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Prozessoptimierung bei Handarbeitsplätzen

Alles unter Kontrolle: Deutlich verminderte Fehlerquote und Umrüstzeiten
Prozessoptimierung bei Handarbeitsplätzen

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Während Großserien längst automatisiert hergestellt werden, sodass kaum noch menschliche Handgriffe erforderlich sind, sieht es bei Kleinserien anders aus: Da die häufigen Produktwechsel bei der Nutzung einer Maschine mit einem hohen finanziellen und zeitlichen Aufwand einhergehen, erweisen sich manuelle Herstellungsverfahren als deutlich günstiger.

Viele Produkte sind so komplex aufgebaut, dass die Montage ausschließlich per Hand durchgeführt werden kann. Das ist auch bei der Fluitronics GmbH, einem Krefelder Hersteller von Hydraulikkomponenten, der Fall, wo die Ventilblockmontage über mehrere Stationen per Hand durchgeführt wurde – lediglich mit Hilfe einer Montageanleitung auf Papier. Das verursachte jedoch nicht nur erhöhte Fehlerquoten, sondern auch eine lange Durchlaufzeit, da sich die Mitarbeiter zunächst anhand der Montageanleitung einarbeiten mussten. Um den Herstellungsprozess effizienter zu gestalten, suchten die Verantwortlichen deshalb nach einem Assistenzsystem, das einfach zu installieren ist und sich unkompliziert an die eigenen Anforderungen im Unternehmen anpassen lässt. Fündig wurde das Unternehmen bei der Armbruster Engineering GmbH & Co. KG in Bremen: Mit dem Assistenzsystem Elam Start kann Fluitronics nun Schritt-für-Schritt-Anleitungen für die Montage unterschiedlichster Komponenten in kurzer Zeit selbst anlegen. Auf diese Weise lassen sich Produktwechsel ohne Zeitverlust durchführen. Zusätzlich wird die Montage über ein Pick-to-Light-System unterstützt, sodass die Fehlerquote gesenkt und die Produktionszeit verkürzt werden konnte. Das Assistenzsystem wurde so konzipiert, dass es auch in anderen Branchen angewendet werden kann.

Industriebetriebe investieren zunehmend in die Automatisierung: Laut dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) wuchs die Automatisierungsbranche in Deutschland im Jahr 2016 um 2,2 Prozent und erzielte einen Umsatz von 49,3 Mrd. Euro. Gleichzeitig werden vermehrt Produkte in kleinen Mengen und Sonderanfertigungen nachgefragt, was die Betriebe vor große Herausforderungen stellt: „Selbst wenn ein Baugruppe am Ende für dieselbe Anwendung konzipiert wurde, unterscheiden sich die Formen und Herstellungsprozesse von verschiedenen Modellen häufig so sehr voneinander, dass es sich meistens nicht lohnt, eine Maschine oder Anlage eigens für die Produktion anzuschaffen“, erklärt Diplom-Ingenieur Henning Vogler, Geschäftsführer der Armbruster Engineering GmbH & Co. KG.

Die häufige Umrüstung und Neuprogrammierung der Anlage muss in den meisten Fällen von einem Spezialisten des Maschinenherstellers vorgenommen werden. Das kann jedoch nicht nur zu langen Stillstandzeiten führen – auch büßt das Unternehmen einen Teil seiner Unabhängigkeit ein, da es auf das Know-how von externen Experten angewiesen ist. Für die meisten Fertigungsbetriebe ist dieses Verfahren daher riskant und kostenintensiv. Egal ob Automobil- und Werkzeug-, Antriebstechnik- oder Medizintechnikbranche – das Problem tritt in allen Industriezweigen auf. Was bisher fehlte, war eine einfach zu handhabende und kostengünstige Lösung zur gesicherten manuellen Herstellung von Produkten. „Bei kleinen Losgrößen kommt es besonders auf die hohe Flexibilität in der Fertigung an – das können Menschen besser und schneller leisten als Maschinen. Im Vergleich zur automatisierten Produktion ist jedoch die Fehlerquote deutlich höher“, so Vogler.

Manuelle Montage von Hydraulikkomponenten
geht mit Zeitverlusten einher

Auch bei der Krefelder Fluitronics GmbH, die in Zusammenarbeit mit Kunden einbaufertige Lösungen für die Antriebs- und Steuerungstechnik entwickelt und produziert, werden viele Teile teilweise per Hand zusammengebaut. In der Ventilblockmontage werden jährlich 45.000 Steuerblöcke in unterschiedlichsten Größen und mehr als 200 aktiven Varianten produziert, davon über 40 Ausführungen in großen Stückzahlen, die für die Linienmontage geeignet sind. Für jedes neue Modell stand bisher eine gedruckte Montageanleitung zur Verfügung, welche die Mitarbeiter vor jedem Produktwechsel sorgfältig studieren mussten. Das kostete nicht nur viel Zeit – im Schnitt dauerte die Umstellung bis zur reibungslosen Herstellung circa eine Woche – die Vorgehensweise schützte auch nur unzureichend vor Montagefehlern, die unter anderem durch eine falsch verstandene Anleitung entstanden. Da diese meistens erst in der Qualitätssicherung auffielen, mussten die Bauteile wieder demontiert werden. Zudem dauerte die Erstellung eines Arbeitsplans für ein Produkt – durchschnittlich hatte dieser einen Umfang von ein bis drei Seiten inklusive spezielle Arbeitsanweisungen und Explosionszeichnungen – durchschnittlich drei bis vier Wochen.

Dies hatte für die Mitarbeiter in der Konstruktion sowie in der Arbeitsvorbereitung einen hohen Aufwand zur Folge. Für ein Unternehmen, das großen Wert darauf legt, Aufträge sehr zeitnah und in hoher Qualität auszuführen, stellten derartige Zeitverzögerungen ein großes Problem dar, das es schnellstmöglich zu lösen galt. Aus diesem Grund suchte Stefan Djordjevic, Production Engineer des Krefelder Unternehmens und zuständig für die Arbeitsvorbereitung, eine Art Arbeitsunterstützung, um die Prozesse in der Ventilblockmontage effizienter zu gestalten. Auf der Fachmesse Motek wurden die Mitarbeiter auf das Assistenzsystem Elam von Armbruster Engineering aufmerksam.

Unabhängigkeit vom Systemlieferanten und Verbleib des internen Know-hows im Betrieb

„Das Elam-System ist bereits seit 15 Jahren auf dem Markt erhältlich. Es stellt ein intelligentes und sehr flexibles Assistenzsystem für Montageanlagen dar, das sich individuell an die Bedingungen im Unternehmen anpassen und bei Bedarf jederzeit erweitern lässt – nahezu unabhängig von der jeweiligen Branche“, erläutert Vogler. Bis vor kurzem führte Armbruster Engineering die Installation und Einweisung noch komplett selbst im Betrieb durch. Mit der Zeit traten jedoch Kunden – besonders im Rahmen der durchgeführten Elam Anwendertreffen – vermehrt mit dem Wunsch an das Unternehmen heran, die Installation auch selbst übernehmen zu dürfen, sodass sich Armbruster Engineering dazu entschied, neue Wege zu gehen.

„Für zahlreiche Betriebe spielt es eine immer größere Rolle, dass das Know-how im eigenen Unternehmen bleibt und nicht an Dritte weitergegeben wird; es wird also nach möglichst großer Unabhängigkeit vom Systemlieferanten verlangt. Außerdem müssen Lösungen wie unser Assistenzsystem immer individuell an die innerbetrieblichen Anforderungen angepasst werden und sollten sich möglichst ohne großen Aufwand auf Änderungen einstellen lassen – auch für Fluitronics war das ein großes Anliegen. Im besten Fall entscheiden die betroffenen Mitarbeiter selbst darüber, wie das System eingebunden wird“, berichtet Vogler.

Konfigurator erleichtert schnelle Auswahl
des passenden Startpakets

Um den Kunden diese Einführungsvorgänge zu erleichtern, entwickelte Armbruster Engineering daraufhin Elam Start. Es stellt einen einfachen und schnellen Einstieg in die Anbindung von Montageplätzen dar. „Das Besondere dabei ist, dass die Betriebe das System nach einer kurzen Einweisung durch uns selbst installieren und an die eigenen Anforderungen anpassen können. Da das System universell einsetzbar ist, spielt es fast keine Rolle, in welcher Branche das Unternehmen tätig ist“, so Vogler weiter. Auf der firmeneigenen Website bietet der Hersteller mittlerweile einen Konfigurator an, der die Auswahl der notwendigen Komponenten für das kompakte Elam Start erleichtert.

In der Regel besteht ein System aus der Assistenzsoftware, die auf einem All-in-One-PC angezeigt wird, einem 2D-Scanner sowie Pick-to-Light-Fachanzeigen. Bei Bedarf ist auch eine Schrauber- und Druckeranbindung möglich. Elam Start kann für bis zu drei vernetzte Handarbeitsplätze verwendet werden. Da hier das Baukastenprinzip zum Tragen kommt, lässt sich das System auch jederzeit zu kompletten Verbundanlagen aufrüsten und zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität aus.

Installation des Assistenzsystems erfolgte mit hohem Eigenanteil

Die hohe Flexibilität und die verhältnismäßig niedrigen Anschaffungskosten waren die entscheidenden Argumente, die Djordjevic und seine Kollegen von dem Ansatz überzeugten, den Armbruster Engineering verfolgte. Fluitronics wählte deshalb zunächst das Elam Start Paket für jeweils drei Handarbeitsplätze bei der Montage und Bestückung im Bereich der Ventilblöcke sowie ein Assistenzsystem in der Verpackung. Vor der Installation wurden Djordjevic sowie ein Kollege bei Armbruster Engineering vor Ort geschult, um das System selbst einrichten zu können. „Dazu war es lediglich notwendig, die Schrauber- und PC-Aufhängungen sowie die Haltevorrichtungen zu montieren“, erklärt Djordjevic. „Außerdem nahmen wir die Verkabelung vor.“ Das praktisch veranlagte Team führte die Installation des Systems ohne Probleme durch. So konnte dieses schnell und einfach nach den eigenen Wünschen aufgebaut werden.

Zusätzlich zur Hardware-Schulung, die unter anderem die Einrichtung des Scanners und der Pick-to-Light-Fachanzeigen umfasste, erhielten die Mitarbeiter eine Software-Schulung, um die Montageanleitungen für das Assistenzsystem aufzubereiten. In der Software sind dafür Masken hinterlegt, die Schritt für Schritt durch die Erstellung von neuen Montageanleitungen führen; dafür sind keinerlei spezielle Programmierkenntnisse notwendig. Treten dennoch Probleme auf, steht bei Armbruster Engineering jederzeit telefonisch ein fachkundiger Mitarbeiter zur Verfügung, der auch Fernwartungen durchführen kann.

Schnelle Einweisung neuer Mitarbeiter garantiert flüssige Montageabläufe

Von der Installation bis zur Inbetriebnahme dauerte es lediglich zwei Wochen. Die Montage wird nun an drei Stationen vollständig mit Elam Start unterstützt; des Weiteren wird der Materialfluss der zu montierenden Teile damit gesteuert. Während vorher jeder Mitarbeiter über ein umfassendes Know-how der notwendigen Bauteile verfügen musste, um einen möglichst flüssigen Montageablauf zu garantieren, können neue Mitarbeiter nun innerhalb von fünf Minuten eingelernt werden – selbst ohne Vorkenntnisse über die einzelnen Komponenten. Inzwischen haben sich auch Djordjevic und seine Kollegen intensiv eingearbeitet – zwei weitere Mitarbeiter wurden „on the job“ in das Elam-System eingewiesen und sind in der Lage, Änderungen in bestehenden Systemen vorzunehmen und einfache Abläufe selbst zu erstellen.

Für die Montage und Bestückung stehen nun digitale, selbst erstellte Arbeitsanweisungen zur Verfügung, die die einzelnen Prozessschritte aufzeigen und sich innerhalb kürzester Zeit mittels Software anlegen lassen. Zur weiteren Unterstützung wird dem Werker nach dem Scannen mittels Bild, Text und dem Pick-to-Light-System genau angezeigt, in welchem Fach die jeweils benötigten Komponenten bereitgestellt werden – Montagefehler, etwa weil das falsche Teil eingebaut wurde, können so mit großer Sicherheit ausgeschlossen werden. Die dafür notwendigen Anleitungen können innerhalb von drei bis vier Tagen erstellt werden. Dafür hat sich Djordjevic ein eigenes, effizient funktionierendes System erarbeitet. Zudem zeichnet sich das System durch eine gute Rückverfolgbarkeit aus, was den Kunden eine hohe Transparenz bescheinigt. „Zufälligerweise hatten wir an dem Tag, an dem wir das erste Produkt mithilfe des Assistenzsystems montiert hatten, Besuch von einem neuen Großkunden. Dieser zeigte sich davon sehr beeindruckt“, berichtet Djordjevic.

Enge Zusammenarbeit für ständige Erweiterungen des Systems

Auch die Mitarbeiter sind von dem System überzeugt. „Mit Elam Start sind wir in der Lage, Anpassungen eigenständig durchzuführen. Dafür müssen wir keine Produktionsstillstände in Kauf nehmen“, so Djordjevic weiter. „Selbst bei ständigen Wechseln in der Produktion – mittlerweile werden etwa 15 verschiedene Produkte auf der Montagelinie mit Hilfe von Elam hergestellt – erfolgen die Übergänge fast fließend ohne lange Anlaufzeiten.“ Djordjevic und seine Kollegen sind mit großem Engagement dabei, das System an die Produktion anzupassen. Dabei arbeiten sie auch eng mit Armbruster Engineering zusammen. Im nächsten Schritt sollen weitere Prozesse automatisiert werden. Dazu wird das Web-IO-Modul des Systems integriert – dieses lässt sich zur Anbindung von digitalen Signalen nutzen. „Heute ist es notwendig, innerbetriebliche Prozesse ständig zu verbessern, um wettbewerbsfähig zu bleiben und auf dem Markt bestehen zu können. Mit Elam haben wir ein wertvolles Tool entdeckt, um unsere Produktion Schritt für Schritt kostengünstig zu automatisieren und zu optimieren“, resümiert Djordjevic.


Die Fluitronics GmbH wurde im Jahr 1952 als Luftfahrttechnik GmbH in Düsseldorf gegründet. Im Jahr 2000 folgte die Gründung der Fluitronics Group Europe. Das Unternehmen, dessen Firmenzentrale sich seit 2008 in Krefeld befindet, entwickelt und produziert als Systemintegrator in enger Zusammenarbeit mit Kunden einbaufertige Lösungen im Bereich der elektrohydraulischen Antriebe und Steuerungen, zum Beispiel Steuerblöcke, Hydraulikmotoren, Aggregate, Ventile, Pumpen und Schwenkantriebe. Kunden sind unter anderem Hersteller von
Bau- und Landmaschinen, aus dem Kommunaltechnikbereich, dem Recycling sowie dem Bergbau. Das Unternehmen beschäftigt mittlerweile 85 Mitarbeiter.

www.fluitronics.com


Die Armbruster Engineering GmbH & Co. KG mit Sitz in Bremen wurde 1994 von Diplom-Ingenieur Norbert Armbruster gegründet. Zuvor hatte der Gründer langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung von automatischen Montageanlagen gesammelt und den hohen Bedarf für manuelle Lösungen auf dem Markt erkannt. Mit der Entwicklung von Elam (Elektronische Linienanbindung von Montageanlagen) gelang es dem jungen Unternehmen ein System zu entwickeln, das sich einfach und individuell an die unterschiedlichen Anforderungen in Produktionsbetrieben anpassen lässt und die Fehlerquote sowie Suchzeiten erheblich verkürzt – unabhängig von der Branche. Schwerpunktmäßig vertreibt Armbruster Engineering seine Produkte im deutschsprachigen Raum, beliefert Kunden jedoch auch weltweit, zum Beispiel in China, Japan und den USA. Das Unternehmen beschäftigt in der Zentrale in Bremen sowie am Standort in Kassel insgesamt circa 30 Mitarbeiter.

www.armbruster.de

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