Adaptive Roboter: Vertrauenswürdige Lösungen für die Kleinchargen-Automatisierung

Fertigungsingenieure, Informationstechnologen und „intelligente“ Roboter in flexiblen Fertigungszellen arbeiten in Produktionsunternehmen weltweit immer enger zusammen. Sie sind die Säulen eines soliden Bestrebens, selbst kleine Losgrößen – mit häufigen Umrüstungen – vollständig unbeaufsichtigt zu automatisieren.

Wir, die wir ein gewisses Alter erreicht haben, erinnern uns daran, dass es in kleinen und mittelständischen Fertigungsunternehmen keine IT-Abteilungen gab. Das änderte sich natürlich mit der Verbreitung von Computersystemen auf der „geschäftlichen Seite“ des Betriebs und erst recht, als sie sich auch in Shopfloor-Funktionen etablierten. Es stellte sich heraus, dass viele von uns nicht nur einen IT-Mitarbeiter brauchten, sondern mehrere. Heute ist es üblich, dass die IT-Abteilung häufiger mit der Fertigungstechnik (ME) interagiert, da Systeme wie ERP, MES und MOM an Bord kommen und sich mit Zellensteuerungen vernetzen. Zellensteuerungen wiederum kommunizieren mit den verschiedenen Maschinen- und Werkzeughandhabungs-Steuerungssystemen in der Zelle – einschließlich des Neulings in der Stadt: dem adaptiven Roboter.

In unserem Unternehmen bezeichnen wir als adaptive Roboter jene, die auf Signale aus dem ERP und der Zellensteuerung reagieren können – in unserem Fall der MMS (Manufacturing Management Software). Mit anderen Worten: Adaptive Roboter können variable Aufgaben on-the-fly ausführen, basierend auf Bedarf, wie er vom hierarchisch übergeordneten Computersystem und der Software vorgegeben wird. Das unterscheidet sich deutlich vom üblichen Konzept eines Single-Application-Roboters, wie in einer Schweißzelle, einem Pick-and-Place- oder Be-/Entladeroboter in einem FMS oder einer dedizierten Roboterzelle. Diese agile Roboter-Kategorie passt sich automatisch wechselnden Anforderungen und Zeitplänen an. So können wir nun eine Maschine oder einen Prozess robotisieren, der variabel ist, sowie die anderen Elemente, die für diesen Wechsel erforderlich sind, wie Spannbacken und Schneidwerkzeuge.

Im typischen historischen Szenario speiste die IT – die das ERP verwaltet – Auftrags- und Termininformationen an die ME-Abteilung. Dann ging ein Ingenieur in die Fertigung und programmierte den Roboter für den nächsten Auftrag, setzte ihn auf Auto-Load, und der Roboter verrichtete seine Arbeit. Aber der Roboter wusste nicht, was er als Nächstes tun musste, bis der Ingenieur zurückkam und neue Anweisungen gab.

In dem heute entstehenden Szenario haben wir einen Prozess, in dem IT und ME gemeinsam die Anforderungen für die nächsten Aufträge zusammenziehen, sodass die menschliche Schnittstelle zur Übermittlung von Werkstückänderungen oder Terminplananpassungen vollständig automatisch erfolgt. Der intelligente, agile, adaptive Roboter passt dann seine Aufgaben ebenfalls an, genau dann, wenn es nötig ist, wie vom übergeordneten System vorgegeben. Und basierend auf der Anweisung weiß der Roboter auch, welche Spannbacken in das Drehzentrum eingesetzt werden müssen, welchen Greifer er an seine „Hand“ setzen muss und welches Rohmaterial geladen und für die Werkzeugmaschine verfügbar sein muss, um das Teil zu fertigen.

Ein Schub für Lights-Out-Fertigung

Diese Fähigkeit ist ein Segen für die unbeaufsichtigte, lights-out-Fertigung kleiner Chargen, die bisher eine Herausforderung für die vollständige Automatisierung darstellte. In gewisser Weise ändert das alles. Es gibt natürlich immer noch Planung, um sicherzustellen, dass alles, was der Roboter für die nächste Schicht braucht, bereitsteht. Wir sind jedoch nicht mehr darauf angewiesen, mehr Teile zu fertigen, als wir brauchen, wenn wir sie nicht brauchen. Dieses neue Konzept reduziert WIP (Work in Process), verbessert Lieferzeiten, verringert Lagerbestände und Lagerfläche und ermöglicht einen effizienteren Personaleinsatz.

Stellen Sie sich vor, was dieser Ansatz für Branchen wie die Automobilindustrie bewirken wird. Der OEM erhält Bestellimpulse von Händlern im ganzen Land, und diese Fahrzeuge können viel schneller in die Fertigungswarteschlange gelangen. Sie müssen nicht auf 50 Aufträge desselben Modells warten, bevor sie die Linien umrüsten. Mit anderen Worten: Adaptive Roboter sind der neue „BFF“ (Best Friend Forever) für Hersteller.