Automatisierung des Karosseriebaus und der zugehörigen Fördertechnik: Effizienz durch Standardisierung im Brüsseler Audi-Werk erhöht

Dabei standen alle Aktivitäten im Zeichen einer größtmöglichen Standardisierung, Modularität, Rentabilität und Effizienz. Dies war die Maßgabe für die belgischen Systemintegratoren Imtech und VMA, die für große Teile der Installation verantwortlich zeichnen. Im Bereich des Karosseriebaus und der zugehörigen Fördertechnik werden Lösungen von Phoenix Contact eingesetzt. Denn das Audi-Motto \’Vorsprung durch Technik\‘ gilt nicht nur für die PKW, sondern auch für die Fertigungsanlagen, wobei der Standort Brüssel technisch weltweit führend ist. Im Rahmen der Suche nach einer Produktionsstätte für den neuen Audi A1 entschieden sich die Verantwortlichen 2007 zur Übernahme des ehemaligen Volkswagen-Standorts in Vorst. Das gesamte Werk sollte zu einem moderneren Fertigungsstandort umgestaltet werden. Dazu wurden komplette Fabrikhallen abgerissen, um Platz für neue Gebäude zu schaffen. Weitere Hallen sind saniert und neu eingerichtet worden. Bis heute hat die Audi AG 300Mio.E in den Brüsseler Standort investiert, die neben dem Umbau der Montagelinien vor allem in die Errichtung des neuen Karosseriewerks mit mehr als 450 Robotern geflossen sind. Das erste Vorserien-Fahrzeug des Audi A1 rollte in der zweiten Hälfte des Jahres 2009 vom Band. Anfang Mai 2010 wurde dann die Serienproduktion des kleinsten Vertreters des erfolgreichen Audi-Portfolios gestartet. Bis Ende 2010 sind bereits 50.000 Audi A1 verkauft worden. Derzeit läuft die Produktion des dreitürigen Audi A1. Standardisierung optimiert Betriebsabläufe Effizienz, Rentabilität, Modularität und Standardisierung kennzeichnen das Audi-Produktionssystem. Vor diesem Hintergrund sollen die Prozessabläufe in allen Fertigungsstandorten möglichst gleich sein. Innerhalb der einzelnen Betriebsstätten sind auch die Systeme und Arbeitsplätze bestmöglich aufeinander abzustimmen. Werner Barbé, im Karosseriewerk Brüssel für Technik und Prozesse verantwortlich, erläutert: \“In puncto Systemtechnologie basiert der Standort Brüssel auf dem deutschen Audi-Werk in Ingolstadt, wo der Audi A3, A4 und A5 gebaut werden. Die Brüsseler Fertigung ist jedoch bis in das kleinste Detail optimiert worden. Wir haben also eine hochmoderne Fabrik kreiert.\“ Gemeinsam mit den belgischen Kollegen entschieden die Ingenieure der Audi-Zentrale in Ingolstadt, welche Technologie in Brüssel verwendet werden soll und welche Komponenten und Systeme welcher Zulieferer zum Einsatz kommen. Die Standardisierung im Brüsseler Werk geht noch weiter. Werner Barbé erzählt: \“In jedem Audi-Werk weltweit werden die gleichen Industrie-PCs, Visualisierungssysteme und Schaltschränke genutzt. Diese Modularität vereinfacht den Aufbau und die Bedienung sowie die Unterhaltung der Produktionsanlage.\“ Steuerungen überwachen zahlreiche Bedien-Panels Als langjähriger Systempartner der Audi AG stattet Phoenix Contact deren Produktionsstätten u.a. mit Steuerungstechnik aus. \“Der Automatisierungsspezialist war den Brüsseler Kollegen bereits aus unserer Volkswagen-Zeit bekannt\“, berichtet Geert de Coppel, der mit den Themen Steuerungstechnik und Software betraut ist. \“Im Karosseriewerk haben wir Interbus eingesetzt, und auch die Steuerungen sind in einige Testanlagen integriert worden. Da unsere Zentrale in Ingolstadt eine SPS von Phoenix Contact als Standard entwickelt hat, führte meine Abteilung den Prozess für das A1-Projekt weiter.\“ Zur Kommunikation zwischen den Roboter-Linien sowie in allen Transportsystemen haben sich die Ingenieure für Profinet als Bussystem ausgesprochen. \“Neben den Steuerungen, Industrie-PCs und Web-Panels verwenden wir Switches, I/O-Module, Anschlüsse, Sicherheitsrelais und Anschlussklemmen von Phoenix Contact\“, fügt Geert de Coppel hinzu. Als Steuerung wählte Audi Brüssel den Remote Field Controller RFC 470, der eine Profinet-, Interbus- und Ethernet-Schnittstelle umfasst. Geert de Coppel erläutert: \“Jede SPS ist in ihrem Sektor für die Ansteuerung verschiedener Teile der Fördertechnik sowie deren Ankopplung an die angrenzenden Roboter-Steuerungen verantwortlich. Sämtliche Funktionseinheiten der Fördertechnik – Transportbänder, Drehtische, Lifte – sollen gesondert angesteuert werden können. Deshalb müssen die RFC in der Lage sein, viele Bedien-Panels zu verwalten.\“ In den Audi-Werken gilt die Regel, dass die Mitarbeiter alles sehen können, was sie manuell ansteuern. Daher überwacht ein RFC 470 bis zu 15 HMI-Geräte über eine standardisierte OPC-Datenanbindung, was eine hohe Leistungsfähigkeit bedingt. Jede Steuerung ist in einem Schaltschrank installiert, der über ein Haupt-Bedien-Panel verfügt. Außerdem gibt es einige Neben-Bedien-Panels, die via Profinet oder Ethernet an den Remote Field Controller angeschlossen sind. Darüber hinaus steuert die SPS viele dezentrale Motorsteuerungen via Interbus und Profinet an. Allein im Karosseriewerk sind 102 Haupt- und mehr als 300 Neben-Bedien-Panels von Phoenix Contact verbaut. Software-Bausteine vereinfachen Programmierung Die Mitarbeiter von Phoenix Contact haben ferner mit der Audi-Planungsabteilung in Ingolstadt verschiedene Basis-Funktionsbausteine für die Software konzipiert, die die Schweißstraßen und die Fördertechnik ansteuern. Sämtliche Integratoren, die an der Planung und Einrichtung der Brüsseler Produktionsstätte beteiligt waren, mussten anschließend für die von ihnen umgesetzten Prozessabläufe Software erstellen, die auf den Software-Bausteinen von Phoenix Contact und Audi basiert. So war Imtech für den größten Teil der elektrischen Installation und die Programmierung der Fördertechnik zuständig, während Teile der Ansteuerung der Schweißstraße und des Transportsystems der Fördertechnik bei VMA lagen. Wim van Goethem, Ingenieur bei Imtech, erinnert sich an die Umsetzung der Prozessabläufe: \“Die Mitarbeiter des Automatisierungsspezialisten haben viele Bausteine entwickelt, die in zahlreichen Programmen genutzt werden, beispielsweise zur Steuerung von Ventilen, Transportbändern oder Drehtischen. Überall dort, wo ein solches Ventil verwendet wird, mussten wir nur den Ventil-Baustein von Phoenix Contact einbinden. Das hat uns viel Arbeit und Zeit gespart, denn unser Programmieraufwand beschränkte sich auf das Integ­rieren und Parametrieren der Bausteine.\“ Außerdem stellen die Bausteine sicher, dass die Software der einzelnen Subunternehmen einheitlich ist. Die Anwendung des Software-Standards auf alle SPS-Bereiche vereinfacht den Integratoren die Handhabung. Durch die Standardisierung systemischer Funktionen arbeiten sich auch die Audi-Mitarbeiter schnell ein und können nun Wartungsarbeiten einfacher durchführen. Wizzard wandelt Bausteine in einheitliche Symbole um Nicht nur die Software ist im gesamten Karosseriewerk einheitlich gestaltet; die Bedien-Panels mit dem Betriebssystem Windows CE sind ebenfalls gleich aufgebaut. Dazu entwarf Phoenix Contact visuelle Standards – Symbole – zu allen Bausteinen. Wim van Goethem erklärt: \“Ein Ventil sieht auf sämtlichen Bedien-Panels identisch aus. Darüber hinaus hat Phoenix Contact einen Visualisierungs-Wizzard entwickelt, der jeden Baustein aus dem PC-Worx-Pro­gramm automatisch in das richtige Symbol umwandelt – und das mit wenigen Konfigurationen sowie auf dem richtigen Bildschirm abgebildet.\“ Die Displays aller Windows-CE-Panels arbeiten mit der gleichen Symbolik und Systematik. Mitarbeiter, die mit einem Gerät in der Produktion vertraut sind, können somit sämtliche anderen im Werk installierten Windows-CE-Panels bedienen. In der Visualisierung haben sich also auch Standardisierung und Effizienz durchgesetzt. Der generische Ansatz zur automatisierten Erstellung von Visualisierungsseiten ist zudem durch das automatische Generieren von multilingualen Sprachdatenbanken aus dem individuellen SPS-Anlagenprogramm erweitert worden. Die Standardisierung fängt bereits am Zeichentisch an. Wim von Goethem erzählt: \“Unsere Kollegen in Ingolstadt nutzen ebenso wie wir das Eplan Engineering Center, um Standardfunktionen wie einen Drehtisch oder ein Ventil festzulegen. Sind die Funktionen erst entworfen, lassen sie sich selbst mit anderen Parametern immer wieder verwenden.\“ Schnittstellen ermöglichen die zentrale Überwachung Die Anforderungen an die Wartung und das Controlling moderner Anlagen zur Automobilfertigung steigen stetig. Damit die Instandhaltungs-Abteilung von Audi die Komponenten und Systeme von Phoenix Contact zentral überwachen und warten kann, unterstützen diese Standard-IT-Mechanismen wie SNMP, Web-Interfaces oder FTP. Die tiefe Integration der Steuerungen und Engineering-Software in bestehende IT-Strukturen ist heute ein wesentliches Entscheidungskriterium. PC Worx und die Remote Field Controller ermöglichen daher die nahtlose Einbindung der jeweiligen Anwendung in die Leittechnik und Versionsverwaltungs-Tools. Um der zentralen Instandhaltung einen Überblick über den Zustand in der Fördertechnik geben zu können, hat Phoenix Contact die Visualisierungs-Software Zenon von Copa Data über einen eingebauten Treiber in alle unternehmenseigenen Steuerungen integriert. Auf diese Weise kann die Leittechnik schnell und direkt auf die aktuelle Produktionssituation zugreifen. Die Ankopplung des mehrsprachigen Meldesystems jeder SPS an die zentrale Anlagenüberwachung erfolgt über einen standardisierten PC-Worx-Funktionsbaustein. Im Rahmen des Audi-Projekts sind auch die Versionsverwaltungs-Schnittstellen der Engineering-Software PC Worx erweitert worden. So werden die rund 125 PC-Worx-Programme zentral eingepflegt. Außerdem kann die Instandhaltung SPS-Projektstände zentral überwachen, warten und Änderungen verfolgen. Umfassende Unterstützung vor Ort