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Klarer Wandel hin zur Flexibilisierung

Während dem wbk unter anderem die Konzeptentwicklung zukam und Siemens für die Software, Automation und Steuerung verantwortlich zeichnete, übernahm Grob als Maschinenhersteller die Umsetzung des Projekts. Traditionell verwurzelt in der Automotive-Branche, verkauft Grob seit über 40 Jahren Maschinen und Automationslösungen direkt an OEMs. Will man in dieser hart umkämpften Branche bestehen, gehören Wandlungsfähigkeit und Flexibilität zum Tagesgeschäft.

„Rückblickend auf die letzten 20 Jahre waren unsere Maschinen sehr starr und vom Anwendungsbereich auf ein oder zwei Kundenwerkstücke ausgelegt. Nach und nach zeichnete sich ein klarer Wandel hin zur Flexibilisierung ab, nicht zuletzt, weil die Typenvielfalt gewachsen ist und die Linienauslegung hinsichtlich Stückzahl variabler werden musste“, sagt Christian Lisiecki, Leiter Business Unit Zerspanungssysteme, Grob-Werke.

Von Transferstraßen zu verketteten Anlagen

Weil eine Flexibilisierung der Zerspanungsmaschinen in den letzten Jahren stattgefunden hat, verkauft der Maschinenhersteller seine Bearbeitungszentren vermehrt in verketteten Anlagen und kaum noch Transferstraßen, wie es früher der Fall war. Die gibt es zwar immer noch, allerdings für Spezialanwendungen. Ein zweiter Wandel, den Grob miterlebt hat, ist eingetreten, als die Stückzahlen pro Typ kleiner wurden und OEMs mehr und mehr ihre Fertigung der Kernkomponenten von Verbrennungsmotoren an ihre Tier-1-Zulieferer ausgelagert haben. Was dazu führte, dass die angefragten Anlagen deutlich kleiner wurden.

„Im Bereich der Bearbeitungsmaschinen haben wir diesem Thema bereits vor 15 Jahren Rechnung getragen und den Wechsel von Transferstraßen zu G-Modulen realisiert“, fährt Lisiecki fort. Während sich Bearbeitungszentren auf ein anderes Werkstück umrüsten ließen, sah das bei den vor- und nachgelagerten Automationsstationen anders aus. Um auch hier die gewünschte Flexibilität zu erreichen, kommt die Wertstromkinematik auf den Plan.

Automation bleibt aufwendig

„Die Zeiten, in denen für ein Projekt in 30 oder mehr Maschinen für einen Werkstücktyp investiert wurde, sind nahezu vorbei. Wir erleben einen ganz klaren Wandel der Investitionsgrößen hin zu fünf oder zehn Maschinen“, sagt Lisiecki. Unabhängig vom Volumen der Maschinen bleibt die Automation aufwendig und nicht wiederverwendbar, sobald sich die Bestimmung der Maschinen ändert. Genau dort will die Wertstromkinematik ansetzen und die Automation rund um die Fertigung einfacher gestalten.

„Unsere Vision ist, dass der Kunde sein Werkstück und die Bearbeitung kennt und ihn dann die Software dabei unterstützt, die richtigen Kinematiken auszuwählen, zu platzieren und die Bewegungsabläufe zu programmieren“, so Lisiecki weiter. Auf diese Weise sollen die Eintrittsbarrieren von nicht automationsaffinen Branchen gesenkt werden, da kein Roboterwissen erforderlich sei. Weil die Nachfrage nach automatisierter Beladung groß ist, hat Grob selbst eine Roboterzelle speziell für kleinere Kunden entwickelt, die zuvor die Maschinen per Hand beladen haben. Lisiecki: „Wozu wir uns auch gerade Gedanken machen, da uns dazu viele Kundenanfragen erreichen, sind fahrerlose Transportsysteme, die die Roboterzellen versorgen.“ Diese Themen versucht Grob auch selbst intern umzusetzen. FTS werden zum Beispiel für die eigene Montage geplant. Auch die Wertstromkinematik könnte für Grob interessant werden. Eine vorstellbare Anwendung wäre die Prototypenfertigung von Elektromotoren im Haus. „Da gibt es sich wiederholende Schritte, weshalb ein kleines Setup durchaus ein mögliches Szenario für eine Kinematik wäre“, sagt Lisiecki abschließend.

Von der Individualisierung hin zur Modularisierung

Kommt die Sprache auf Flexibilisierung durch Automation, ist meist auch Kuka nicht weit. Schweißtechnisch groß geworden in der Automobilbranche, passte sich der Automatisierungsgigant aus Augsburg über die Jahre den Anforderungen des Markts an. Wir sprachen dazu mit Veit Müller, Vertriebsleiter für die Kuka Deutschland GmbH, über flexible Technologiezellen, die genauso zum Produktportfolio gehören wie Roboter. „Wir haben früher sehr kundenspezifische Technologiezellen entwickelt, individuell engineert und konstruiert. Der Markt hat sich aber weiterentwickelt und Kunden haben damit begonnen, ihre eigenen Standards zu entwickeln. Damit wir mithalten konnten, mussten wir flexibler werden, um zeitnah auf Kundenwünsche eingehen zu können.“ Um diesem Tempo Rechnung zu tragen, ging man weg davon, jede Zelle neu zu konstruieren.

Um wettbewerbsfähig bleiben und mit der Geschwindigkeit der Kunden mithalten zu können, griff man immer mehr auf bestehende Konstruktionen, eigene Standards zurück. In den letzten Jahren hat man mit der Modularisierung der Zellen begonnen. Dazu wurden auch Technologie-Bundles entwickelt, mit denen der Anwender, je nach Aufgabe, seine Zellen selbst gestalten kann.

Teilegleichheit erlaubt Kuka, kostengünstiger zu sein

„Die Modularisierung bezieht sich nicht nur auf die Gestaltung der Zellen, sondern auch auf das Zellenkonzept an sich. Wir haben Zellen, die entsprechend flexibel zur jeweiligen Produktionsanforderung zu ganzen Linien modular zusammengesetzt werden können.“ Mit sogenannten Tech-Paketen kann auf gleicher Basis eine neue Zelle aufgebaut werden, dabei bleiben die Plattform, die Bedien- sowie die Sicherheitsphilosophie gleich. Die Teilegleichheit erlaubt es Kuka, nicht nur schneller, sondern für den Kunden auch kostengünstiger zu sein. „Durch den modularen Aufbau fällt es uns viel leichter, Ersatzteile vorzuhalten und einen 24/7-Service anzubieten.“ Die kürzeren Zyklen und damit auch schnelleren Produktionsumstellungen in der Automobilindustrie wurden berücksichtigt, indem der Produktionswechsel in den Zellen durch die Visualisierung, Steuerung und Digitalisierung möglichst effektiv und schnell erfolgen kann. Dadurch werden die Zeitverluste durch die Umrüstung auf ein Minimum reduziert, somit auch kleinere Produktionsvolumen wirtschaftlich produzierbar. Dies ist auch für den Mittelstand interessant, um flexibel und in einer größeren Spannbreite wirtschaftlich produzieren zu können.

Schwankungen der Produktionsauslastung in der Automobilbranche sind durchaus üblich. Zulieferer müssen ein Plusminus von 20 % abdecken können, das bedeutet, dass sie eine Auslastungsschwankung bis zu 40 % kompensieren müssen, so die Anforderung durch die Automobilisten. Gerade die Anlaufphase eines Projekts bedingt über die Zeit ansteigende Produktionszahlen. Genau in diesen Fällen kommt die Modularisierung ins Spiel. „Wenn Kunden in eine Anlage investieren, die über die Lebenszeit nicht konstant ausgelastet werden kann, steht viel Equipment ,leer‘, das nicht effektiv genutzt wird.“

Kuka ist dann gefordert, gemeinsam mit dem Kunden eine Lösung zu finden. „Wir schlagen dann vor, mit einer Linie zu beginnen, die den Stückzahlen, zum Beispiel in einer ersten Anlaufphase, gerecht wird. Wenn die Produktion in der Hochlaufkurve dann wirklich anzieht, erlaubt das Anlagenkonzept, entsprechende Module nachzurüsten. „So hat der Kunde dann zu Beginn nicht den hohen Anfangsinvest, kann die Anlage effektiv nutzen und ist in der Vorfinanzierung des Projektes bessergestellt.

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