Servicerobotik Von der fixen „Straßenbahn“zum flexiblen Transportroboter

Um der steigenden Variantenvielfalt im Bereich der Montage und Produktion habhaft zu werden, müssen neue Produktionsmodelle her, die nicht nur den Status quo optimieren, sondern zudem auch die strategische Planung miteinbeziehen. Flexible Transportroboter sollen sich genau diesem Problem stellen können.

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Steigende Variantenvielfalt und variable Losgrößen sind heute die Anforderungen beinahe jedes Unternehmens, welches im Bereich der Montage und Produktion beheimatet ist. Dem zu begegnen ist nicht nur eine operative Optimierung des Bestehenden, sondern beginnt in den Unternehmen in der strategischen und ganzheitlichen Planung. Die für die Umsetzung der Strategie Verantwortlichen stellt dies vor neue Herausforderungen. Konzepte müssen erdacht werden und Forschungsinstitute greifen die Gedanken auf, um neue Produktionsmodelle zu entwickeln, woraus Schlagworte wie Industrie 4.0 resultieren.

Größte Herausforderung: Verkettung der Produktionseinheiten

Die Verfügbarkeit wendiger und flexibler Transportroboter ist ein elementarer Baustein, dieser Problematik zu begegnen. Denn eines der größten Hemmnisse war bisher, nebst der Steuerung der gesamten Abläufe, die Verkettung der einzelnen Produktionseinheiten. Die bisher zur Verfügung stehenden Techniken stoßen für diese Aufgabenstellungen an ihre Grenzen, da sie in Prozesse fix integriert sind. Dennoch müssen sie nicht prinzipiell ersetzt, sondern lediglich auf ihren anwendungsoptimierten Einsatz beschränkt werden. So eignen sich Rollenbahnen als Übergabestationen zum Transportroboter und zur Verkettung auf kurzen gleichbleibenden Wegen.

Lange Strecken wie zum Beispiel zum Warenein- und -ausgang eignen sich insbesondere für den Einsatz von großen FTS mit fixer Spur, Routenzügen, Rollenbahnen oder Staplern. Also Lösungen für alles, was auf den „Freeways“ außerhalb der Produktion transportiert werden muss.

Installierte Verkettung vergleichbar mit einer „Straßenbahn“

Stellen Sie sich nun beispielsweise vor, Sie sind Hersteller von Getrieben und haben eine Linie in welcher Zahnräder gefertigt werden. In der Produktion ist eine Verkettung installiert, welche man sich als „Straßenbahn“ vorstellen können. Diese fährt entlang einer fixen Linie die Stationen ab und verbindet sie miteinander (Bild 1).

Von der Straßenbahn aus werden nun der Fräsmaschine die Rohteile zugeführt. Fertigteile werden mitgenommen und an der nächsten Station abgegeben. Dieser Vorgang wiederholt sich über alle Fertigungsschritte hinweg, bis am Ende der Kette das fertige Zahnrad vorliegt. Eine saubere Lösung. Jedoch nur auf den ersten Blick. Denn schon die einfache Forderung, die Kapazität zu erhöhen, erfordert unter Umständen eine komplette Neuplanung. Insbesondere dann, wenn die Effizienz gleichwohl erhalten bleiben soll. Es besteht nun die Möglichkeit eine zweite Linie aufzubauen oder neue Maschinen in die bestehende Linie zu integrieren.

Die Entscheidung zum Aufbau einer zweiten Linie kann jedoch erst getroffen werden, wenn danach auch die Auslastung entsprechend gegeben ist. Andernfalls führt es zu Überkapazitäten und zudem zu einem doppelt so hohen Platzbedarf.

Umbau der Produktionsflächeführt zu Produktionsausfällen

Die zweite Möglichkeit, weitere Maschinen in die Linie zu integrieren führt zum gewünschten Output. Die notwendige Anpassung hierfür, könnte jedoch der Umbau der gesamten Produktionsfläche sein, was wiederum zu Produktionsausfällen führt.

Die „Straßenbahn“ müsste in beiden Fällen ebenfalls einer kompletten Streckenänderung und Neuplanung unterworfen werden. Im schlimmsten Fall stünde eine Neuanschaffung an (Bild 2).

Am Ende all dieser Maßnahmen würde das Ziel eventuell erreicht, aber mit erheblichem Aufwand und vor allem mit den gleichen starren Grundprinzipien wie schon zuvor. Passt dies zu der zuvor definierten Strategie? Wahrscheinlich eher nicht. Immer mehr Unternehmen kommen genau zu diesem Schluss und suchen nach passenden Lösungen, um den starren Strukturen entgegen zu wirken. Was wäre wenn wir die Produktionsfläche komplett neu strukturieren und die Maschinen nicht in Linien anordnen, sondern in der Fläche als „Feld“ aufbauen, sodass bei notwendiger Gassenbreite für die Transportroboter, das Optimum der Fläche genutzt wird?

Mit dem Einsatz flexibler Transportroboter können Maschinen in beliebiger Reihenfolge aufgestellt werden. Dieses Prinzip kann am ehesten mit einem Taxi verglichen werden. Die Abbildung verdeutlicht, wie die Maschinen konkret aufgestellt werden können und welcher Raumgewinn daraus resultiert. Gleichzeitig können bei Kapazitätsschwankungen Maschinen mit integriert oder auch in andere Prozesse eingebunden werden. Zudem können weitere Transportroboter integriert werden, ohne dass sich diese in ihrer Auftragsausführung behindern (Bild 3 & 4).

Als Übergabestationen an den Maschinen kommen unterschiedliche und auf das Transportgut angepasste Systeme zum Einsatz. Genau diese Tatsache, dass es zu den Verkettungen zusätzlich auch um unterschiedliche Ladungsträger gehen kann, erfordert die Flexibilität nicht nur in Bezug auf Fahrwege, sondern auch in Bezug auf die mögliche Lastaufnahme.

Transportroboter ist nachAuftragserfüllung wieder verfügbar

Der intelligente Transportroboter weiß aus der Planung heraus, welches Lastaufnahmemodul für den jeweiligen Transport benötigt wird. An sogenannten Modulwechselstationen wechselt der Transportroboter automatisch auf das in der Planung vorgesehene Lastaufnahmemodul, führt den Auftrag aus und steht anschließend wieder zur Verfügung. Egal welche Aufgabe als nächstes ansteht (Bild 5). Soll eine Umsetzung der Strategie mit dem Transportroboter erfolgen, so darf bei der Anschaffung nicht nur der direkte Vergleich mit herkömmlichen Systemen stattfinden. Stattdessen müssen die Umbaukosten, notwendige Anschaffungen und der Raumbedarf bei einer Änderung der Stückzahlen oder des Teilespektrums mit in die Überlegungen einfließen. Erst dann kann ein Vergleich zwischen den unterschiedlichen Strategien erfolgen. Aus unserer Erfahrung mit den Transportrobotern sind es häufig genau die Firmen, welche zu den Marktführern gehören, die auf eine solche Strategie setzen. MM

* Andreas Drost ist Geschäftsführer der MT Robot AG in CH-4222 Zwingen, Tel. (00 41 61) 7 75 20 20, a.drost@mt-robot.com

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