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Schraubtechnik 4.0: Mit dezentraler Intelligenz flexibel und transparent produzieren

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Flexibles Line-Balancing, exakte Benutzerführung, null Fehler: In der Fabrik der Zukunft kommunizieren mobile Funk-Akkuschrauber drahtlos mit übergeordneten IT-Systemen. Die dezentrale Intelligenz macht die Montage räumlich und logisch flexibel und gestattet letztlich auch die wirtschaftliche Fertigung kleiner Losgrößen.

 

Von der Linien-SPS zur dezentralen Steuerung

Was jetzt folgt, kommt einem bewussten Bruch mit einer langen Automatisierungstradition gleich. Um sich auf zunehmend volatile Märkte einzustellen, müssen sich Industrieunternehmen vom starren Gefüge aus Linien- und Stations-SPS verabschieden und die Steuerung dezentralisieren. Denn nur mit verteilter Intelligenz lässt sich eine mobile Produktion aufbauen, die drahtlos mit den übergeordneten IT-Systemen kommuniziert und letztlich auch kleine Chargen bis hin zur Losgröße 1 wirtschaftlich fertigen kann.

Dezentrale Steuerungsintelligenz für Industrie 4.0-Anwendungen: In der Schraubtechnik ist dies bereits möglich.

 

Schraubtechnik prädestiniert für Industrie 4.0

In kaum einem anderen Bereich ist die Dezentralisierung der Steuerung so naheliegend, wie in der Schraubtechnik. Mit mobilen, drahtlos kommunizierenden Anlagenmodulen lassen sich hier deutlich kürzere Reaktionszeiten und Produktzyklen erzielen. Dezentrale Verschraubungssysteme mit intelligenten, kabellosen Schraubwerkzeugen treffen viele Steuerungsentscheidungen lokal und leiten die prozessrelevanten Informationen drahtlos an die übergeordneten IT-Systeme weiter. Weil der einzelne Akkuschrauber wie eine Maschine in der Produktionsanlage agiert, fügt er sich vertikal in den Produktionsprozess ein und führt den Werker durch den jeweiligen Schraubprozess.

Industrie 4.0 in der Praxis: Der Funk-Akkuschrauber Nexo mit integriertem Scanner identifiziert Bauteile, wählt das passende Schraubprogramm aus und führt den Werker durch den jeweiligen Schraubprozess.

 

Praxisbeispiel mit dezentraler Intelligenz

Wie flexibel eine dezentrale Steuerung den jeweiligen Produktionsanforderungen folgen kann, zeigt folgendes Praxisbeispiel:

Ein Industrieunternehmen möchte vier neue Produkte bauen, für die jeweils zwölf M8- und achtzehn M6-Schrauben anzuziehen sind. In einem konventionellen Setting wären hierfür fünf Komponenten notwendig: zwei Handschrauber, zwei Steuerungen und ein Barcodescanner. Um die Kosten zu minimieren, wählt das Unternehmen stattdessen einen Nexo Funk-Akkuschrauber von Bosch Rexroth, der beide Drehmomentbereiche abdeckt und als optionale Ausstattung einen Barcode-Scanner zur Identifizierung der Schraubstellen beinhaltet. Je nach Scan-Ergebnis wählt die dezentrale Intelligenz das passsende Programm aus und liefert für die produktspezifische Dokumentation Prozesswerte wie Drehmoment und Drehwinkel sowie die ID-Codes der verbauten Teile mit Typ und Seriennummer. Das steigert den Wertestrom.

M6- oder M8-Gewinde? Nach dem Scan der Schraube führt der Funk-Akkuschrauber Nexo das passende Programm aus. Der Werker wird durch den Prozess geführt.

 

Mobiles Lean Manufacturing mit Plug & Play-Effekt

Dieses Beispiel zeigt, wie sich logische Entscheidungen für komplexe Aufgaben auf einfache Weise lokal treffen lassen, ohne eine vorgelagerte SPS neu programmieren und konfigurieren zu müssen. Doch das ist längst nicht alles. Ein wichtiger Nutzenaspekt moderner Schraubsysteme mit dezentraler Intelligenz liegt darin, dass sich Linien mit minimalem Aufwand umtakten oder Montagestationen flexibel an einen anderen Ort verlagern lassen. Dieses vor allem für Automotive-Unternehmen relevante Line-Balancing erforderte bislang einen immensen Aufwand: Steuerungen und Schraubsysteme müssen einschließlich Stromversorgung, Verkabelung, Werkzeugaufhängung und Kommunikationsequipment ab- und wieder aufgebaut werden. Funk-Akkuschrauber mit dezentraler Intelligenz lassen sich hingegen einfach zum neuen Montageort bringen. Neue Schraubprogramme werden drahtlos auf das Gerät übertragen. Das Konzept der Lean Production wird somit mobil und stellt sich fast im Plug & Play Verfahren auf die geänderten Bedingungen ein.

Auch komplexe Schraubprogramme lassen sich mithilfe dezentraler Intelligenz mobil und drahtlos abbilden. Das erleichtert das Line-Balancing.

 

Null Fehler durch prozessintegrierte Qualitätskontrolle

In sicherheitskritischen Anwendungen spielen nicht nur die Drehmoment- und Winkelwerte eine zentrale Rolle, sondern auch die Fähigkeit, Signale von den Leitungssteuerungen zu empfangen und zu senden. Auch diesen Anspruch einer prozessintegrierten Qualitätsprüfung können mobile Schraublösungen mit dezentraler Intelligenz erfüllen. Weil sie sich dank drahtloser Kommunikation wie eine kabelgebundene Maschine verhalten, integrieren sie sich vertikal vollständig in den Produktionsprozess. So lässt sich beispielsweise ein Nexo Funk-Akkuschrauber nahtlos in ein Poka-Yoke-System integrieren, um mit einer lückenlosen Transparenz des Montageprozess zur Null-Fehler-Produktion beizutragen. Ein entsprechend parametriertes Gerät kann dabei auch falsche oder fehlende Bauteile erkennen. So lassen sich aufgrund des Soll-/Ist-Vergleichs etwa Schrauben mit falscher Gewindelänge oder vergessene Distanzscheiben identifizieren. Für den Datenaustausch mit übergeordneten IT-Systemen unterstützt Bosch Rexroth verschiedene Open Source-Protokolle, darunter XML oder OpenProtocol.

 

Transparente Dokumentation mittels ID-Code

Zum Zweck der Nachverfolgung bis hin zur Durchführung von Rückrufaktionen wollen immer mehr Unternehmen den kompletten Montageprozess einschließlich verbauter Teile dokumentieren. Für solche Fälle kann die dezentrale Intelligenz des Funk-Akkuschraubers Nexo entsprechende ID-Codes erstellen, welche die einzelnen ID-Eingänge zusammenfassen. So lässt sich später nachvollziehen, welche Komponenten vor der Montage gescannt und verbaut wurden. Der generierte ID-Code wird gemeinsam mit den Schraubergebnissen Teil der endgültigen Dokumentation.

Lückenlose Nachverfolgbarkeit des Schraubprozess: Der Funk-Akkuschrauber Nexo fasst ID-Codes verbauter Teile zu einem neuen ID-Code zusammen.

 

Fazit

Benötigte Teile identifizieren, in der richtigen Reihenfolge verwenden und innerhalb der geforderten Spezifikationen festziehen ohne eine Schraube auszulassen – diese Anforderungen lassen sich in einer Montagelinie mit zentralen Steuerung kaum wirtschaftlich erfüllen. Mobile Schraublösungen wie der Funk-Akkuschrauber Nexo mit dezentraler Intelligenz und integrierter Scan-Einheit sind dazu in der Lage, und bieten darüber hinaus optimale Voraussetzungen für eine hochflexible Produktion mit einfachem Line-Balancing und integrierter Qualitätsprüfung für eine lückenlose Dokumentation.

 

 

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