RETROFIT
Fertigungszentrum wird durch Retrofit der Automatisierung wieder wettbewerbsfähig
Für Schließanlagen gibt es eine Nachliefergarantie von über 20 Jahren. Zur patentgeschützten Kodierung der Schlüssel mit Nuten, Einschnitten und Bohru
04.12.2006 | Autor / Redakteur: Stefan Zaremba / Reinhold Schäfer
Für Schließanlagen gibt es eine Nachliefergarantie von über 20 Jahren. Zur patentgeschützten Kodierung der Schlüssel mit Nuten, Einschnitten und Bohrungen werden Spezialmaschinen benötigt, und diese Maschinen müssen betriebsbereit gehalten werden, bis die Nachliefergarantie der letzten Schließanlage einer Serie abgelaufen ist. Um diese Maschinen immer im optimalen Betriebszustand zu halten, ist es notwendig, die Automatisierungstechnik entsprechend anzupassen. Der Schließanlagenhersteller Wilka hat deshalb seine Produktionsmaschinen per Retrofit auf den aktuellen Stand der Technik umgerüstet.
Die beim Kauf einer Maschine zur Herstellung von Schließanlagenschlüsseln 1999 installierte Automatisierungs- und Antriebstechnik lief nicht mehr zuverlässig, und die Ersatzteilbeschaffung wurde zunehmend schwieriger. Auch die Reparaturen waren nicht mehr wirtschaftlich. In Zusammenarbeit mit dem Softwarebüro P.O.P. aus Berlin untersuchte das Unternehmen Wilka deshalb die Machbarkeit eines Retrofits. P.O.P. hat sich auf die Automatisierung von Spezial- und Sondermaschinen für die Schlossindustrie spezialisiert sowie auf Mess- und Prüfeinrichtungen. Das Innovationspotenzial verschiedener Automatisierungsansätze wurde ausgelotet und die Erfahrungen der Bediener der Maschine in die Überlegungen einbezogen.
Die Mechanik der Maschine war und ist in einem hervorragenden Zustand (Bild 1), deshalb bot sich ein vollständiger Austausch der elektrotechnischen Ausstattung an. Dabei fiel die Wahl auf Technik von Siemens. Die Durchgängigkeit der Systeme macht kurze Realisierungs- und Inbetriebnahmezeiten möglich. Und durch langfristig angelegte Systemstrategien ist sichergestellt, dass auch auf sehr lange Sicht abwärtskompatible Ersatzteile verfügbar sind.
Für Wilka war es sehr wichtig, dass durch das Retrofit die Lieferfähigkeit auch bei kurzfristigen Aufträgen nicht zu sehr beeinträchtigt wurde. Innerhalb von zehn Tagen musste die alte E-Technik demontiert und die neue Automatisierung fertig installiert sein. Für die anschließende Inbetriebnahme waren 14 Tage vorgesehen.
Hauseigenes Simulationssystem vorhanden
Eine so kurze Inbetriebsetzungszeit konnte unter anderem deshalb zugesichert werden, weil das Unternehmen P.O.P. über ein flexibles, hauseigenes Simulationssystem für Industrieprozesse verfügt. Die aus den Reaktionen einer Maschine oder Anlage resultierenden Signalzustände werden dabei von einem PC simuliert. Die simulierte Reaktion auf eine Aktion der Steuerung (Signalausgabe, Fahrbefehl) ist dabei parametrierbar, sodass mit dem gleichen System sehr unterschiedliche Prozesse simuliert werden können.
Weil häufig Systeme von Siemens für die Automatisierung verwendet werden, konnte P.O.P. dank der freien Adressierbarkeit der Peripheriebaugruppen die Signalbelegung bei der Automatisierung ähnlicher Teilprozesse standardisieren – und einen großen Teil einer Simulation baukastenähnlich zusammenstellen und skalieren, statt jedes Einzelsignal projektieren zu müssen. Dabei korrespondieren die P.O.P.-Bibliotheken im Simatic-Manager mit Templates im Simulationssystem, was das Vorgehen sehr effizient macht.
Jeder Simulation geht natürlich eine umfassende Analyse der Maschine voraus. Um ein möglichst tiefes Verständnis des simulierten Prozesses zu fördern, gilt bei P.O.P. für Simulation und Automatisierung das Zwei-Personen-Prinzip. Einer macht die Simulation, der andere die Automation. So werden unterschiedliche Vorstellungen vom Prozessgeschehen schnell und mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit aufgedeckt und können dann noch einmal mit der Realität an der Maschine abgeglichen werden. Geht man dann auf die Maschine über, hat die Automatisierung schon einen vergleichsweise hohen Reifegrad. Die Dauer der Inbetriebsetzung ist dadurch deutlich kürzer als früher und auch viel zuverlässiger planbar.
Fehlende Daten wurden durch Steuerung ermittelt
Einen großen Unsicherheitsfaktor gab es allerdings: Es war praktisch keine Dokumentation zur Mechanik der Maschine aufzutreiben. Insbesondere fehlten alle Angaben zu Kraft und Maximalkraft, zu Null- und Referenzpunkten, Maximal- und Minimalbelastungspunkten. Diese und andere fehlenden Informationen wurden im Verlauf der Inbetriebsetzung mit Hilfe der Sinumerik-CNC ermittelt, wobei sich deren umfassende Ausstattung mit Mess- und Analyse-Funktionen als sehr wertvoll erwies, um den engen Terminrahmen einzuhalten.
Alle CNC-Funktionen der 23-achsigen Maschine wurden der Steuerung Sinumerik 840D mit Peripheriegeräten aus der Simatic S7-300 übertragen. Für die schnellen I/O-Vorgänge – zum Beispiel am achtarmigen Greifer für die Weitergabe der Schlüssel von Station zu Station – dient eine S7-400. Sämtliche Servomotoren sind der 1FK7-Serie entnommen und werden von digitalen Frequenzumrichtern des Typs Simodrive 611D gespeist. Für die Bedienung ist eine OP-012-Bedientafel sowie eine Maschinensteuertafel MCP 483C installiert, als Feldbus kommt Profibus zum Einsatz. Diese neue Automatisierung sorgt nicht nur dafür, dass das Profilfräszentrum wieder zuverlässig Schlüssel codiert (Bild 2), sondern bringt für Wilka einige wichtige Vorteile mit sich.
Mitarbeiter sind nun flexibler einsetzbar
Die Offenheit des Systems hat es ermöglicht, die gleiche Bedienoberfläche einzusetzen, wie sie die Mitarbeiter bei Wilka an fast allen Maschinen des Unternehmens vorfinden. Die Mitarbeiter sind deshalb nun flexibler einsetzbar, Arbeits- und Urlaubsplanung sind einfacher und krankheitsbedingte Ausfälle leichter kompensierbar.
Die entscheidend verbesserten Diagnosefähigkeiten der neuen Automatisierung bringen auch für die Instandhaltung wichtige Vorteile: Eskalierte früher der Verschleiß zum Beispiel eines Lagers oder einer Führung, wurde dies nur in Ausnahmefällen bemerkt oder lokalisiert. Die Antriebe fuhren über die Stelle hinaus, bis es zum Bruch kam. Dann wurde repariert. Heute zeigt die Überwachung des Momentenverlaufs sofort, wenn der Verschleiß irgendwo kritische Ausmaße annimmt. So kann frühzeitig in den Ablauf eingegriffen werden. Dies ist für Wilka nicht nur kostengünstiger, sondern vor allem planbar. So bleibt die laufende Produktion ungestört und die Liefertreue hoch.
Präzision und Durchsatz der neu automatisierten Maschine sind höher als früher. Dazu kommt, dass mit der Kombination aus Sinumerik und Antrieben mit digitaler Steuerung und Regelung die Möglichkeiten der Maschine besser genutzt werden. Und die kleinen Schwächen der Anlage können mit Hilfe der intelligenten Antriebe ausgeregelt werden. Die Positionier- und Bahngenauigkeit ist nach Aussage von Wilka deutlich besser als früher.
So wertet man bei Wilka das spannende Retrofit-Projekt an der wichtigen Engpassmaschine als vollen Erfolg. Die ungeplanten Stillstandszeiten der Maschine gehen heute gegen Null, durch die vertraute Bedienoberfläche gibt es deutlich weniger Fehleingaben als bisher, Service und Ersatzteilversorgung und wirtschaftlicher Betrieb der Maschine sind nun auf lange Zeit gesichert. MM
Dipl.-Ing. Stefan Zaremba ist Vertriebsbeauftragter bei der Siemens AG, Automation and Drives in Berlin. Weitere Informationen: Siemens AG, Abteilung SBS ORS GD AHS OD12, Karin Kaljumäe, 90766 Fürth, Fax (09 11) 9 78-32 82, karin.kaljumae@siemens.com
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