ABB Stotz-Kontakt Zum Geburtstag eine flexible, hochautomatisierte Montagelinie

Autor Stefanie Michel

Die Kunden wollen immer mehr Schaltervarianten und ABB Stotz-Kontakt reagiert darauf: Auf der neuen Fertigungslinie in Heidelberg können bis zu 600 Pol-Varianten produziert werden – hochautomatisiert und ganz im Sinne von Industrie 4.0.

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Hochautomatisiert und flexibel wird auf der Fertigungslinie ML2 die dreifache Anzahl Varianten von Sicherungsautomaten wie bisher produziert.
Hochautomatisiert und flexibel wird auf der Fertigungslinie ML2 die dreifache Anzahl Varianten von Sicherungsautomaten wie bisher produziert.
(Bild: Johannes Vogt)

Im Jahr des 125-jährigen Firmenjubiläums von ABB Stotz-Kontakt macht sich das Unternehmen selbst ein Geburtstagsgeschenk und eröffnet eine hochautomatisierte, flexible und vernetzte Montagelinie für Sicherungsautomaten für Niederspannungsanwendungen (Miniature Circuit Breakers, MCB) in Heidelberg. Damit reagiere man auf die immer schneller steigende Varianz der Produkte, die nach Angaben von Andreas Ball, Leiter Disposition bei ABB Stotz-Kontakt, von 2012 bis 2015 um 33 % gestiegen ist – bei nur gering steigender Stückzahl. „Um die dafür notwendige Flexibilität wirtschaftlich und prozesssicher zu erreichen, haben wir eine automatische Fertigung mit möglichst geringem Rüstaufwand konzipiert“, erläutert Frank Mühlon, Geschäftsführer bei ABB Stotz-Kontakt und weltweit für das Geschäft mit DIN-Rail und Sicherungsautomaten verantwortlich.

Mit der neuen Fertigungslinie ML2 will ABB nun von dieser Entwicklung profitieren, denn mit ihr ist ein neues Level der Automatisierung bei der Fertigung von Sicherungsautomaten möglich. „Auf der Linie können wir bis zu 600 Pol-Varianten fertigen und erfüllen damit die gegenwärtigen Marktanforderungen optimal“, so Patrick Claeys, der als Projektleiter die Realisierung der Produktionslinie verantwortete. Die 60 m lange Anlage besteht aus sechs Einzelstationen, die an das Pollager angekoppelt sind und miteinander kommunizieren.

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Roboter helfen, die Montagekreise zu entkoppeln

Das wichtigste Ziel war die Entkoppelung zwischen den Elementen der Linie, sodass das Rüsten für eine andere Schalterart möglich ist, während die Anlage läuft. Um diese Aufgabe zu lösen, kommen ABB-Industrieroboter zum Einsatz: Die ML2 besitzt Montagekreise, zwischen denen sich Pufferlager mit Robotern des Typs IRB 1600 befinden. Die Roboter entnehmen die Teile automatisch aus einem Montagekreis und palettieren sie. Im Idealfall eines direkten Durchlaufs ist das Robotersystem in Wartestellung und die Montagekreise versorgen sich direkt. Alternativ – und das ist eine wesentliche Basis für die Flexibilität der ML2 – bauen die Roboter einen Teilepuffer auf, während gleichzeitig umgerüstet wird und schon eine neue Gerätekonfiguration anläuft.

„Die Entkoppelung der Montagekreise macht die Rüstung einfacher und schneller. Zudem verschaffen wir uns einen weiteren wesentlichen Vorteil: Wir können vorgefertigte Teile von extern zuführen“, sagt Hans W. Schaefer, Mitglieder der Geschäftsleitung von ABB Stotz-Kontakt und im europäischen Produktionsverbund verantwortlich für die Standorte Bulgarien, Tschechien und Deutschland. „Dabei handelt es sich beispielsweise um Teile höherer Varianz, die nicht automatisch gefertigt werden, oder um Teile die als Subbaugruppen von einem Standort aus dem Produktionsverbund, wie beispielsweise Bulgarien, stammen.“ Auf diese Weise wächst die insgesamt auf der ML2 produzierbare Varianz.

Auf der Fertigungslinie sind insgesamt sieben ABB-Roboter der Typen IRB 1600 und IRB 360 FlexPicker im Einsatz. Am Ende der Fertigungsstrecke sind die MCB fertig verpackt bereit zur Auslieferung. Im Sinne der Lean-Philosophie soll die Maschine zur Endmontage ständig laufen. Dafür wird im Vorbereich Material in der richtigen Varianz bereitgestellt. Dazu zählen beispielsweise hoch komplexe Schaltbaugruppen, die sich nur von Hand montieren lassen.

Bei Handhabung kommt es auf höchste Präzision an

Bei der Handhabung der manuell gefertigten Baugruppen ist höchste Präzision gefragt. Diese Komponenten werden in Bulgarien gefertigt, anschließend auf Trays palettiert und von einem IRB 1600 in den automatisierten Prozess eingebracht. „Der Roboter muss die Baugruppen lagerichtig entnehmen, damit sie nicht beschädigt werden, und der Anlage zuführen“, sagt Erhan Serbest, Leiter Operations Line Protection bei ABB Stotz-Kontakt. „Bei der Greif- und Setzgenauigkeit sind lediglich Toleranzen im Zehntelmillimeterbereich zulässig.“

Ein weiterer IRB 1600 ist Bestandteil der Prüfanlage, die sich direkt an die Fertigungsstraße anschließt. Sie führen die Sicherungsautomaten der thermischen Prüfung zu und entnehmen sie nach dem Test wieder. Die Anlage simuliert thermische Last der normgemäßen Stundenprüfung in 22 bis 25 Sekunden. Dabei werden nicht nur Stichproben genommen; vielmehr durchläuft jedes einzelne Produkt, das auf der ML2 gefertigt wird, zunächst die thermische und anschließend die elektromagnetische Prüfung, bei der ein Kurzschluss simuliert wird.

Flexpicker ermöglicht hohe Flexibilisierung

Das Herzstück der Flexibilisierung des Fertigungsprozesses auf der ML2 bildet der IRB 360 Flexpicker. Der Roboter bestückt jedes Schaltergehäuse mit der passenden Spule, die er mit vorgegebener Geschwindigkeit aus der ungeordneten Menge auf einem Transportband greift. Über zwei Kameras erkennt er, welche Spule geeignet positioniert ist, nimmt diese auf und setzt sie in einen Werkstückträger ein. Die nicht gegriffenen Spulen werden der Anlage über ein Endlosband von Neuem zugeführt.

Der Flexpicker kann – ohne, dass eine Umrüstung erforderlich ist – elf unterschiedliche Spulenvarianten greifen. Auch bei sehr kurzer Taktzeit leistet er sich keine Fehlgriffe, sodass in der Anlage kein Leerlauf durch nicht bestückte Werkstückträger entsteht. Die Leistung des Flexpickers liegt sogar etwas über den geforderten Werten. „Um etwas höhere Sicherheit zu haben und bei etwaigen zukünftigen Taktsteigerungen noch Reserven zu besitzen, haben wir ihn mit einer höheren Taktzeit als der im Pflichtenheft definierten abgenommen“, sagt Erhan Serbest.

Komplette Rückverfolgbarkeit über QR-Code auf jedem Schalter

Mit der weltweiten Kooperation zwischen verschiedenen Konzernstandorten wächst für ABB auch der Bedarf und der Nutzen eines leistungsfähigen Datenmanagements. „Die ML2 und die MCB-Produktion an den anderen ABB-Standorten sind schon voll in der Industrie 4.0 angekommen und stehen für das Konzept des Internets of Things, Services und People (IoTSP), das ABB verfolgt“, sagt Frank Mühlon. „Wir analysieren eine große Datenmenge aus der Fertigung, beispielsweise Qualitätsdaten aus dem Testing oder Daten aus den Montagekreisen, und schaffen über den individuellen QR-Code, den jeder Schalter zu Beginn erhält, vollkommene Rückverfolgbarkeit. Hinzu kommen Analysen, mit deren Hilfe wir die Vorfertigung je nach Bedarf steuern können. Das ganze geschieht über eine von uns eigens entwickelte Software, die die Daten weltweit visuell verfügbar macht – und zugleich bei Fragen oder Problemen die Möglichkeit zur Ferndiagnose und Onlinewartung bietet.“

ABB zeigt in der Fertigungslinie seine Kompetenz im Maschinenbau

Nicht nur die Software zur weltweiten Live-Datenanalyse stammt von ABB. Die neue Fertigungslinie ML2 ist zugleich ein Beispiel für die hohe Maschinenbaukompetenz des Unternehmens. Die Konstruktion leistete ABB Stotz-Kontakt hausintern, ausgelegt und realisiert hat die Anlage der eigene Betriebsmittelbau, der sich bei der Ausschreibung des Projekts dem externen Wettbewerb gestellt und diesen übertroffen hat.

Viel spezifisches Know-how aus dem eigenen Konzern kommt zum Einsatz: Von den Robotics-Systemen über die Antriebe bis hin zur Sicherheitstechnik stammen zahlreiche Komponenten von ABB. Besonders auffällig ist die kompakte Aufstellung der einzelnen Stationen. Sie wird dadurch erreicht, dass für die Energieversorgung der Maschinen keine separat stehenden Schaltschränke erforderlich sind. „Es gibt eine zentrale Energieeinspeisung für die gesamte Anlage, die in einem Schrank untergebracht ist“, erklärt Erhan Serbest. „Jede Maschine ist autark und kommt ohne zusätzlichen Schaltschrank aus. Wir haben sämtliche Elektronikkomponenten unterhalb der Maschinen verbaut. Daher können wir mit kürzeren Leitungen arbeiten und sind so weniger fehleranfällig.“

Um an allen Standorten weltweit dieselben Standards zu gewährleisten und überall die gleichen Qualitätsparameter anzuwenden, sind sämtliche Prüfanlagen von ABB Stotz-Kontakt miteinander vernetzt. Heidelberg nimmt in diesem ABB-Verbund der weltweiten Standorte eine technologisch führende Rolle ein. Viele Standards aus Heidelberg gelten weltweit, viele bewährte Lösungen werden – angepasst auf die lokalen Bedingungen und Möglichkeiten – global implementiert.

An einem Hochlohnstandort sehr wirtschaftlich produzieren

Seit dem 1. Mai 2016 ist die Fertigungslinie ML2 bei vollem planmäßigem Ausstoß an sechs Tagen pro Woche in drei Schichten in Betrieb. Vier Mitarbeiter betreuen pro Schicht die Linie, ein weiterer die Prüfanlage. Zum Einsatz kommen ausschließlich spezialisierte Facharbeiter, die schon seit dem Aufbau mit der Linie vertraut sind und jederzeit in der Lage sind, Störungen autark zu beheben. Der hohe Automatisierungsgrad der neuen ML2 versetzt ABB Stotz-Kontakt in die Lage, auch an einem Hochlohnstandort in Deutschland sehr wirtschaftlich zu produzieren.

Insgesamt verfügt ABB Stotz-Kontakt mit Inbetriebnahme der ML2 am Standort Heidelberg über die Möglichkeit, die dreifache Anzahl Varianten von MCB zu fertigen. Ab Stückzahlen von weniger als 200 wird dabei halbautomatisch oder manuell produziert; das Costumizing ist ein wesentlicher Teil des Leistungsversprechen und umfasst auch die Fertigung in Losgröße eins.

Das Know-how einer leistungsfähigen Produktion von der Vorfertigung bis zur Endmontage muss immer auch beim Materialfluss vorhanden sein. „Wenn die Zuführung nicht funktioniert, steht die Anlage trotz aller Automatisierung still. Die Vernetzung bietet uns weitreichende Möglichkeiten, um die Maschinen remote im Blick zu haben, etwaige Engpässe zu erkennen und anhand der Daten abzuleiten, wo wir nachsteuern müssen“, sagt Erhan Serbest. „Wir rechnen damit, hier in Zukunft viel Potenzial einbringen zu können, denn es zählt immer das Gesamtbild: Von den Menschen angefangen, über die Automatisierungslösung bis hin zu den Materialflüssen, das Ganze vernetzt und gesteuert mithilfe von Technologien der Industrie 4.0.“

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