Autonome und kollaborative Transport- und Handlingssysteme
Produktionsstrukturen mit hoher Flexibilität und Produktivität prägen die moderne Elektronikfertigung. Die Anforderungen an die SMT-Fertigung und damit an die entsprechenden Prozesse steigen stetig. Kunden erwarten, dass in kurzer Zeit zu einem niedrigen Preis und in hoher Qualität geliefert wird. Wachstum zu allen Zeiten setzt eine hohe Produktvielfalt, geringe Kosten und kurze Reaktionszeiten voraus. Für die Elektronikfertigung bedeutet das: ein hochflexibles und agiles Fertigungsumfeld.
In Bezug auf die Fertigungsprozesse, ob nun als integrierte Fertigungslinie oder als Einzelprozess, ist neben deren genereller Eignung darauf zu achten, dass Setup-Zeiten minimal sind. Vorlaufzeiten für die Einführung neuer Produkte (NPI) existieren quasi nicht mehr. Das schnelle Umrüsten „on-the-job“ wird durch entsprechende Planungs- und prozessübergreifende Maschinensoftware effizient und erst dadurch ermöglicht. Voraussetzung dafür sind offene Schnittstellen seitens der Fertigungsanlagen, um universelle Linienkonfi gurationen zu ermöglichen oder voll integrierte Linienkonzepte eines Anbieters. Lagerorte werden dichter an den Fertigungsprozess verlagert, um Nebenzeiten durch den Materialtransport zu minimieren. Dabei sollen zeitgleich Zwischenlagerbestände auf ein äußerstes Minimum reduziert werden und das kontinuierlich.
Der signifikant steigende Informationsfluss spielt in der digitalisierten Fertigungsumgebung eine entscheidende Rolle. Heute gibt es bereits verkettete Fertigungslinien, bei denen die einzelnen Prozessschritte miteinander aktiv und kontinuierlich in Echtzeit kommunizieren. Der Betrieb solcher echten integrierten und interagierenden Fertigungslinien erfordertallerdings auch einen typ-, zeit- und mengengerechten Materialfluss, um die unterbrechungsfreie Produktion sicherzustellen. Hier spielt die Interaktion des „maschinellen Organismus“ mit dem Bedienpersonal eine wesentliche Rolle.
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) in der Elektronikfertigung für „Smart Logistics“
Das Richtige Material in der richtigen Menge am richtigen Ort zur richtigen Zeit bereitzustellen, klingt so einfach wie einleuchtend, stellt aber nach wie vor eine große Herausforderung in der Praxis dar. Die papierlose Arbeitsvorbereitung ist bereits lange etabliert und ermöglicht eine optimale Ausbringung der Fertigungslinie. Ein großer Fokus liegt seit geraumer Zeit auf der fertigungsnahen Bevorratung von Produktionsmitteln, wie z.B. Bauteilrollen und -stangen. Die zum Einsatz kommenden Material Tower übernehmen dabei die komplette Lagerverwaltung und stellen ein wichtiges Bindeglied zwischen Fertigung und dem übergeordneten ERP-System dar. Die Bestücksysteme sind über eine Schnittstelle mit dem Material Tower verknüpft. Benötigtes Material zum Nach- oder Umrüsten wird automatisch vom Material Tower bereitgestellt und kann vom Bedienpersonal abgeholt und an der Linie verarbeitet werden. Der Weg zum Material Tower und zurück zur Fertigungslinie ist teilweise nicht nur lang, sondern muss wiederkehrend gemacht werden. In dieser Zeit fehlt u.U. die erforderliche Aufmerksamkeit für die Produktion nur aus Gründen der Materialbeschaffung.
Durch den Einsatz eines fahrerlosen Transportsystems (FTS) in Kombination mit einem kollaborativen Roboter, kurz Cobot, lässt sich diese Tätigkeit automatisieren.
Der auf dem FTS, oft auch AGV (Autonomous Guided Vehicle) genannt, montierte Cobot bilden eine mobile Einheit, die mit ihrer Umgebung kollaborativ interagiert. Wege und genaue Arbeitsabläufe lassen sich einfach und schnell programmieren, da diese Systeme mit hochentwickelten Sensoren ausgestattet sind. Sie erkennen selbstständig das direkte Arbeitsumfeld. Wird nun Material benötigt, kann dies automatisch vom Lagerort zum Fertigungsstandort transportiert und auch entsprechend an den Lagerort zurückgebracht werden. Das erforderliche Material ist immer zur rechten Zeit am richtigen Ort.
Weitere Anwendungsfelder tun sich für diese kollaborativen Systeme in der digitalisierten SMT-Fertigung auf. Beispielsweise das automatische Be- und Entladen von Magazinen in einen Belader bzw. aus einem Entlader heraus. Auch diese notwendigen Aufgaben lassen sich automatisieren. Dazu erhält der AGV ein Signal vom Be- oder Entlader, dass ein Magazin zugeführt oder entnommen werden muss. Der AGV übernimmt diese Aufgabe umgehend. Fertig produzierte Flachbaugruppen werden in den Magazinen zum Ort ihrer Weiterverarbeitung gefahren – völlig autonom.
Kollaborative Robotersysteme (Cobots) in Zusammenarbeit mit dem Fertigungspersonal
Die Digitalisierung der Elektronikfertigung ist in vollem Gange. Neben den integrierten Fertigungslinien, bei denen die einzelnen Fertigungsprozesse miteinander kontinuierlich Daten austauschen, um eine optimal Ausbeute zu gewährleisten, halten autonomagierende und kollaborative Systeme Einzug. Monotone und riskante Arbeitsvorgänge werden durch diese Systeme übernommen. AGV´s und Cobots sind äußerst flexibel und lernfähig und machen sie durch ihre hochentwickelten Sensoren zum maschinellen „Kollegen“. Diese Systeme sind ein entscheidender Schritt in Richtung Smart Factory – einer bedienerfreien Fertigung in der sich die Produkte selbstregelnd fertigen lassen. Bei einem Höchstmaß an Automatisierung der Prozesse und dem damit weitestgehend ausgeschlossenen „Faktor Mensch“ ist dieser zugleich auch ein Schlüssel zum Erfolg für die Null-Fehler-Strategie, muss sie doch jeden Tag immer wieder neu „gelebt“ werden.
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