Montage Automatisierungspotenziale erkennen und die Montage wirtschaftlicher gestalten

Autor / Redakteur: Martin Naumann / Victoria Sonnenberg

Die Montage ist der Produktionsschritt, der bisher noch überwiegend manuell durchgeführt wird. Dabei sind auch hier viele Prozesse technisch und wirtschaftlich gut für eine Automatisierung geeignet. Oft genügen wenige, aber signifikante Änderungen im Prozessablauf, um neue Einsparmöglichkeiten zu eröffnen.

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Bild 1: Eine Software des Fraunhofer-IPA für feinfühlige Montagevorgänge ermöglicht die wirtschaftliche Automatisierung bisher manuell ausgeführter Prozesse.
Bild 1: Eine Software des Fraunhofer-IPA für feinfühlige Montagevorgänge ermöglicht die wirtschaftliche Automatisierung bisher manuell ausgeführter Prozesse.
( Fraunhofer-IPA/Rainer Bez)

Fragt man Unternehmen, warum sie Montageaufgaben noch immer überwiegend manuell ausführen, nennen sie mehrere Gründe. Dazu zählen beispielsweise die Komplexität und Fehleranfälligkeit der auszuführenden Aufgabe, die mithilfe menschlicher Feinmotorik und Lösungskompetenz am schnellsten zu lösen sei. Zudem sei die Einrichtung eines Robotersystems mit viel Aufwand und hohen Kosten verbunden, die sich für in der Montage typische Randbedingungen wie kleine Losgrössen, viele Produktvarianten oder kurze Produktlebenszyklen nicht lohnen würden.

Automatisierungspotenziale erkennen und Massnahmen umsetzen

Stellt man diesen Überlegungen jedoch die Vorteile einer zumindest teilweisen Automatisierung gegenüber, zeigt sich der finanzielle und qualitative Mehrwert, der sich Unternehmen bietet, wenn sie mögliche Automatisierungspotenziale erkennen und entsprechende Massnahmen umsetzen. Auch in der Montage gibt es viele Aufgaben, die ein Robotersystem fehlerfrei ausführen kann. Neue Technologien wie intelligente Softwarelösungen und verbesserte Sensorik in Verbindung mit Leichtbaurobotern eröffnen mehr Optionen (Bild 1). Zudem ist es möglich, lediglich Teilaufgaben zu automatisieren, die beispielsweise besonders belastend oder nicht ergonomisch für den Werker sind oder die keine kognitiven Fähigkeiten erfordern.

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Die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ermöglicht es, Aufgaben zwischen Werker und Roboter aufzuteilen. Bei Bedarf kann der Werker korrigierend eingreifen. Was Aufwand und Kosten für ein Robotersystem betrifft, können diese schon bei der Planung sehr detailliert den langfristig möglichen Einsparungen gegenübergestellt und die Amortisationsdauer angegeben werden. Dadurch erhalten Unternehmen Planungssicherheit.

Geeignete Prozesse kundenindividuell ermitteln

Die möglichen Vorteile einer (teil-)automatisierten Montage gestalten sich im Detail für jedes Unternehmen mit seinen individuellen Produkten und Prozessen anders. Um zu entsprechend kundenindividuellen und fundierten Ergebnissen zu gelangen, haben Experten des Fraunhofer-IPA die Automatisierungs-Potenzialanalyse (APA) entwickelt. Dies ist ein kompaktes Verfahren, das binnen weniger Tage durchführbar ist. Das Ziel: technisch und wirtschaftlich sinnvolle Automatisierungspotenziale zu identifizieren und dem Kunden ein Grobkonzept für eine mögliche Automatisierung vorzulegen, auf dessen Basis gegebenenfalls eine Montagelösung geplant und umgesetzt werden kann. Gleichermassen sind auch Potenziale für die MRK ermittelbar und es können Handlungsempfehlungen für ein verbessertes Produktdesign («Design for Assembly and Automation») gegeben werden. Dieses kann in den Produktentstehungsprozess zurückgeführt werden und eröffnet damit weiteres Einsparungspotenzial in der Produktion.

Grundlage der APA ist die Begehung der Produktionsanlage des Kunden durch die Experten des Fraunhofer-IPA (Bild 2). Jeder einzelne Prozessschritt der Produktion wird in seiner bisherigen Ausführung dokumentiert und hinsichtlich verschiedener Aspekte der Montagetauglichkeit bewertet. Dabei gehen die Experten deduktiv vor. Das heisst, sie verschaffen sich zunächst einen Gesamtüberblick über alle Prozesse und filtern anhand relevanter Kriterien die Prozesse heraus, die technisch und wirtschaftlich für eine (Teil-)Automatisierung geeignet sind. Von der Gesamtzahl der untersuchten Prozesse wird so etwa ein Zehntel benannt, das einer detaillierteren Analyse unterzogen wird. Danach verbleibt etwa noch einmal die Hälfte der Prozesse, für die die Experten konkrete Empfehlungen für eine Automatisierung oder Anpassung des Produktdesigns vorschlagen.

Dieser Ermittlung von automatisierungsgeeigneten Prozessen liegt eine Systematik zugrunde, die ein objektives und nachvollziehbares Vorgehen gewährleistet. Die Systematik haben die Experten am Fraunhofer-IPA basierend auf ihrer jahrelangen Erfahrung in der Planung und Realisierung von Robotersystemen entwickelt und bereits vielfach in Produktionsanlagen in der ganzen Welt eingesetzt.

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