Adaptive Roboter:BFFs für die Kleinserienautomatisierung

Fertigungsingenieure, Informatiker und „intelligente“ Roboter in flexiblen Fertigungszellen arbeiten in produzierenden Unternehmen auf der ganzen Welt immer enger zusammen. Sie sind die Säulen eines soliden Bemühens, auch kleine Auftragschargen – mit häufigem Umrüsten – vollständig wartungsfrei zu automatisieren.

Wir in einem gewissen Alter können uns erinnern, als es in kleinen und mittelständischen Fertigungsunternehmen noch keine IT-Abteilungen gab. All dies änderte sich natürlich mit der Verbreitung von Computersystemen auf der „Geschäftsseite“ des Betriebs und sicherlich auch, als sie sich auch in den Fertigungsfunktionen fester etablierten. Wie sich herausstellte, brauchten viele von uns nicht nur einen IT-Mitarbeiter, sondern mehrere. Heutzutage ist es üblich, dass die IT-Abteilung häufiger mit der Abteilung für Fertigungstechnik (ME) interagiert, da Systeme wie ERPs, MESs und MOMs an Bord kommen und sich in Zellsteuerungen integrieren. Die Zellsteuerungen wiederum kommunizieren mit den verschiedenen Maschinen- und Arbeitshandhabungssteuerungssystemen in der Zelle, einschließlich des Neulings in der Stadt – dem adaptiven Roboter.

Als lernfähige Roboter bezeichnen wir in unserem Unternehmen solche, die auf Signale aus dem ERP und der Zellensteuerung reagieren können – in unserem Fall die MMS (Manufacturing Management Software). Mit anderen Worten, adaptive Roboter können je nach Bedarf variable Aufgaben im laufenden Betrieb ausführen, wie es durch das Computersystem und die Software der oberen Hierarchie vorgegeben wird. Dies ist ganz anders als das übliche Konzept eines Einzelanwendungsroboters, wie beispielsweise in einer Schweißeinheit oder einem Pick-and-Place- oder Lade-/Entlade-Robotertyp in einem FMS oder einer dedizierten Roboterzelle. Diese agile Kategorie von Robotern passt sich automatisch an sich ändernde Anforderungen und Zeitpläne an. So können wir jetzt eine Maschine oder einen Prozess, der variabel ist, sowie die anderen Elemente, die für diese Umstellung erforderlich sind, wie Spannbacken und Schneidwerkzeuge, robotisieren.

In einem typischen historischen Szenario hat die IT – die das ERP verwaltet – die Bestell- und Zeitplaninformationen an die ME-Abteilung übermittelt. Dann ging ein Ingenieur in die Werkstatt und programmierte den Roboter, um die nächste Bestellung zu machen, stellte ihn auf automatisches Laden, und der Roboter erledigte seine Arbeit. Aber der Roboter wusste nicht, was er als nächstes tun musste, bis der Ingenieur zurückkam und neue Anweisungen gab.

In dem sich heute entwickelnden Szenario haben wir einen Prozess, in dem IT und ME gemeinsam die Anforderungen für die nächsten Aufträge zusammentragen, sodass die menschliche Schnittstelle zur Übermittlung der Werkstückänderungen oder der Zeitplananpassungen automatisch erfolgt. Der smarte, wendige, lernfähige Roboter passt dann, was er zu tun hat, auch genau dann an, wenn es nötig ist, wie vom übergeordneten System vorgegeben. Und der Roboter weiß anhand der Anweisung auch, welche Spannbacken er in das Drehzentrum einsetzen muss, welchen Greifer er an seine „Hand“ legen muss und welches Rohmaterial geladen und der Werkzeugmaschine zur Verfügung gestellt werden muss das Teil.

Ein Boost für Lights Out

Diese Fähigkeit ist ein Segen für die unbeaufsichtigte Fertigung kleiner Chargen, deren vollständige Automatisierung bisher eine Herausforderung darstellte. Das ändert gewissermaßen alles. Natürlich wird noch geplant, dass für die nächste Schicht alles da ist, was der Roboter braucht. Wir sind jedoch nicht mehr darauf beschränkt, mehr Teile herzustellen, als wir brauchen, wenn wir sie nicht brauchen. Dieses neue Konzept reduziert WIP (work in process), verbessert die Lieferzeiten, reduziert den Lagerbestand und die Lagerfläche und ermöglicht einen effizienteren Einsatz von Arbeitskräften.

Stellen Sie sich vor, was dieser Ansatz für Branchen wie die Automobilindustrie bewirken wird. Der OEM erhält Auftrags-Pings von Händlern im ganzen Land, und diese Fahrzeuge können viel schneller in die Fertigungswarteschlange aufgenommen werden. Sie müssen nicht auf 50 Bestellungen des gleichen Modells warten, bevor sie die Linien umstellen können. Mit anderen Worten, adaptive Roboter sind das neue „BFF“ für Hersteller.