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Wie flexibel und wandlungsfähig ist Ihre Produktion? Wenn noch Luft nach oben ist, finden Sie hier Vorschläge und Anregungen, wie und warum Sie Ihre Produktion zukunftsorientiert(er) auslegen sollten.

Die letzten Monate hätten der Industrie nicht deutlicher den Spiegel vorhalten können: von Flexibilität und Wandlungsfähigkeit kaum eine Spur. Nur einige wenige Unternehmen reagierten während der Pandemie schnell und stellten ihre Produktionslinie um, so zum Beispiel auf die dringend benötigte Maskenherstellung. So schnell, wie sich das Verhältnis von Angebot und Nachfrage umkehren kann, so schnell sollte im Optimalfall darauf reagiert werden können. Dennoch blickte ein Großteil der Industrie hilflos in verwaiste Hallen. Auf stillstehende und fest montierte Maschinen, weil es für deren Endprodukte schlichtweg keinen Bedarf gab. Extremsituationen wie die Pandemie aber auch sich verändernde Anforderungen aus dem Markt sollten bei Unternehmen weder Existenzängste schüren, noch sie an die Schwelle zur Insolvenz tragen. Ein Wunschszenario wäre das Begrüßen von Abwechslung und nicht die Angst vor Veränderung. Aber wie kann dieses Wunschszenario zur Realität werden?

Einen aktuellen Vorschlag, um starre Produktionslinien aufzubrechen, bringt das wbk Institut für Produktionstechnik am KIT, gemeinsam mit den Partnern Grob und Siemens, in Form des Forschungsprojektes Wertstromkinematik. Ein gewagter, unkonventioneller, vielleicht aber genau deshalb richtiger Plan B für Unternehmen, die auf unerwartete Veränderungen schnell und unkompliziert reagieren wollen.

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Produktionslayout so einfach wie Lego

Bei der Wertstromkinematik handelt es sich um ein individuelles Konzept für die wandlungsfähige Produktion der Zukunft. Die Vision beschreibt die Abdeckung des gesamten Wertstroms von Produktionssystemen durch einheitliche, auf Vertikal-Knickarmrobotern basierende Standardkinematiken. Die einfache und schnelle Änderung eines Produktionslayouts wird durch ein Raster aus Nullpunkt-Spannsystemen unterstützt. Dieses Raster erstreckt sich über die gesamte Produktionsfläche und ermöglicht ein schnelles Neupositionieren der Standardkinematiken auf den vorgegebenen Spannpositionen, vergleichbar einer Legoplatte, auf der sich die Bausteine beliebig und mit geringem Aufwand neu positionieren lassen. Eine Engineering-Plattform hilft dabei, die Planungs- und Inbetriebnahmezeit des Produktionssystems deutlich zu verkürzen. Ausgangspunkt ist das CAD-Modell des Endprodukts. Aus dem 3D-Modell werden die Merkmale des Produkts und die zur Fertigung benötigten Produktionsprozesse abgeleitet.

Auf Nachfrageschwankungen kann kaum reagiert werden

Dieses mögliche Zukunftsszenario der Produktion ist noch weit entfernt vom Status quo. Aktuell produziert der Großteil der Unternehmen auf hoch spezialisierten Maschinen. Bei einem Auftragswechsel müssen diese relativ zeitaufwendig umgerüstet werden. Je nach Größe des Auftrags stellt sich zudem die Frage der Kapazitätsabdeckung. In großen Betrieben, wie in der Automobilbranche, verhält es sich ähnlich: Die Möglichkeit auf Nachfrageschwankungen zu reagieren, ist häufig kaum gegeben. „Genau dort setzt die Wertstromkinematik an: Wenn wir alle ganz ehrlich sind, wissen wir nicht, was wir wann produzieren müssen“, sagt Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Institutsleiter Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung am wbk Institut für Produktionstechnik.

Und weil sich daran auch in Zukunft nichts ändern wird, steigt die Attraktivität von Kinematiken, die ihre Aufgabe erst durch den Endeffektor erhalten. Sie können komplett auf der Softwareebene direkt am Rechner programmiert und innerhalb kürzester Zeit umkonfiguriert werden, um ein anderes Produkt zu fertigen. Während herkömmliche Roboter hauptsächlich auf die Handhabung beschränkt sind, lassen sich mit den Universalkinematiken darüber hinaus sowohl Bearbeitungs- als auch Qualitäts- und Montageprozesse realisieren. So kann man mit wenigen Elementen die ganze Wertschöpfungskette abdecken und ganze Produktionslinien relativ schnell aufbauen.

Universalmaschinen in einzelne Module zerlegen

„Unsere Idee ist eine Art Universalmaschinenbaukasten. Wenn wir diese Kinematiken gedanklich in riesigen Stückzahlen produzieren, werden deren Preise auch schnell sinken und damit ist das für Unternehmen aller Größen eine durchaus interessante Lösung“, so Fleischer weiter. Dabei sollen genau so viele Kinematiken zum Einsatz kommen, wie auch ausgelastet werden. Sollte ein größerer Auftrag anstehen, könnten weitere Kinematiken wie bei einem Baumaschinendienst geleast werden.

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