Endkunden verlangen generell immer kürzere Lieferfristen. Eine Null-Fehler-Quote sowie kurzfristige Änderungen im Projektverlauf stellen eher die Regel als die Ausnahme dar. Daher müssen die Bereiche Entwicklung, Produktion und Logistik optimal aufeinander abgestimmt sein. Ferner sollten ganzheitlich betrachtete Lösungen für die jeweiligen Gebiete erarbeitet werden. Vor diesem Hintergrund unterstützt Phoenix Contact die Anwender auf Basis des ClipX-Konzepts bei der Umsetzung einer nachhaltigen sowie punktuellen als auch übergreifenden Strategie. Zu den wesentlichen Themen gehören hier eine vollständige digitale Produktbeschreibung, die Datendurchgängigkeit entlang der Wertschöpfungskette sowie die Entwicklung angepasster und an die individuellen Kundenanforderungen adaptierter Fertigungslösungen.
Eine wichtige Voraussetzung für die Realisierung technischer Lösungen ist deren Wirtschaftlichkeit. Dazu bedarf es einer eingehenden Analyse der beteiligten Prozesse sowohl in der Übersicht als auch im Rahmen einer stichprobenhaften Prüfung. Im Schaltschrankbau zeigt sich häufig das folgende Bild: Mehr als die Hälfte und je nach Schaltschrank sogar bis zu 80 Prozent der Gesamtkosten entfallen auf den Prozess, während die Materialkosten fälschlicherweise als die Kostentreiber angesehen werden.
Direkte Beeinflussung der Prozesskosten
Dieses Ergebnis, das beim Anwender oft Erstaunen hervorruft, birgt großes Potenzial. Schließlich sind es die Prozesskosten, die von jedem produzierenden Unternehmen direkt beeinflusst werden können, wohingegen sich die Materialkosten meist nur in geringen Bereichen steuern lassen. Eine Optimierung der Prozesse erweist sich darüber hinaus als langfristig und nachhaltig bedeutsam. Dabei darf nicht nur der Fertigungsbereich in die Überlegungen einbezogen werden. Den Arbeitsfeldern Entwicklung und Logistik sowie deren Verknüpfung in die Werkstatt kommt eine ebenso große Bedeutung zu. Dennoch sind die Teilaspekte der Herstellung eines Schaltschranks im Besonderen zu untersuchen, weil dort der Zeitdruck sowie die Forderung nach fehlerfreien Prozessen häufig besonders hoch sind.
Effiziente Nutzung der Personalressourcen
Die Grundlage für effiziente und fehlerarme Prozesse bilden neben klaren Strukturen im Wesentlichen die beteiligten Mitarbeiter und Anlagen. Das gilt insbesondere für personalintensive Arbeitsabläufe wie die Verdrahtung, Programmierung und das Testen. Doch nicht zuletzt aufgrund einer boomenden Wirtschaft sind passend qualifizierte Mitarbeiter im Schaltschrankbau oftmals schwer zu finden. Die meist werkstattorientierte und durch einen hohen manuellen Anteil gekennzeichnete Tätigkeit verstärkt diesen Effekt. Zudem gestalten sich die Prozesse häufig arbeitsintensiv und es ist wenig Automation oder Materialfluss vorhanden. Denn obwohl sich die im Schaltschrank installierten Komponenten und Lösungen fortwährend weiterentwickeln, sind die vorherrschenden Prozesse vor allem im Fertigungsbereich gleich geblieben. Deshalb ist es umso wichtiger, die bestehenden Personalressourcen effektiv mit den Aufgaben zu betrauen, bei denen das benötigte Fachwissen im Vordergrund steht. Die Mitarbeiter sollten also möglichst keine Nebentätigkeiten ausführen. Dazu gehören die Bestückung und das Markieren von Klemmenleisten, da diese Arbeiten bis zu einem Fünftel der Aufbauzeit in Anspruch nehmen.
Individuallösung für jeden Anwendungsfall
Die beschriebenen Herausforderungen lassen sich unter anderem durch eine auf die jeweiligen Bedürfnisse abgestimmte Automation dieser Prozesse lösen. Die Abschätzung, welcher der vorliegenden Abläufe mit welchem Automationsgrad auszustatten ist, hängt von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren ab:
- Fehleranfälligkeit respektive Anteil des Prozesses an den insgesamt anfallenden Fehlern
- Wertschöpfungsanteil
- Einsparpotenzial
- technische Machbarkeit
- Kosten für die Umsetzung der verschiedenen Automationsstufen
- mögliche Nebeneffekte
Das heißt jedoch nicht, dass es in Zukunft nur noch eine menschenleere, durch automatisierte Produktionsstraßen geprägte Wertschöpfungskette gibt. Vielmehr geht es darum, eine intelligente und auf die kundenindividuellen Anforderungen angepasste Lösung zu finden. Die ergebnisoffene Analyse kann daher durchaus ergeben, dass eine durchgängige Linienfertigung inklusive Werkerassistenz eine höhere Wirtschaftlichkeit aufweist als die Automation von Teilprozessen, um Durchlaufzeiten und Kosten zu optimieren.
In diesem Umfeld stellt Phoenix Contact seinen Kunden ein breites Spektrum an Lösungsplattformen zur Verfügung, die von der Anordnung von Arbeitsplätzen über Werkerassistenzsysteme bis zur Vollautomatisierung reichen. Durch eine kostenmäßig übersichtliche Investition in die Arbeitsplatzgestaltung oder eine Werkerassistenz lässt sich die Effizienz im Bereich der Tragschienenbestückung bereits deutlich steigern. Typisch für diese Automatisierungsstufe sind Pick-by-Light-Anwendungen, die ein schnelles und zielgerichtetes Greifen und Platzieren von Komponenten selbst durch ungelernte Mitarbeiter ermöglichen. Damit entfällt das aufwändige, fehleranfällige und unwirtschaftliche „Tabellenraten“.
Vollautomatische Parametrierung
Handelt es sich um eine höhere Bestückungsmenge, Kapazitätsreserve oder sollen Fehler reduziert werden, bieten sich vollautomatische Prozesse mit der Möglichkeit einer Losgröße-eins-Fertigung an. Phoenix Contact hat hierzu eine Anlage entwickelt, die auf der im unternehmenseigenen Maschinenbau erarbeiteten Rail-to-Product-Technologie zur Bestückung sowie der ClipX-Terminalmarking-Technologie für die Beschriftung von Klemmenleisten basiert. Dabei wird mit dem ClipX-Loader eine hohe und deshalb wirtschaftliche Bestückungsleistung erzielt, indem sich die Schiene zu den Produkten bewegt. Danach erfolgt die komplette Beschriftung der Tragschiene im ClipX-Railmarker-Modul. Dazu werden die individuell in der erforderlichen Länge abgetrennten Tragschienen zunächst in eine vertikale Transportposition gebracht und an sogenannten Stacks – also Magazine zum Lagern der aufzurastenden Komponenten – entlanggefahren. Bis zu zehn solcher Stacks befinden sich in Reihen, die auch als Racks bezeichnet werden. Ähnlich dem Prinzip eines Apothekerschranks lassen sich die Racks herausziehen, was den ergonomischen und schnellen Tausch der Stacks oder deren hauptzeitparallele Befüllung erlaubt.
Wirtschaftliche Fertigung in Losgröße eins
Anschließend wird die bestückte Tragschiene wieder in einer horizontalen Lage ausgerichtet und dem ClipX-Railmarker zugeführt. In diesem Modul bewegt sich die Schiene in einem Wiegensystem unterhalb eines Lasers, der die auf der Tragschiene aufgerasteten Komponenten in allen erreichbaren Ebenen beschriftet. Die Grundlage für diesen effizienten Prozess bildet die Kombination aus Daten und der Anlagensteuerung. Die durch ein intelligentes Leitsystem verbundenen Anlagen arbeiten auf Basis detaillierter Produktdaten und lassen sich daher vollautomatisch parametrieren. Ein manuelles Einlernen entfällt somit, und die Tragschienen können wirtschaftlich in Losgröße eins gefertigt werden. Sämtliche Informationen aus dem ECAD-System stehen beispielsweise über das XML-basierte Datenformat AutomationML bereit, sodass ein nahtloser Übergang aus dem Engineering-Bereich in die Produktion geschaffen wird.
Zusammenfassend bleibt festzustellen, dass insbesondere kleine und mittelständische Schaltschrankbauer vom allgemeinen Trend zur Verlagerung manueller Tätigkeiten – wie sie üblicherweise in dieser Branche vorkommen – betroffen sind. Abhilfe können eine systematische Analyse sowie die nachfolgende Wahl der zu optimierenden Fertigungsschritte schaffen. Auf der Grundlage des umfassenden Anwendungswissens und innovativer Technologien stellt Phoenix Contact deshalb für die verschiedenen Teilprozesse Lösungen zur Verfügung, die sich an den jeweiligen Bedürfnissen orientieren und zu wirtschaftlicheren Prozessen führen.
Das Konzept
Schnelle Bestückung und Beschriftung
Mit dem Bestückungskonzept ClipX-Loader stellt Phoenix Contact ein System zur Verfügung, das auf der innovativen Rail-to-Product-Technologie basiert und in Kombination mit abgestimmten Produkten eine effiziente und schnelle Bestückung von Tragschienen mit Reihenklemmen ermöglicht. Das System, das als Stand-alone-Lösung oder Teil einer Linienfertigung erhältlich ist, lässt sich einfach an die individuellen Anforderungen des jeweiligen Umfelds anpassen und perfekt mit dem Beschriftungsmodul ClipX-Railmarker koppeln.
Christian Großmann, M.Sc.,
Manager Manufacturing Technology Development im Geschäftsbereich Corporate Technology & Value Chain, Phoenix Contact
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