Mobile Roboter optimieren die Produktionslogistik

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In der italienischen Fabrik des Werkzeugherstellers Dewalt werden zwei mobile Transportroboter von Mobile Industrial Robots zum Werkzeug für die Produktionslogistik: Mit einem Aufsatzmodul automatisieren sie die Transportabläufe für die Montage von Abbruchhämmern und kommunizieren dabei mit der robotergesteuerten Montagezelle.

Mobile Roboter im Einsatz: Bohren, sägen, hämmern: Die Industrie-Elektrowerkzeuge von Dewalt Industrial Tools dürfen in der Grundausstattung professioneller Handwerker nicht fehlen. Das Unternehmen ist Teil der amerikanischen Stanley Black & Decker Corporation. Im italienischen Werk in Corciano stellen 250 Mitarbeitende Elektrowerkzeuge für die Holzbearbeitung und Abbruchhämmer her. Neben der Endmontage werden im Werk auch wichtige Werkzeugbauteile wie Elektromotoren, notwendige Anker und Statoren entwickelt.

Mobile Roboter in der Produktion

Getrieben von den Lean-Prinzipien legt der Hersteller großen Wert auf Innovationen innerhalb der eigenen Produktionsabläufe: So entschied sich das Werk für die Schaffung einer Industrie-4.0-Montagelinie. Hier kommen neben mehreren Industrierobotern auch zwei autonome mobile Roboter (AMR) des Typen MIR200 von Mobile Industrial Robots zum Einsatz. Diese sind mit einem speziellen Modul ausgestattet, das ihnen die Interaktion mit der robotergesteuerten Montagezelle ermöglicht.

Zum Zusammenbau der Abbruchhämmer werden entlang der Produktionslinie 180 Kilogramm schwere Werkstückträger mit den passenden Bausätzen transportiert. Diese enthalten alle nötigen Einzelteile, die mit einer individuellen ID gekennzeichnet sind. Der Transport der Montageteile wurde bisher manuell durchgeführt, kostete die Mitarbeitenden dadurch Zeit und war aufgrund des hohen Gewichts sehr anstrengend.

Inzwischen läuft der Produktionsprozess der Abbruchhämmer größtenteils automatisch ab. Nach den Vorgaben des Fertigungsmanagementsystems bereitet ein Mitarbeitender die benötigten Bauteile für die Montage vor und legt sie in die entsprechende Vorrichtung, die sich auf dem Aufsatzmodul des Roboters befindet. Damit wird der AMR zur verlängerten Werkbank. Ist der Mitarbeitende fertig, bestätigt er dies über ein Human Machine Interface (HMI). Daraufhin überprüft ein Bildverarbeitungssystem, ob die Werkstückträger vollständig befüllt und die Bauteile richtig ausgerichtet sind. Stimmt alles, wird der erste MIR200 automatisch beauftragt, die Vorrichtung von der Vorbereitungsstation zur Roboterzelle zu transportieren.

Montage erfolgt nach dem One-Piece-Flow-Verfahren

Von dort übernehmen Industrieroboter, und der Transportroboter mit einem leeren Werkstückträger fährt wieder zurück zur Vorbereitungsstation. Der Montageprozess erfolgt so nach dem One-Piece-Flow-Verfahren, indem das Produkt ohne Unterbrechung oder Zwischenlagerung in nacheinander angeordneten Arbeitsstationen bis zum fertigen Endprodukt produziert wird. Nach dem Verlassen der Roboterzelle konfiguriert ein Mitarbeitender die Elektrik des jeweiligen Hammers und beauftragt anschließend über das HMI – das mit dem Fertigungsmanagementsystem kommuniziert – den Transportvorgang des fertigen Produkts durch den zweiten Roboter zum Versand.

Der einfache Informationsaustausch zwischen den verschiedenen Systemen ermöglicht nicht nur eine schnelle Prozessabwicklung, sondern überträgt zuverlässig alle relevanten Details zu dem Werkstückträger und den entsprechenden Bauteilen. Das ermöglicht eine vollständige Rückverfolgbarkeit der Produkte. „Für die Optimierung unserer Intralogistik wollten wir unbedingt eine Lösung, die umgehend einsetzbar ist“, erklärt Stefano Baldini, Betriebsleiter bei Dewalt. „Mit MIR haben wir einen idealen Partner gefunden, um unsere gesetzten Ziele zu erreichen und eine zukunftsträchtige Montagelinie im Stil der Industrie 4.0 zu errichten.“

Mobile Roboter bewegen sich frei im Raum

Als überzeugendes Argument für den Einsatz der beiden mobilen Transportroboter galt unter anderem die autonome Navigation: „Wir konnten es uns nicht leisten, zusätzliche Infrastruktur zu errichten, die die Durchgänge für die Mitarbeitenden blockiert“, erläutert Francesca Ballerini, Prozessingenieurin und Wartungsmanagerin bei Dewalt. Im Gegensatz zu klassischen fahrerlosen Transportsystemen (FTS) benötigen die mobilen Roboter keine Schienen oder im Boden eingelassenen Magnetstreifen, sondern bewegen sich mittels Sensoren frei und sicher im Raum. Sie erkennen Menschen und Hindernisse zuverlässig und weichen diesen automatisch aus. Die hohe Flexibilität der Roboter macht sich auch an anderer Stelle bemerkbar: Dank der einfachen Programmierung kann der Mitarbeitende beim Bestücken der leeren Werkstückträger deren Ausrichtung mit dem Roboter entsprechend der Aufgabe und Ergonomie optimieren. Dadurch wird der AMR zu einer flexiblen, mobilen und ergonomischen Werkbank.

Auch der Ladevorgang der Roboter ist auf Effizienz ausgelegt: „Dank der einfachen Managementsoftware können wir die Ladestationen in der Nähe der Kommissionierstation integrieren. So ist das Laden der Roboter auch während der Arbeitsphasen möglich. Durch die verringerten Wartezeiten und den optimierten Platzbedarf kann die Einsatzzeit der AMR verlängert werden, ohne die Flotte zu vergrößern“, sagt Francesca Ballerini.

Einfache Integration

Die AMR ließen sich problemlos in das Montagekonzept bei Dewalt integrieren. „Die Anlagenbediener betrachteten den MIR200 zunächst mit einer gewissen Skepsis – was aber bei der Einführung neuer technologischer Innovationen normal ist. Nachdem sie dann erfuhren, wie einfach die AMR zu bedienen sind, änderte sich ihre Meinung schnell“, erklärt Stefano Baldini. Die Roboter nehmen dem Personal seither schwere Transporte ab und sorgen so für ein ergonomischeres Arbeiten. „Zeitaufwendige Transporttätigkeiten haben wir so weit wie möglich reduziert oder den AMR zugewiesen. So konnten wir auch Mitarbeiterkapazitäten für höherwertige Aufgaben freisetzen“, fügt Francesca Ballerini hinzu.

Die Implementierung der zwei Roboter, die mit Unterstützung des Systemintegrators K.L.A.IN Robotics umgesetzt wurde, war ein großer Erfolg: „Aufgrund ihrer Robustheit und Systemsicherheit wurden sie rasch zu einem integralen Bestandteil unserer Produktion, auf den wir heute nicht mehr verzichten möchten“, sagt Stefano Baldini. Geplant sind weitere Einsatzmöglichkeiten der Transportroboter. „Angesichts der absehbaren Amortisierung überlegen wir, unsere Flotte für die Automatisierung zweier zusätzlicher Materialströme, die eher mit einer traditionellen Nutzung des Produkts verbunden sind, zu erweitern“, erklärt Stefano Baldini abschließend. Im Gespräch ist derzeit die Einführung weiterer AMR, um beladene Paletten von den Produktionslinien zu den Versandbereichen zu transportieren und die Montagelinien über einen automatisierten Transport zwischen Lager und Produktionsbereich mit Materialien zu versorgen.

Der Autor Jörg Faber ist Sales Director DACH/Benelux bei Mobile Industrial Robots.

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