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Ausgabe 04/2017, 21.04.2017

Automatisierung als Überlebensstrategie

Als die Gressel AG 2007 entschied, in ein Palettensystem von Fastems zu investieren, war es eine mutige Entscheidung. Aus heutiger Sicht war es eine alternativlose Investition, die das Unternehmen in die Lage versetzt, am Werkplatz Schweiz wettbewerbsfähig mit hoher Fertigungstiefe zu produzieren. Ein Lehrstück über die Notwendigkeit sinnvoller Automatisierungsstrategien.

Autor: Wolfgang Pittrich

Jörg Maier ist Pragmatiker. Als im Gespräch die Frage nach dem Return-on-invest des Fastems-Palettensystems gestellt wird, antwortet er ohne zu zögern: «Das ist aufgrund der Krise 2008/2009 nicht so eingetreten wie geplant. Aber heute würde sich die Frage gar nicht mehr stellen. Denn ohne diesen Invest in die vollautomatisierte Fertigung könnten wir in der Schweiz nicht mehr wirtschaftlich produzieren.»

Doch der Reihe nach. Die Gressel AG mit Sitz in Aadorf ist Spezialist für Werkstückspannlösungen mit Schwerpunkt auf Zentrisch-, Einfach-, Doppel- und Mehrfachspannstöcke, auch für komplexe Anwendungen. Seit 2014 gehört das Unternehmen zum Schunk-Konzern. Vor zehn Jahren, 2007, entschieden die Verantwortlichen bei Gressel die Fertigung der Spannmittel zu automatisieren. Für die damalige Zeit ein eher ungewöhnlicher Schritt.

Das Wachstumsziel des Unternehmens, erinnert sich Jörg Maier, liess allerdings kaum Raum für eine Alternative. Auch deshalb, weil man zu dieser Zeit bereits schneller wuchs als geplant. Rettungsanker war schliesslich der Invest in ein Multi-Level-System «MLS-MD» (Medium Duty) des finnischen Herstellers Fastems mit einer Nennlast von 1500 kg/Palette. Eine Besonderheit des Systems ist, dass das Regalbediengerät sowohl Werkstück- wie auch Materialpaletten befördert. Dazu stehen 76 Maschinenpaletten 500 × 500 mm mit 1000 kg Zuladung zur Verfügung. Ausserdem kann die Anlage noch 500 Europaletten mit einem zulässigen Gesamtgewicht zwischen 750 und 1000 kg aus- und einlagern. Die Transportkapazität beträgt 65 Einzeltransporte/h.

Angedockt wurden im ersten Schritt 2008 zwei horizontale Heckert-BAZ, ein «CWK 50» und eine «HEC 500 Athletic». 2012 erfolgte die Erweiterung durch eine zweite HEC 500 Athletic. Seit Anfang Jahr komplettiert eine weitere HEC 500 Athletic das vor zehn Jahren geplante Quartett. Die Anlage läuft rund um die Uhr von Montag 5:00 bis Samstag etwa 20:00 Uhr. Bei der Erstellung des Pflichtenhefts vor zehn Jahren wurde eine durchschnittliche Spindellaufzeit/Maschine von 6000 h/a als Ziel definiert. Ein deutlicher Sprung von den bis dato erreichten 5000 h Spindellaufzeit. Diese Vorgabe gilt heute noch und wird mittlerweile von einer Maschine erfüllt. «Die anderen Anlagen», sagt Jörg Maier, «laufen zwischen 5000 und 6000 Stunden im Jahr.»

Bemerkung am Rande: Mehr als 6000 h jährliche Maschinenlaufzeit können in der Schweiz nur schwer realisiert werden. Denn die Ruhezeiten am Samstag und am Sonntag sind dem Gesetzgeber geschuldet, der in dieser Zeit Beschäftigung nur unter hohen Auflagen zulässt.

Insgesamt sind acht Bediener, verteilt auf zwei Schichten, für die Fastems-Lösung und die Heckert-Zentren zuständig. Interessant ist in diesem Zusammenhang das Verhältnis von gemeldeten Maschinenstunden zu anwesenden Mitarbeiterstunden. Dieser Quotient kann als Ausdruck der Anlagenproduktivität dienen: je höher, desto produktiver. Seit 2011 steigt die Zahl kontinuierlich an. Wobei Jörg Maier ausdrücklich betont: «Die Automatisierungslösungen bei uns im Hause sind keine Jobkiller. Im Gegenteil: Wir konnten voriges Jahr sogar acht neue Stellen schaffen.» Fakt ist, dass bei gleicher Belegschaft der Output deutlich gesteigert wurde. Damit wurde ein ganz elementares Ziel erreicht, das man sich bei der Einführung gesetzt hatte.

Ganz wichtig in diesem Zusammenhang war die vorausschauende Planung. Denn bei den ersten Investitionsüberlegungen lautete eine grundlegende Frage, ob man das System gleich auf vier Bearbeitungszentren auslegen sollte, obwohl bis dato nur eines in Betrieb und das zweite in Planung war. Letztendlich orderte man 2007 ein Palettensystem mit 36,8 m Länge, 4,7 m Breite und 10,2 m Höhe, um in der Endausbaustufe vier Bearbeitungszentren bestücken zu können.

Eine Vorgehensweise, die für Matti Kangas keine Seltenheit ist. Der Verkaufsleiter Schweiz der deutschen Fastems Systems GmbH hat deshalb einen wichtigen Tipp parat: «Das System ist eigentlich beliebig erweiterbar. Man muss nur dafür sorgen, dass ausreichend Belade- und Material­stationen integriert werden können.»

Bei Gressel ist genau dieser Fall vor Kurzem eingetreten: Für das im Januar installierte vierte Heckert-BAZ musste eine dritte Beladeeinheit ergänzt werden, was aufgrund der klugen Investition vor zehn Jahren ohne Problem möglich war. Eine durchdachte Planung, so die Erfahrung von Matti Kangas, reduziert zudem die Einfahrzeiten, da die Maschinen einfacher integriert werden können.

Das Ziel, die Spindellaufzeiten aller Maschinen auf das 6000-Stunden-Niveau zu heben, steht immer noch im Raum. Eine Herausforderung ist, die Maschinenlaufzeiten pro Aufspannung so mit den Bewegungssequenzen des Regalbediengerätes zu koordinieren, dass keine Stillstandszeiten bei den Maschinen entstehen. «Die Kombination von Maschinen- und Materialpaletten in einem System ist sehr speziell», sagt Jörg Maier dazu. «Es war anspruchsvoll, dieses Zusammenspiel optimal zu organisieren.»

Mit dem «Manufacturing Management System» (MMS) von Fastems steht dafür eine sehr leistungsfähige Prozesssteuerung zur Verfügung, wie Matti Kangas bemerkt: «Das System ist in der Lage, automatisch eine Produktion zu planen oder umzuplanen. Zudem läuft die komplette Werkzeug- und NC-Programm-Verwaltung über das MMS.» Ausserdem steuert das System bei Gressel die gesamte Arbeitsvorbereitung bis hin zur Bereitstellung der Arbeitspläne für die Bediener.

Die Prozesssteuerung des Palettensystems ist gleichzeitig für die Produktionsplanung, -terminierung und -überwachung zuständig. «Nur durch diese Bündelung der Informationen», weiss Matti Kangas, «schafft man es, die Maschinenlaufzeiten auf ein optimales Niveau zu heben.» Alles richtig, meint Jörg Maier, aber trotzdem hätte er sich ein wenig mehr Unterstützung erhofft: «Was in der Planungsphase ein bisschen gefehlt hat, war ein Hinweis in Richtung Systembelegung. Da mussten wir tagelang an Fahrzeiten, Beschleunigungen oder Be- und Entladezeiten hin- und herrechnen.» Und immer noch ist Luft nach oben. Aktuell arbeiten die Spezialisten bei Gressel daran, die Laufzeiten der Maschinenpaletten zu erhöhen. «Das bringt mehr Ruhe und erhöht die Produktivität», ist sich Jörg Maier sicher.

Apropos Produktivität. Bei Gressel verlässt man sich nicht alleine auf Fastems, wenn es um die Automatisierung von Fertigungsprozessen geht. Mittlerweile sind zwei weitere Automatisierungsvarianten im Einsatz. Dahinter steckt die einfache, aber laut Jörg Maier sehr wichtige Erkenntnis: «Automatisierung ist abhängig vom Teilespektrum, der Stückzahl und der Losgrösse.»

Für die Bearbeitung hoher Stückzahlen und eher kleinerer Teile bis 7 kg hat man sich für eine Roboter­direktbeladung entschieden. So wird eine 5-achsige DMG Mori «Milltap700» mit einem Fanuc-Roboter bestückt. Eine weitere Lösung ist zusammen mit Bachmann Engineering an einem 3-achsigen Vertikalzentrum von Okuma umgesetzt worden. Basis ist ein Roboter von Universal Robots. Zielvorgabe bei diesen Maschinen ist eine Laufzeit von 20 h/Tag.

Automatisierter Werkstückspeicher verdoppelt Teileausstoss

Für Wiederholteile im mittleren Losgrössenbereich und bei ähnlichen Teilefamilien wählte Gressel die Lösung mit dem eigenen Werkstückspeichersystem «P 60» zum Be- und Entladen eines Awea- und Toyoda-BAZ. So kann eine Maschinenlaufzeit von rund 14 Stunden pro Tag und Maschine erreicht werden, obwohl nur ein Bediener einschichtig anwesend ist. Im Vergleich zur konventionellen manuellen Beschickung konnte mit dieser Lösung der Teileausstoss um über 100 Prozent gesteigert werden. Ein weiterer Vorteil ist der schnelle Werkstückumschlag, da hier Bearbeitungszeiten von 8 bis 15 min/Werkstück die Regel sind.

Mittelpunkt der Automatisierungsbestrebungen bei Gressel ist und bleibt die Fastems-Anlage. «Das ist wie ein Umstieg von einem Golf in einen Ferrari», beschreibt Jörg Maier das Gefühl, mit dem Multi-Level-System zu arbeiten. Und was passiert, wenn der Ferrari mal in der Nacht liegenbleibt? Hier meldet sich wieder der Maiersche Pragmatismus: «Wir könnten diesen Unterbruch mit einer Benachrichtigung aufs Smartphone lösen. Aber laut Vorschrift müssten dann zwei Bediener anreisen. Da lassen wir die Maschine lieber ein paar Stunden stehen. Das ist wirtschaftlicher.»

Gressel AG
8355 Aadorf, Tel. 052 368 16 16
info@gressel.ch

Fastems Systems GmbH
DE-47661 Issum, Tel. +49 2835 92 44-0
info.fastems@fastems.com



Fastems-System MLS-MD: Ziel ist eine Laufzeit von 6000 Stunden/Maschine/Jahr in der unbemannten Schicht. (Bilder: TR)


Das Regalbediengerät ist Herr über insgesamt 576 Paletten.


Jörg Maier, Gressel (rechts), mit Matti Kangas, Fastems, hat eine recht eindeutige Meinung zur Automatisierung als vermeintlicher Jobkiller: «Wir konnten letztes Jahr acht neue Stellen schaffen.»

Palettenlösung von Fastems bei Gressel

Typ Multi Level System MLS-MD

Dimension 36,8 × 4,7 × 10,2 m (L × B × H)

Kapazität:

Maschinenpalette 500 × 500mm 76 Stück

Europalette 1200 × 800mm 500 Stück

Transportkapazität 65 Einzeltransporte/h

Laufzeit Maschinenstunden 6000/Jahr (geplant)

angebundene Maschinen: 3 × StarragHeckert HEC 500,

1 × StarragHeckert CWK 500

Anlagensteuerung MMS von Fastems