Hier planen Roboter eigenständig

Cyber-physische Systeme: Die Verbindung von Software mit Geräten, Maschinen und Werkzeug ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Fabrik 4.0. Elektronik ist über Sensoren mit der Außenwelt verbunden und macht sie als Computerdaten verfügbar. Mit Software kann über Internet wiederum auf die Maschinen eingewirkt werden. Der Datenstrom läuft über das Internet. Die physische Welt verschmilzt mit der virtuellen zu einem cyber-physischem System.

Sensortechnik kommt bei Pass in zwei von sieben Abteilungen zum Einsatz. Dort stehen Roboterarme, die optisch erkennen, was sie greifen sollen. Zwei dieser Arme fahren hinter einem Gitterzaun auf Schienen. Sie bestücken Fertigungsanlagen mit Werkstücken. Die Kundenaufträge werden bei Pass noch ausgedruckt und mit einem Barcode versehen. Bei jedem Teil liegt ein Zettel. Mitarbeiter scannen den Auftrag und geben den Roboterarmen damit ihre Aufträge.

Vor Jahren hat die Firma alle mathematischen Parameter ihrer Produkte über eine Konstruktionssoftware hinterlegt und „Intelligenz gegeben“. Die Software weiß, welcher Produktionsschritt mit welcher Fertigungsmaschine für welches Bauteil nötig ist. Mit dem Einscannen des Barcodes geht diese Information an die Roboterarme weiter. Die Arme holen sich Rohlinge, bestücken Maschinen damit, erkennen an dem Ablageort, wie viele Schritte der Fertigung ein Bauteil schon hinter sich hat und platzieren es vor der Maschine, die sie die Werkstücke als nächstes bearbeitet.  

Die Suche und das Greifen nach den Werkzeugträgern läuft mit Sensorik. Sind die benötigten Maschinen belegt, platzieren die Roboter den Werkzeugträger davor, um ihn schnell einlegen zu können, sobald die Maschinen wieder frei sind. Die Roboter planen die Reihenfolge der Bestückung eigenständig so, dass sie die kürzeste Strecke zurücklegen. Pass plant in nächster Zeit, eine Software für die optimale Maschinenbelegung zu entwickeln, um die Auslastung der Anlage zu erhöhen. Schon die Software für die Lagerhaltung haben eigene Entwickler programmiert.

RFID: „Unser nächstes Ziel ist mehr Transparenz: Wann ist welches Teil wo und was hat die Produktion gekostet“, sagt Keller. Dafür würden in Zukunft RFID-Chips in die Plastikbehälter integriert, in denen die Stanzwerkzeuge liegen. Die können von Scannern ausgelesen werden. „Dann brauchen wir die ausgedruckten Aufträge nicht mehr, weil der Behälter gescannt wird und so immer klar ist, welches Teil von welchem Kunden er transportiert.“ Bauteile, Fahrzeuge, Behälter und sogar Regale können mit RFID ausgestattet werden. So ist immer alles zu finden.

Losgröße eins: Die Losgröße beschreibt, in welcher Stückzahl etwas gefertigt werden kann. Losgröße eins bedeutet demnach Einzelanfertigungen. Ein Ziel der Industrie 4.0 ist es, in ähnlicher Geschwindigkeit und mit ähnlich geringem Aufwand wie bei Massenware Unikate am Fließband herzustellen.

Pass Stanztechnik ist ein Experte in Sachen Sonderanfertigungen für Stanzwerkzeuge. Die Ingenieure der Firma konstruieren nach Kundenwunsch. Die Firma produziert flexibel. Losgröße eins wird dadurch erreicht, dass Einzelanfertigungen möglich sind. Massenfertigungen mit Losgröße eins sind ebenfalls möglich, allerdings nicht so schnell wie große Serien.

Intelligente Ressourcennutzung: Eine mustergültige „Smart Factory“, also eine schlaue Fabrik nach Industrie 4.0-Maßgaben, nutzt alle Ressourcen effizient: Der Stromverbrauch wird automatisch an die Energiepreise angepasst, Fahrzeuge stehen nie lange ungenutzt herum, im Lager ist immer alles da, ohne große Vorräte anzulegen.

2500 verschiedene Typen von Halbfertigteilen, also Standradbauteilen, hat Pass im Lager. Von jedem Typ sind etwa 100 Stück da. „Wir halten noch relativ viel vor, weil wir eben mit wenig Vorlauf und flexibel produzieren und deswegen ja auch nie wissen, ob morgen jemand sehr viele Teile einer Art bestellt“, sagt Keller. Die hauseigene Lagerverwaltungssoftware schickt selbst Bestellungen los. Aus den Kundenaufträgen liest sie, was gebraucht wird, um das Werkzeug herzustellen, und bestellt das entsprechende Teil nach. Auf die Energiepreise reagiert die Anlage nicht.

Vernetzung: Die Kommunikation soll in und außerhalb einer Fabrik über Internet und Clouds passieren, so dass alle Beteiligten – Kunden, Zulieferer, Mitarbeiter – auf Daten zugreifen oder die Produktion beeinflussen können. Maschinen könnten von Mitarbeitern von überall steuerbar sein. Das Problem: die Datensicherheit. Gerade in der jetzigen Zeit, in der viele Unternehmen noch am Anfang der Revolution stehen, ist die Gefahr von Spionage oder Manipulation hoch. Durch eine Datenverbindung in die Produktion könnte Schadsoftware die Anlagen lahm legen.

Keller setzt deshalb auf ein lokales Netzwerk ohne Cloud – wie viele, die sich dem Thema Industrie 4.0 annähern. „Das ist mir zu unsicher, gerade weil wir in Sachen Produktionsabläufe schon so weit fortgeschritten sind“, erklärt Keller. Handys sind dennoch mit eingebunden: Erkennt die Stanzmaschine, die Werkzeuge testet, einen Fehler, schickt sie eine Benachrichtigung an Mitarbeiter.

Fazit: Die Produktionsstätte von Pass Stanztechnik in Creußen ist in hohem Maße automatisiert. In jeder Abteilung stehen Fertigungsmaschinen, die Aufträge abarbeiten, die ihnen ein Mitarbeiter gibt. Die komplette Wertschöpfungskette ist noch nicht vernetzt, da nicht alle Teile der Produktion, das Lager oder Werkzeuge mit digitaler Technik ausgestattet sind. Pass will das mit RFID verbessern.

Das soll aber nicht heißen, dass Stellen gestrichen werden. „Wenn man es auf die Spitze treiben wollte, könnte man an einigen Stellen sicher auch ohne Menschen arbeiten“, sagt Keller. Aber das möchte er nicht. „Effektivität spielt natürlich eine Rolle, Rationalisierung nicht“, sagt das Vorstandsmitglied. Industriemechaniker haben sich in den vergangenen Jahren zu Technikern weitergebildet.

Ohne Menschen werde und solle die Produktion nicht laufen. Der Roboter arbeitet zwar pausenlos und wird nie krank, sagt Keller. Aber Kontrolle durch den Menschen sei zu wichtig: „Entscheiden muss der Mensch.“ Abgesehen davon stoße die Automatisierung beim Zusammenbau der Werkzeugteile an Grenzen, sagt Keller: „Die Werkzeuge sind zu unterschiedlich, das geht nur von Hand.“