Antriebsstrangfertigung im richtigen Takt

Antriebsstrangfertigung im richtigen Takt

Wie alle Bereiche im Automobilbau müssen Fertigungssysteme für Antriebsstränge auf die Anforderungen der Variantenproduktion, schnellen technologischen Wandel und schwankenden Kapazitätsbedarf reagieren.

Je schneller also eine Anlage zur Antriebsstrangfertigung auf Engpässe in Fertigungslinien reagieren oder Umrüstungen von einem Modell zum nächsten realisieren kann, desto höher ist ihre Rentabilität.

Der Schlüssel zur optimalen Leistung hängt in jedem Arbeitsgang von der effizienten Verteilung automatischer und manueller Arbeitsplatzaufgaben ab. Im Idealfall schließt eine Aufgabe nahtlos an die nächste an – bei stets gleichbleibender Auslastung der einzelnen Stationen.

Allerdings kann bei Antriebsfertigungssystemen mit einer Ausdehnung von bis zu einem halben Kilometer und 150 bis 250 diskreten Arbeitsgängen das Erreichen einer optimalen Bandauslastung eine Herausforderung sein.

Ermitteln eines Engpasses

Eine Vielzahl von Faktoren kann dazu führen, dass selbst eine optimal konzipierte Linie aus dem Takt gerät. So können zum Beispiel Änderungen im Linientakt oder im vom Kunden geforderten Tagesdurchsatz – oder das Umstellen der Modelljahre – die Arbeitsstationen disproportional beeinflussen.

Der erste Schritt zur Wiederherstellung der optimalen Linienaustaktung besteht natürlich im Ermitteln des Engpasses. Zeitstudien dienen hierzu seit Jahrzehnten als bewährtes Verfahren.

Während meiner Zeit im Bereich der Fertigung von Antriebssträngen war ich an vielen Zeitstudien beteiligt, die sich auf Beobachtungs- und „Stoppuhr“-Verfahren zur Zeitaufnahme stützten. Dieser Ansatz setzt natürlich die Arbeitskräfte an der Linie während der Datenerfassung unter Druck – und beeinflusst so deren Arbeitsgewohnheiten.

Das Ergebnis? Die erfassten Daten sind nicht verlässlich, da sie möglicherweise nicht den typischen Arbeitsablauf widerspiegeln.

Heute werden in Echtzeit Auftragsstatus und -zeit sowie die gesamte Zykluszeit der Station mithilfe einer im Hintergrund ablaufenden Job-Monitoring-Software überwacht. Mit den verfügbaren Daten können die Prozessverantwortlichen die einzelnen Arbeitsplatzaufgaben effizienter analysieren und neu zuordnen.

Das Problem bei der Zonensteuerung

Als nächstes folgt die Austaktung der Linie entsprechend dem effizienteren Prozess. In Anlagen mit einer konventionellen Architektur zur Zonensteuerung kann die Linienaustaktung ein mühsames und teures Unterfangen sein.

Bei typischen Montageaufgaben verfügt jede Zone über nur eine speicherprogrammierbare Steuerung, die ihren Bandabschnitt und alle verbundenen Arbeitsstationen, an denen manuelle Arbeitsvorgänge stattfinden, steuert. Jede automatisierte Arbeitsstation ist mit einer eigenen, in die Zonensteuerung integrierten speicherprogrammierbaren Steuerung mit einzigartiger Logik für ihre Funktionen ausgestattet.

Zur erneuten Zuordnung oder Änderung einer manuellen Aufgabe muss ein Steuerungstechniker das aktuelle Programm der speicherprogrammierbaren Steuerung für die jeweilige Zone abrufen, analysieren und modifizieren. Im Nachgang sind Umrüstung der Hardware, Code-Debugging, Test und Validierung durchzuführen.

Die Gesamtzeit zur Neuprogrammierung und Austaktung einer Linie kann bis zu zwei Wochen in Anspruch nehmen und dabei Arbeiten nach Ende der üblichen Betriebszeiten oder an Wochenenden mit entsprechend höherem Stundensatz erfordern.

Verteiltere Steuerung + Konfigurationssystem = mehr Flexibilität

Ein Konzept, das einen höheren Verteilungsgrad für die Steuerung einer Montagelinie für Antriebssteuerungen vorsieht, ist der erste Schritt zur Optimierung dieses Prozesses. In einer Architektur mit höherem Verteilungsgrad besitzt jede einzelne Station, an der manuelle Arbeiten durchgeführt werden, eine eigene speicherprogrammierbare Steuerung – unabhängig von der/den Steuerung/en des Bands. Jede automatisierte Arbeitsstation verfügt auch über eine eigene speicherprogrammierbare Steuerung mit eigener unabhängiger Logik für alle Funktionen.

Diese verteiltere Architektur öffnet die Tür für Konfigurationswerkzeuge, die die erneute Austaktung der Handarbeitsplätze ohne Neuprogrammierung gestatten.

Wie funktioniert das?

Zunächst einmal müssen jeder Handarbeitsplatz und jede automatisierte Arbeitsstation über die gleiche Kernstruktur für die speicherprogrammierbare Steuerung verfügen. Die Logik für alle Handarbeitsplätze ist genau gleich, wobei alle verfügbaren Funktionen in jedem Handarbeitsplatz bereitstehen. Da die Definitionen für alle möglichen Aufgaben als Standardbibliothek in der Masterdatei abgelegt sind, ändern sich bei jeder neu ausgewählten oder zugeordneten Aufgabe nur die Parameter.

Es ist keine Programmierung erforderlich.

Eine konfigurierbare Antriebsstranglinie umfasst auch dedizierte Stationen für spezifische Arbeitsvorgänge, die entweder umgangen oder abhängig von der Bausequenz für die Produktserie verwendet werden. Die Fähigkeit zur Auswahl oder Abwahl ganzer Arbeitsstationen verringert die für eine Umrüstung erforderliche Hardware auf der Linie.

Der Einsatz eines Design- und Konfigurationswerkzeugs wie des Rockwell Automation® Production Performance Builder (PPB) ermöglichen die Austaktung einer Antriebsstranglinie in einem Bruchteil der sonst notwendigen Zeit. Damit können Linien oft während planmäßiger Arbeitszeiten oder Mittagspausen neu konfiguriert werden.

Folglich machen sich die Vorteile einer konfigurierbaren Linie zur Montage von Antriebssträngen in Form reduzierter Gesamtbetriebskosten bemerkbar. Und Lieferanten von Antriebsstranganlagen profitieren von einem Design- und Konfigurationswerkzeug, indem sie von Anfang an ein wiederholbares Design und ein System mit geeigneter Dimensionierung schaffen.

Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie flexible Produktions- und Montagesysteme für Antriebsstränge schaffen.

David Rimmell
Veröffentlicht am January 8, 2018 von David Rimmell, Automotive Industry Consultant, Powertrain, Rockwell Automation
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