Optimierung eines Teilprozesses

Die größten Potenziale zur Produktivitätssteigerung im Schaltschrankbau liegen in den arbeitsintensiven Schritten wie der Auswahl oder Identifikation von Komponenten sowie ihrer Montage und Prüfung. Genau hier kann das Konzept „automatische Tragschienenbestückung" durch seinen hohen Automatisierungsgrad Kosteneinsparungen erzielen. Mit optimierten Teilprozessen fördert Weidmüller die Effizienzsteigerung des Gesamtprozesses und damit die Produktivit beim Kunden.

Bei Weidmüller, Anbieter von Lösungen für die elektrische Verbindung, Übertragung und Konditionierung von Energie, Signalen und Daten im industriellen Umfeld, ist die Entwicklung zukunftsorientierter Lösungen für den allgemeinen Schaltschrankbau ein wichtiges Fokusthema. Durch Optimierung von Teilprozessen adressiert das Unternehmen vorrangig Ansätze zur kundenseitigen Produktivitätssteigerung und Kostenreduzierung. Anhand verschiedener Konzepte arbeitet der Hersteller an der Entwicklung zukünftiger Szenarien. Die roboterunterstützte Tragschienenbestückung mit Reihenklemmen, die im selben Prozessschritt gleichzeitig automatisch gekennzeichnet werden, ist Gegenstand aktueller Entwicklungsarbeiten und ein erster Schritt auf dem Weg zur automatisierten Schaltschrankfertigung.

Schaltschrankbau mit Potenzial

Moderne Produktionskonzepte integrieren die Wünsche und Erfordernisse zum Nutzen der Kunden in die Wertschöpfungskette. In aller Regel treffen Kunden heute Kaufentscheidungen für Schaltschrankprodukte auf der Basis des Vergleichs von Eigenschaften bzw. Leistungsdaten sowie der Einkaufspreise von Einzelkomponenten. Dieser Auswahl- und Entscheidungsprozess wird sich jedoch verändern. Zukünftig werden die Kunden eher auf Basis einer prozessbezogenen Gesamtkosten-Betrachtung (Total Cost of Ownership) entscheiden und funktionale Baugruppen sowie deren Folgekosten in der Anwendung über den gesamten Lebenszyklus innerhalb und außerhalb des Schaltschranks berücksichtigen. Das Unternehmen hat sich deshalb die Entwicklung innovativer Produkte und Lösungen zur Vereinfachung von Arbeitsprozessen beim Kunden insbesondere den Schaltschrankbauern zum Ziel gesetzt und integriert sie unter Beachtung der sich wandelnden technologischen, wirtschaftlichen und sozialen Rahmenbedingungen.

Der typische Ablauf im Schaltschrankbau ist ausgerichtet an der Wertschöpfungskette, die bestimmt wird von den Schritten Planung und Design, Bestellung, Lagerung, Montage und Markierung, Verdrahtung, Prüfung und Inbetriebnahme sowie auch Service und Wartung. Schaltschrankfertigung und Steuerungsbau zeichnen sich durch einen hohen Anteil manueller Montagetätigkeiten aus, die auch ein großes Fehlerpotenzial beinhalten. Die Steuerungsbauer wünschen sich deshalb Unterstützung vor allem durch die Optimierung einzelner Teilprozesse von der Konfektionierung bis zur Prüfung. Dabei werden auch die Komponenten einbezogen, wie beispielweise Reihenklemmen. Hier bietet Weidmüller schon präzise aufeinander abgestimmte Produkte sowie entsprechende Softwaretools. Befragungen bei Kunden haben allerdings gezeigt, dass das in Zukunft nicht immer ausreichen wird.

Neue Automatisierungs- techniken

Mit seinem Konzept zur Produktivitätssteigerung im Schaltschrankbau, das auf der diesjährigen Hannover Messe erstmals vorgestellt wurde, und der Optimierung eines Teilprozesses dient verfolgt Weidmüller einen Ansatz zur kundenseitigen Produktivitätssteigerung. Das Konzept untermauert die Anwendungskompetenz und zeigt, das die Ingenieure des Unternehmens aktiv über Entwicklungen und Trends der Zukunft nachdenken. Der Weg zu einem fertig bestückten Schaltschrank ist derzeit noch mühselig und lang. Durch eine ganzheitliche Betrachtung der Prozesse sowie der Zusammenfassung von Einzelschritten ergeben sich jedoch Ansätze, den Aufwand bei der Schaltschrankbestückung zu minimieren. Erforderlich sind dazu neue Automatisierungstechnologien, die es ermöglichen, komplizierte Prozesse, wie sie im Schaltschrankbau häufig zu finden sind, mit einem hohen Grad an Anpassungsfähigkeit automatisch ausführen zu lassen.

Die Montage und Markierung von Reihenklemmen stellt im Schaltschrankbau einen Prozess dar, der sich auf der einen Seite häufig wiederholt, auf der anderen Seite hohe Anforderungen an die Flexibilität eines Automatisierungssystems stellt. Diesen Prozess der automatisierten Tragschienenbestückung sowie die zugehörigen Teilprozesse hat Weidmüller gemeinsam mit dem Heinz Nixdorf Institut (HNI) analysiert und bewertet, um eine Produktivitätssteigerung für das Geschäft der Zukunft zu erarbeiten. Das größte Optimierungspotenzial und damit Ansätze zur Produktivitätssteigerung ergaben sich dabei entlang der funktionsorientierten Wertschöpfungskette in der Schaltschrankfertigung.

Planung, Bestellung, Lagerung, Montage, Identifikation, Verarbeitung und Prüfung dürfen jedoch nicht einzeln betrachtet werden sondern müssen als stimmiges Lösungskonzept kombiniert werden. Dabei werden sich Kaufentscheidungen verstärkt von komponentenbezogenen Eigenschaften und Einkaufspreisen zu einer prozesskostenbezogenen TCO-Betrachtung verschieben. Die Produkte sowie Services und Softwaretools, die den Prozess effizienter gestalten und die Produktivität steigern, sind bei Weidmüller größtenteils vorhanden. Das stimmige Zusammenspiel ist dabei der Schlüssel zum Erfolg. Mit diesem Konzept wollen die Entwickler vornehmlich mit Anwendern ins Gespräch kommen, um Wünsche, Vorschläge und Anregungen aufzugreifen und zu diskutieren. Der Dialog mit Kunden und Interessenten soll intensiviert werden, um das Konzept zu optimieren und seine Realisierung voranzutreiben.

Bisher realisierte Teilschritte

Im Konzept der automatischen Tragschienenbestückung wurden bisher die Teilprozesse Planung, Bestellung, Montage und Identifikation realisiert, wodurch eine bis zu 50%-ige Produktivitätssteigerung erzielt werden kann.

Bei der automatischen Tragschienenbestückung wählt ein Roboter die erforderlichen Reihenklemmen aus und kennzeichnet sie im selben Prozessschritt, um anschließend die Bestückung der Tragschiene vorzunehmen. Dabei erhält der Roboter seine Positionierungsinformationen aus der RailDesigner-Software von Weidmüller, die sich durch eine direkte Schnittstelle zum übergeordneten CAE-System auszeichnet. Die zu montierenden Komponenten sind konstruktiv für die automatische Montage optimiert. Das gilt auch für das Design der Reihenklemmen, das prozessgerecht optimiert wurde. Die bislang erforderliche hohe Zahl an Produktvarianten wird durch die 3-Raster-Strategie sinnvoll reduziert. Die Identifikation sowie das Markieren der Komponenten geschieht mit einem High-Speed-Drucksystem und industrietauglicher Tinte. Durch die direkte CAE-Prozessdatenverarbeitung reduzieren sich Bedruckungsfehler und Prüfaufwand erheblich.

Die nächsten Schritte

Die auf der Hannover Messe geführten Gespräche waren durchweg positiv. Die automatisierte Tragschienenbestückung hat das Potenzial, ein entscheidender Bestandteil des Schaltschrankbaus von morgen zu werden, so äußerten sich viele Kunden und Interessenten. Deshalb beabsichtigen die Verantwortlichen, das Konzept als nächstes um die Teilprozesse Verdrahten und Prüfen zu erweitern. Außerdem werden sich aus den Befragungen weitere Anregungen ergeben, die in die Konzeptentwicklung einfließen werden. Neben den Reihenklemmen befinden sich im Schaltschrank noch viele weitere, völlig unterschiedliche Komponenten. Auch sie sollen langfristig in den automatischen Bestückungsprozess einbezogen werden.

Dipl.-Ing. Oliver Khan ist Leiter Geschäftsfeld- marketing Elektrische Verbindungstechnik bei Weidmüller Interface GmbH & Co. KG in Detmold ( www.weidmueller.com )