Montage und Handhabungstechnik Produktivitätssteigerung

Manuelles Montagesystem steigert die Effizienz bei der Getriebemontage unabhängig von Produkt und Losgröße.

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ESTA Apparatebau GmbH & Co. KG

FAULHABER Antriebssysteme

Treston Deutschland GmbH

Wie viele Unternehmen hat auch das Antriebsunternehmen Zeitlauf das Problem, trotz wachsender Variantenvielfalt und sinkender Losgrößen die zu fertigenden Produkte (Stirnrad-, Winkel- und Planetengetriebe) bei einem hohen Qualitätsstandard wirtschaftlich zu produzieren. Um dabei einen zukunftssicheren Weg zu finden, begann man vor drei Jahren die Montage neu zu organisieren. Denn die über Jahre hinweg kontinuierlich gewachsene Montagestruktur mit einem hohen Anteil an manuellen Tätigkeiten orientierte sich zuletzt weniger an den Erfordernissen eines rationellen Durchlaufs, sondern mehr an den räumlichen und organisatorischen Möglichkeiten im Werk Lauf.

Konzept verbessert Logistik und Kommunikation

Wenig transparente Transportwege und Abläufe durch montageferne Lagerflächen mit Überschneidungen im Materialfluss sowie der Zusammenbau der unterschiedlichen Getriebe auf drei spezialisierten Montagelinien erhöhten die unproduktiven Zeiten und erschwerten in immer stärkerem Maße das Umrüsten bei Produktwechseln. Jährlich montiert Zeitlauf rund 340 000 Getriebemotoren in 50 Ausführungen mit Losgrößen von 50 bis 1000 Stück. Dabei wirkte sich die durchschnittliche Umrüstdauer von 45 Minuten nicht nur auf die Kosten, sondern wegen der nicht optimierten Abläufe auch auf die Qualität und die Motivation der Mitarbeiter aus.

Um rasch zu besseren Ergebnissen zu kommen, beteiligte sich das Unternehmen an dem Verbundprojekt Marktorientierte Montagestrukturen (Mamos). Das von sechs weiteren Unternehmen sowie dem Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik der Universität Erlangen-Nürnberg initiierte Projekt befasste sich innerhalb der „Forschung für die Produktion von morgen“ mit Rationalisierungsmaßnahmen in der Montage. Aufbauend auf den dort erarbeiteten Erkenntnissen wurde der Wareneingang neu installiert und das Zwischenlager direkt der Vormontage zugeordnet. Die sichdaran anschließenden Endmontagelinien rundeten das angestrebte Flussprinzip ab. Durch die räumliche Nähe von Lager, Vor- und Endmontage sowie den Einsatz eines Logistikers verbesserte sich auch die Kommunikation der Mitarbeiter untereinander, eine wichtige Voraussetzung für die Einführung einer auftragsabhängigen Teileversorgung.

Komplettmontage an manuellen Arbeitsplätzen

Höchste Priorität galt anschließend der Modifikation der Arbeitsplätze. Die Mitarbeiter mussten vorher alle Einheiten und Bauteile einzeln greifen, transportieren und ablegen, was bei den steigenden Kapazitäts- und Flexibilitätsanforderungen nicht länger tragbar war. Eine effiziente Lösung dieses Problems brachte ein von Zeitlauf entwickelter Werkstückträger, der die Getriebevarianten aufnimmt. Er wird dann manuell von einem Arbeitsplatz zum anderen geschoben. Zwei parallele Montagelinien mit vier an den Stirnseiten angeordneten Arbeitsplätzen ermöglichen es, die Flexibilität zu verbessern.

Am dazwischen liegenden Arbeitsplatz bestückt ein Mitarbeiter die Werkstückträger mit den vormontierten Motoren und schiebt sie dann nach links oder rechts zu den Arbeitsplätzen der Endmontage. Die fertig montierten Antriebe gelangen dann zurück zum mittigen Kommissionierplatz, wo das Produkt entnommen und der Werkstückträger neu bestückt wird. Jeweils zwei Linien bilden eine Montageinsel. Bei normalem Arbeitsanfall wird an drei Plätzen montiert, während ein weiterer Mitarbeiter die beiden mittigen Kommissionierplätze bedient.

Der freie vierte Montageplatz ist somit für hauptzeitparallele Rüstvorgänge nutzbar. Nach der Montage der Getriebemotoren werden in einem schallgeschützten Prüfraum die Einhaltung aller elektrischen Werte geprüft sowie das Laufgeräusch. Nach dem Dokumentieren der Ergebnisse werden die Getriebemotoren mit einer Prüfnummer etikettiert und versandgerecht in Containern gestapelt.Das Engagement am Projekt Mamos hat sich gelohnt. Die Durchlaufzeit für die Getriebemotoren sank um etwa 20% und die umlaufenden Lagerbestände konnten um rund die Hälfte reduziert werden.

Und dies alles erreichte Zeitlauf nicht durch verstärkte Automatisierung, sondern durch ein flexibles, manuelles Montagesystem. Natürlich wurde der Einsatz automatisierter Systeme überprüft. Aber Faktoren wie Abschreibung, Umrüstgeschwindigkeit, schnelles Reagieren auf Stückzahländerungen, Rück- oder Ausbau haben neben allgemeinen Wirtschaftlichkeitsfragen schnell aufgezeigt, dass in diesem Fall zukunftssichere Lösungen nicht in der Automatisierung liegen können.

Bei 100%-Prüfung sank Fehlerquote von 3 auf 0,5%

Grundlage der manuellen Montage ist das modifizierte Materialflusssystem Multiline von GWS Systems. GWS hat schon frühzeitig den Materialfluss als maßgebenden Bestandteil für die Effizienz eines Montagesystems in die Planung mit einbezogen und dafür leistungsfähige Komponenten und Systeme wie das manuelle Transfersystem Multiline entwickelt. Dessen modularer Aufbau mit den frei kombinierbaren Einheiten kam den Vorstellungen von Zeitlauf entgegen. Über die Transportstrecken in Rollen- oder Kugelrollenausführungen des Montagesystems lassen sich Werkstückpaletten, spezielle Komponententräger oder auch Behälter beliebig verfahren.

Einzelne Module ermöglichen die flexible Verbindung der verschiedenen Montage- und Arbeitsstationen. Wahlweise können die Trägerpaletten und Behälter ausgeschleust werden. Richtungsänderungen für parallele Strecken sind ebenso möglich wie das Durchschleusen von Baugruppen mit unterschiedlichen Arbeitsinhalten zur nächsten Arbeitsstation. Die einzelnen Module sind ohne störende Elemente oder Kanten in die Tischplatten der Montageplätze integriert. Standardisierte Komponenten erlauben außerdem das griff-günstige Bereitstellen von Hilfsmitteln, Montagematerialien und -werkzeugen.

Den Orts- oder Richtungswechsel der Trägerpaletten übernimmt das Montagepersonal durch einfaches Anschieben. Die leichtgängigen Transporteinheiten werden dann durch mechanische oder pneumatisch betätigte Stopper zum Halten gebracht. Das Ziel, flexibler und produktiver zu montieren, unabhängig von Produkt und Stückzahl, hat Zeitlauf erreicht. Den Beweis liefert nicht nur die deutliche Produktivitätssteigerung, sondern auch die Verbesserung der Qualität, Flexibilität und Durchlaufzeit. Bemerkenswert ist die Verringerung der durchschnittlichen Umrüstzeit eines kompletten Arbeitsplatzes von ehemals 45 Minuten auf heute 10 Minuten. Ein nicht zu unterschätzender Wettbewerbsvorteil angesichts sinkender Losgrößen. Weil heute nur noch eine Mitarbeiterin für die Montage eines Getriebemotors verantwortlich ist, sank bei der 100%-Prüfung die Fehlerquote von rund 3 auf 0,5%.

Geordneter Materialfluss vermeidet unnötige Wege

Der geordnete Materialfluss vermeidet unnötige Wege und die nach dem Kanban-Prinzip organisierte Teileversorgung zeigt sofort auf, wenn Nachschub erforderlich ist. Dank des modularen GWS-Systems sind bei Anpassarbeiten an ein neues Produkt die vorhandenen Bauteile fast komplett verwendbar, und weil sich die manuellen Arbeitsplätze mit Automatikstationen koppeln lassen, können auch die geplanten teilautomatisierten Montagelinien ohne großen Aufwand verwirklicht werden. Auch die Kosten für das manuelle Montagesystem wirken sich positiv auf die Gesamtkalkulation aus. Weil jede Montageinsel, bestehend aus zwei Linien mit Arbeitstischen, Werkstückträgern, Fügevorrichtung sowie Arbeitsplatz- und Logistikausstattung, mit rund 45 000 Euro zu Buche schlägt, kann bei Zeitlauf innerhalb eines Jahres mit dem Return of Investment gerechnet werden.