbaumaßnahmen an der Hardware. Auch lassen sich mit der Weiche nach einer Qualitätskontrolle fehlerhafte Produkte an Ort und Stelle aussortieren. Das wirkt sich im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen oder Anlagen, bei denen mangelhafte Produkte meist bis zum Ende durch die Produktion geschleust und erst dann entnommen werden, positiv auf die Gesamtproduktivität aus.

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Parallele Bearbeitung

Die Möglichkeit, mit dem Transportsystem parallel produzieren zu können, steigert die Produktivität ebenfalls. Mithilfe von Weichen lässt sich ein Produktstrom auf mehrere Bearbeitungsstationen verteilen und anschließend wieder zusammenführen. Einzelne Bearbeitungsschritte, die länger dauern, verlangsamen nicht mehr die Geschwindigkeit des Gesamtprozesses. "Damit braucht der Endkunde für einen höheren Output keine proportional größere Maschinenstellfläche mehr", sagt Kickinger. AcoposTrak führe also zu einer höheren Produktivität pro Fläche. "Das trägt letztendlich zu einem höheren Return on Investment bei." Maschinen oder Anlagen, die auf dem intelligenten Transportsystem basieren, können bei Bedarf modular und flexibel um einzelne Track-Elemente und Bearbeitungsstationen erweitert werden, um die Produktivität zu steigern. "Damit wird die skalierbare Maschine Realität", so Kickinger. Ebenso lassen sich mit AcoposTrak Maschinen und Anlagen bauen, die hochflexibel auf Fehler reagieren. Tritt zum Beispiel bei einem Ventil einer Abfüllanlage ein Fehler auf, wird dieses Ventil einfach nicht mehr angefahren. Es entsteht kein Ausschuss durch das defekte Ventil - der Qualitätsfaktor der OEE-Kennzahl steigt.

Umrüstung bei voller Geschwindigkeit

Eine weitere hervorzuhebende Eigenschaft des Transportsystems ist, dass sich die Shuttles im laufenden Betrieb und ohne Werkzeug tauschen lassen. Das sorgt für eine besonders hohe Verfügbarkeit. Beim Produktwechsel muss der Bediener lediglich die Räder der gerüsteten Shuttles auf die Führungen setzen. Durch Permanentmagnetkraft werden die Shuttles dann am Track gehalten. Noch effizienter wird die Umrüstung, wenn eine Servicelinie am Track vorhanden ist. "Wir können uns das wie bei einer Wechselbank beim Eishockey vorstellen", erklärt Kickinger. Auf der Servicelinie werden die neuen Shuttles angebracht und über eine Weiche in die Produktivlinien des Tracks eingeschleust. Zeitgleich werden die nicht mehr benötigten Shuttles auf die Servicelinie umgeleitet. "All das passiert bei voller Produktionsgeschwindigkeit", betont Kickinger. Das besonders flexible Design des neuen Transportsystems erlaubt es, alle möglichen offenen und geschlossenen Formen auf der Basis einer Gitterstruktur zu bauen und miteinander zu kombinieren. Das Track-System ist im Kern ein Linearmotor, der modular aus vier Elementen aufgebaut wird: ein gerades Element, ein 45°-Element und zwei 22,5°-Elemente, eins nach rechts und eins nach links gebogen. "AcoposTrak passt sich bestmöglich an die Gegebenheiten der Produktionsanlagen an", sagt Kickinger und ergänzt, "zudem ermöglicht das System völlig neue Maschinendesigns, die bisher nicht umsetzbar waren."

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Hochdynamisch und flexibel

Das intelligente Transportsystem ist nicht nur sehr flexibel, sondern auch hoch performant. Das System verfügt über eine Beschleunigung von mehr als 5g und erreicht eine Maximalgeschwindigkeit von mehr als 4m/s. Der minimale Produktabstand liegt bei 50mm. Kickinger unterstreicht: "Ein System mit diesen Performance-Daten in Kombination mit Weichen und der weitreichenden Designflexibilität ist ein Novum am Markt." Dadurch lasse sich die Produktivität und der Return on Investment massiv verbessern. Damit das neue Transportsystem in kurzer Zeit zum Laufen kommt, stellt B&R umfangreiche Software-Funktionen zur Verfügung. Der Applikationscode ist in der Simulation ebenso wie auf der realen Hardware uneingeschränkt lauffähig. "Der Anwender kann während der Entwicklung beliebig zwischen Simulation und realer Hardware wechseln", sagt Kickinger. Das verkürzt Entwicklung und Inbetriebnahme erheblich. Die Programmierung erfolgt prozessorientiert. Der Programmierer beschreibt Regeln, die den Produktfluss am Track definieren. Das geht schneller, als eine hohe Anzahl an Achsen oder Shuttles einzeln zu programmieren. Der Entwickler der Applikations-Software wird zudem durch eine integrierte Kollisionsvermeidung entlastet, die für einen reibungslosen Fluss der Produktion sorgt.

Individualisierte Massenproduktion in Sicht

Mit dem neuen System AcoposTrak hat B&R eine Lösung geschaffen, mit der sich flexible und modulare Anlagen hochrentabel betreiben lassen. "Mit unserem System ermöglichen wir eine hohe Gesamtanlageneffektivität, eine hohe Rendite und kurze Time-to-market", sagt Kickinger. Damit rückt die individuelle Massenproduktion in großem Stil in greifbare Nähe.

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