Aufbau und Optimierung IT-gestützter Produktionsprozesse + Industrie 4.0 + Internet der Dinge

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ABB steht für Sicherheit, höchste Qualität und eine nachhaltige Zukunft. Dieser Firmenphilosophie folgend automatisiert das Technologieunternehmen bis 2023 die innerbetriebliche Transportlogistik seiner Produktion in Ratingen. In einer ersten Ausbaustufe optimiert ABB den Transport von gasisolierten Mittelspannungsschaltanlagen durch fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) von Safelog.

ABB gehört zu den weltweit führenden Technologieunternehmen. In mehr als 100 Ländern arbeiten rund 110.000 Mitarbeiter in den vier Geschäftsbereichen Robotik und Fertigungsautomation, Antriebstechnik, Elektrifizierung sowie Prozessautomation. Der Produktionsstandort in Ratingen gehört zu den größten in Deutschland. Hier produzieren über 1.200 Angestellte unter anderem gasisolierte Schaltanlagen, Vakuumschaltkammern sowie digitale Steuerungs- und Schutztechnik für den Mittelspannungsbereich. Nun sollen fahrerlose Transportroboter für effizientere und schlankere Prozesse sorgen.

Die Besonderheit des Werks in Ratingen: Neben dem Seriengeschäft mit gasisolierten Mittelspannungsschaltanlagen werden auch kundenindividuelle Lösungen hergestellt. Dadurch ist die Stückzahl sowie die Wiederholbarkeit verhältnismäßig hoch. Da gasisolierte Mittelspannungsschaltanlagen zur wirtschaftlichen und sicheren Energieverteilung in Mittelspannungsnetzen eingesetzt werden, ist eine permanente Nachfrage vorhanden. Die Qualitätsanforderungen sind dabei hoch, da ein Ausfall einer solchen Anlage zum Stillstand eines ganzen Betriebs oder Wohnblocks führen kann.

Im Zuge ihrer Zukunftsstrategie für 2025 richtet die ABB AG die Fertigung in Ratingen stufenweise neu aus. Dabei sollte unter anderem der Materialfluss zwischen den Arbeitsstationen innerhalb der Endmontage automatisiert werden. Bei der Entscheidung, die etablierten Fertigungsprozesse technologisch auf den neusten Stand zu bringen, standen Sicherheit sowie Ergonomie am Arbeitsplatz im Vordergrund. Weitere wichtige Faktoren waren die Verbesserung, Leistungssteigerung sowie Kostensenkung der innerbetrieblichen Logistik.

ABB verfügt bei der Herstellung der komplexen Mittelspannungsschaltanlagen durch einen gerichteten Materialfluss über eine hohe operative Leistungsfähigkeit. Die Produktion der kundenspezifischen Anlagen von der Vorfertigung über die Endmontage bis hin zur Qualitätsprüfung benötigt aufgrund einer Reihenfertigung nur wenige Tage. Nachdem die Gehäuse der Schaltanlagen in der Vorfertigung hergestellt wurden, übernahmen in der Endmontage sowie der Qualitätsprüfung bisher die Werker mit einem Handhubwagen den Transport zwischen den Arbeitsstationen. „Eine besondere Herausforderung des Projekts bei ABB waren das Gewicht sowie die Größe der Schaltanlagen“, berichtet Maximilian Scherbauer, Projektleiter der Safelog GmbH. „Einzelne Schaltanlagen können bis zu 1.500 kg wiegen und eine Höhe von bis zu zwei Metern erreichen.“ Mit diesen Maßen wird selbst ein kurzer Transportweg schnell zum Risiko für die Sicherheit und Ergonomie am Arbeitsplatz. Weiterhin kostete der schwere Transport die Monteure immer wertvolle Arbeitszeit.

Um die Sicherheit und Effizienz der Transporte zu erhöhen, plante ABB eine Automatisierung der manuellen Transportprozesse mithilfe von fahrerlosen Transportsystemen. Dabei sollte die Kapazität des FTS so ausgelegt sein, dass es auch zukünftig eine steigende Nachfrage bewältigen kann. Für die Planung und Umsetzung suchte ABB nach einem strategischen Partner. Nach ausgiebigen Recherchen fiel die Wahl auf Safelog. „Das kompetente sowie professionelle Auftreten vor Ort, gepaart mit einer hohen Lieferbereitschaft und einem technisch ausgereiften Produkt, hat zu unserer Entscheidung für das Unternehmen aus Markt Schwaben geführt“, so Maximilian Gersch, Projektleiter bei ABB. Ein weiterer Pluspunkt war die Safelog-Software IntelliAgent. Durch Schwarmintelligenz der mobilen Transportroboter ermöglicht diese eine direkte Inbetriebnahme und Einbindung der AGVs in die bestehenden Produktionsabläufe ohne einen kostenintensiven übergeordneten Leitstand.

In gemeinsamen Vor-Ort-Terminen in Ratingen und Online-Workshops erarbeiteten die Projektteams von Safelog und ABB ein detailliertes Vorgehen für die Umsetzung. „Für die Automatisierung der Transportaufgaben in der Endmontage haben wir ABB den Einsatz von zwei AGVs des Typs L1 empfohlen“, erläutert Scherbauer. Nach der Lieferung erfolgten eine mehrwöchige Inbetriebnahme sowie eine Testphase für das System. Im Anschluss daran waren die Transportroboter vollkommen in die täglichen Produktionsabläufe integriert.

Beim neu implementierten Automationsprozess ordnet ein Werker bereits zu Beginn der Fertigung einer Mittelspannungsschaltanlage einen Barcode mit einer Seriennummer zu. Über diese Kennzeichnung lässt sich jede Schaltanlage jederzeit eindeutig identifizieren. Nachdem die Schaltanlagen im Anschluss an die Vormontage auf Transporthilfsmitteln platziert wurden, nehmen die mobilen Transportroboter diese auf und bringen sie zu den Arbeitsstationen oder Pufferstellplätzen. Die Mitarbeiter an diesen Stationen fordern die Anlage über den Barcode und die Seriennummer zur Bearbeitung an oder wählen den Zielort des Weitertransports aus. „Neben dem Gewicht der Schaltanlagen war die Komplexität des Streckennetzes eine der größten Herausforderungen bei der Projektumsetzung bei ABB“, berichtet Scherbauer. „Das Streckennetz der mobilen Transportroboter in der Endmontage umfasst über 30 Ziele, die durch mehr als 850 verschiedene Routen miteinander verbunden sind.“ Die einzelnen Zielprozesse sind dabei Dichteprüfkabine, Antriebsmontage, Widerstandsmessung und Reparaturstation.

Wird eine Anlage nicht direkt weiterbearbeitet, kann sie auf Pufferplätzen bis zur nächsten Anforderung zwischengelagert werden. Sind alle Arbeitsschritte absolviert, schleust der Werker die Anlage aus und informiert die nachgeordneten Abteilungen Endabnahme, Verpackung und Versand über den neuen Status.

Die Fahrauftragsannahme des fahrerlosen Transportsystems erfolgt nach festgelegten Prioritäten – Arbeitsstationen, die die Ausbringung der Fertigung beeinflussen, werden auch zuerst bedient. Nach Abschluss der Arbeiten an der Anlage wählt der Mitarbeiter einen neuen Zielort. Der direkte Transport zwischen Arbeitsstationen ist dabei nicht möglich. Die Anlage lässt sich lediglich zurück in den Puffer oder zur Abgabeposition senden. Das System arbeitet nach dem Pull-Prinzip. Alle Bewegungen der einzelnen Schaltanlagen werden in der Datenbank festgehalten. So lässt sich immer nachvollziehen, wo sich eine Anlage gerade befindet. Auch ist ersichtlich, welche Stationen gerade blockiert sind. Diese Prozesse werden von der Safelog-Software IntelliAgent geleitet. Dadurch und durch den gerichteten Materialfluss entsteht eine bessere Übersicht über die gesamte Fertigung.

Außer durch die technische Umsetzung überzeugte Safelog auch durch großes Expertenwissen bei strategischen und operativen Fragestellungen. Das Projektteam aus Markt Schwaben ist für ABB zu jeder Zeit erreichbar und reagiert schnell und lösungsorientiert auf neue Herausforderungen. Diese gute Kooperation weiß Gersch zu schätzen: „Wir empfinden es als sehr positiv, dass wir mit unseren festen Ansprechpartnern von Safelog nicht nur fachlich, sondern auch auf persönlicher Ebene sehr gut zusammenarbeiten.“

Durch die Automatisierung der Intralogistik mithilfe der mobilen Transportroboter von Safelog haben sich die Arbeitssicherheit und die Ergonomie für die Mitarbeiter deutlich erhöht. Außerdem konnte ABB seinen gerichteten Materialfluss weiter optimieren und kann diesen jetzt transparent auswerten. Anstatt wertvolle Arbeitszeit mit Transportaufgaben zu verbringen, können sich die Monteure auf wertschöpfende Tätigkeiten konzentrieren. Der Automatisierungsgrad des Werks und die digitale Reife sind deutlich gestiegen.

Durch die Zusammenarbeit mit Safelog ist ABB in seinem Vorhaben bestärkt, das Potenzial von AGVs auch für die Intralogistik in anderen Bereichen zu nutzen. Aktuell sind weitere Ausbaustufen bis 2025 in der Planung oder bereits in der Umsetzung. Das System soll nach Angaben von ABB in Richtung Anlagentransport und Materialversorgung kontinuierlich weiterentwickelt und ausgebaut werden. Scherbauer sieht diesen Aufgaben voller Elan entgegen: „Das Projekt mit der ABB AG enthält bis 2025 noch einige aufregende Neuerungen. Wir freuen uns auf eine weiter erfolgreiche Zusammenarbeit in den kommenden Jahren.“

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