Die Automatisierung von Produktionsschritten hat in den letzten Dekaden rasante Fortschritte erlebt. Massenfertigung, optimiert auf Durchsatz und hohe Qualität, sichert die Wettbewerbsfähigkeit durch konkurrenzfähige Preise. Manuelle Fertigungsschritte an Handarbeitsplätzen wurden zunehmend reduziert: zu geringer Durchsatz, Fehlerquellen und schwankende Qualität und damit im Endeffekt zu teuer.
Doch gerade aufwendige Bauteilbestückungen sowie die Montage von komplexen Komponenten sind nur mit sehr hohem Aufwand automatisierbar. Hinzu kommt noch der Trend zu individualisierten Produkten und Losgröße 1 – dies treibt die Anlagenkosten weiter hoch. Der Mensch bleibt aber individuell und kann an Handarbeitsplätzen sehr einfach die Losgröße 1 realisieren. Handarbeitsplätze erfahren deshalb ein zunehmendes „Revival“. Umso wichtiger wird bei der manuellen Montage der Griff zu den richtigen Bauteilen und der fehlerfreie Zusammenbau. Routine und Ablenkung sind gerade bei Losgröße 1 noch fataler. Natürlich gibt es schon diverse Pick-to-Light-Lösungen, die anzeigen, welche Komponente der Werker als nächstes verwenden soll. Doch schnell ist in die falsche Kiste gegriffen, weil Bauteile ähnlich aussehen oder die Bestückungsreihenfolge wird nicht eingehalten.
Fehlerfrei durch Poka Yoke Konzept
Abhilfe schafft hier die intelligente Gestaltung des Arbeitsplatzes nach dem japanischen Poka Yoke Konzept, dem systematischen Ausschließen menschlicher Fehler. Zusammen mit Handke Industrie-Technik, dem Spezialisten für Handarbeitsplätze und Anlagenbau, hat Mitsubishi Electric einen Null-Fehler-Arbeitsplatz realisiert. Das Herzstück der Lösung bildet der Poka Yoke Controller von Mitsubishi Electric. Das individuell konfigurierbare und erweiterbare System organisiert Montage- und Kommissionierungssequenzen mithilfe unterschiedlicher Signale und physischer Barrieren wie Klappentüren.
Die intelligenten Klapptüren mit Sensorik agieren als ein zentrales Element. Sie zeigen dem Bediener immer per Lichtsignal an, in welchem Behälter das nächste zu verwendende Bauteil liegt. Nur auf diesen Behälter wird Zugriff gewährt, die anderen bleiben verschlossen. Der Mitarbeiter quittiert am Behälter gleichzeitig die Entnahme. Der Poka Yoke Controller regelt auch den fehlerfreien Nachschub von Bauteilen. Gewichtssensoren melden frühzeitig, wann der Behälter leer wird. Die rückwärtige Klappe öffnet sich für die Befüllung nur, wenn die korrekten Bauteile via Barcode-Scanner vorher quittiert werden.
Guided Operator Solutions
Der Werker am Handarbeitsplatz bekommt optional von einem Display immer angezeigt, wieviele Bauteile von einem Behälter zu entnehmen sind, welcher Arbeitsschritt wie durchgeführt werden muss. Bei individuellen Losgrößen bis hinunter zu Stückzahl eins spielt der Poka Yoke Controller über seine Software-Suite iQ Works die entsprechenden Anweisungen ein. Durch die Kommunikation mit der MES- und ERP-Lösung über Industrial Ethernet lässt sich der Durchsatz und die Ressourcenplanung in Echtzeit steuern und überwachen. Alle Sensoren werden einfach an den gängigen Rahmengestellen des Handarbeitsplatzes installiert und über vorkonfektionierte Kabel verbunden. Die Software des Poka Yoke Controller erlaubt dann eine sehr einfache Konfiguration, Programmierung und Inbetriebnahme. Das Spektrum an verwendbaren Aktoren und Sensoren ist dabei sehr groß: Lichtschranken, Drucktaster, Türmechanismen, Elektroschrauber und Barcode-Scannern. Vision Systeme kontrollieren zusätzlich jeden Arbeitsschritt des Werkes und sorgen nach dem Null-Fehler-Prinzip für eine Echtzeit-Qualitätsprüfung.
Skalierfähig und schnelles Bediener-Training
Für die fehlerfreien Handarbeitsplätze von Mitsubishi Electric und Handke Industrie-Technik spricht auch deren Skalierfähigkeit. Mit dem Poka Yoke Basis-Controller lassen sich bis zu 128 Sensoren pro Regal oder 64 Türklappen steuern. Mit steigenden Anforderungen oder Produktkomplexität ist die Erweiterung des Systems somit jederzeit möglich. Im Gegensatz zu automatisierten Montagelinien kann die Anzahl von parallelen Handarbeitsplätzen bei steigender oder auch sinkender Stückzahl kosteneffizient skaliert werden. Ein weiterer Pluspunkt der Handarbeitsplätze nach dem Poka Yoke Konzept ist das schnelle Bediener-Training und die geringen Einstiegshürden für die Werker. Damit können Unternehmen auch den stetigen Fachkräftemangel etwas abpuffern.
Integration kooperierender Robotik
Die Integration von Robotik in menschliche Arbeitsplätze gewinnt immer mehr an Bedeutung. Mitsubishi Electric bietet deshalb mit der Option Melfa SafePlus die Installation seiner Roboter am Handarbeitsplatz. Ganz ohne trennende Schutzeinrichtung reicht der Roboter die korrekten Bauteile und unterstützt aktiv den Montageprozess. Dabei kann der Melfa-Roboter mit seiner Sensorhaut sowie einer sicher reduzierten Geschwindigkeit dem Menschen nie gefährlich werden.
