Automatisierung

Aufgaben von Fördermitteln

Aufgaben von Fördermitteln Ortveränderung → Innerbetriebliche Ortsveränderung von Gütern und Personen Verteilen → Verteilung von Gütern einer Quelle auf verschiedene Senken

Kriterien für Automatisierung

Ausrüstung → vorhandene Maschinen → bestehende Hallenflächen

Zusammenwirkung bei der Automatisierung

Bei der Automatisierung wirken unterschiedlichste Bauelemente, Sensoren, Stellglieder und spezialisierte Einrichtungen zusammen, die in der Lage sind → alle Aspekte der Fertigungsoperationen zu beobachten → Entscheidungen hinsichtlich der auszuführenden Änderungen zu treffen → alle Aspekte des Betriebs zu steuern

6. Ziel der Automaitsierung

Einsparung von Stellfläche Maschinenanordnung mit direktem Materialfluss reduzieren Lagerflächen

Automatisierungsgrad in Abhängigkeit zur Art der Fertigung

Einzelfertigung → typischerweise Verwendung von Universalmaschinen und Bearbeitungszentren → hoher Anteil an menschlichem Arbeitsaufwand → sehr flexibel, hohe Teilevielfalt einfach abbildbar

7. Ziel der Automaitsierung

Erhöhen der Sicherheit für das Personal gefährliche Arbeitsbedingungen für den Menschen vermeiden

Automatisierungsgrad in Abhängigkeit zur Art der Fertigung

Fertigungsstrecken → umfassen meist mehrere Bearbeitungsschritte, die sequentiell ausgeführt werden → Teiletransport erfolgt durch feste Automatisierung → geringer Aufwand durch das Personal

Einsatzfelder der Automatisierung

Fertigungsverfahren und -operationen z.B. spanende Bearbeitung, Gießen und Formen von Kunststoffen

Automatisierungsgrad in Abhängigkeit zur Art der Fertigung

Fertigungszellen → bestehen aus Gruppen von Maschinen mit integrierter Computersteuerung → flexibler Materialfluss, oftmals mit Industrierobotern → geringer Aufwand durch das Personal

Beispielhaft Anforderungen an logistische Prozesse

In Produktions- und Distributionsbetrieben besteht die Forderung nach kurzen Durchlaufzeiten, geringen Beständen und hoher Flexibilität

1 Ziele der Automatisierung

Integration Verbinden von Fertigungsoperationen, um Produktqualität und -gleichmäßigkeit zu verbessern, Zykluszeiten zu verkürzen, Aufwand zu verringern und Arbeitskosten zu senken

Kriterien für Automatisierung

Losgröße → Anzahl der Teile pro Fertigungsauftrag

Einsatzfelder der Automatisierung

Materialfluss Transport von Werkstoffen und Teilen in verschiedene Phasen der Fertigstellung durch computergesteuerte Einrichtungen

Einsatzfelder der Automatisierung

Montage Einzeln gefertigte Teile werden automatisch zu Montagegruppen und schließlich zu Produkten montiert

Automatisierungsgrad in Abhängigkeit zur Art der Fertigung

NC-Maschinen → Verwendung numerisch gesteuerter Maschinen → immer noch mit erheblicher Bediener-Maschinen-Interaktion → Vorteile bei der Wiederholung von Vorgängen

Fahrerlose Transportsysteme Positionsbestimmung

Navigation über die Kombination aus Leitrechner+Fahrzeugsteuerung+Sensorik → Positionsbestimmung → Routenberechnung (Optimierung) anhand des vorgegebenen Ziels → Bestimmung der Soll-Fahrrichtung und Soll-Geschwindigkeit in Routenabschnitten → Feststellung der Ist - Werte: aktuelle Fahrrichtung und -geschwindigkeit und Abgleich mit Soll - Wert

Kriterien für Automatisierung

Produktionsmenge → Gesamtanzahl der Teile pro Jahr

Kriterien für Automatisierung

Produktionsrate → Anzahl der Teile, die pro Zeiteinheit hergestellt werden

Automatisierung

Prozess, Maschinen eine vorbestimmte Sequenz von Operationen mit geringem oder ohne menschlichen Eingriff ausführen zu lassen, wobei die Fertigungsprozesse durch spezialisierte Anlagen oder Geräte durchgeführt und gesteuert werde

Einsatzfelder der Automatisierung

Prüfung Defekte, Maßhaltigkeit und Oberflächengüte insbesondere bei laufender Fertigung

Aufgaben von Fördermitteln

Sammeln → Zusammenführung von Gütern von mehreren Quellen auf eine Senke Sortieren → Ordnen einer Sequenz von Gütern in vorgegebene Reihenfolge Puffern → Zeitüberbrückung und Entkopplung verschiedener Prozesse einer Transportkette

Stetigförderer

Stetigförderer → Hauptarbeitsbewegung im Dauerbetrieb (Förderband) → unterbrochener Fördergutstrom/Arbeitsspiele → Antriebe im Aussetz-/Kurzzeitbetrieb → Be- und Entladung im Stillstand → z.T. frei verfahrbar

Kriterien für Automatisierung

Teilevielfalt → Anzahl verschiedener zu fertigender Teile → Anzahl der Varianten eines Teils

Automatisierungsgrad in Abhängigkeit zur Art der Fertigung

Transferstraßen → bestehen aus organisierten Gruppierungen von Maschinen → automatisierter Materialfluss zwischen den Maschinen → Ziel liegt in der Herstellung ein und desselben Teils

2 Ziele der Automatisierung

Verbessern der Produktivität Ausgangsstoffe und Teile werden schneller und effizienter zugeführt und entnommen, Maschinen werden effizienter ausgelastet und die Produktion effizienter organisiert

3 Ziele der Automatisierung

Verbessern der Qualität Reproduzierbarkeit der Fertigungsprozesse verbessern

Einsatzfelder der Automatisierung

Verpackung Produkte werden automatisch verpackt

5 Ziele der Automatisierung

Verringern der Werkstückbeschädigung Vermeiden des manuellen Umgangs mit Teilen

4 Ziele der Automatisierung

Verringern der menschlichen Mitwirkung Ausschlalten der Fehlerquelle Mensch, Entlastung von eintönigen Arbeiten

Erfolgsfaktoren in der Automatisierung

→ Anzahl der zu automatisierenden Fertigungsoperationen → Qualifikation der zur Verfügung stehenden Beschäftigten → Zuverlässigkeits- und Wartungsprobleme, die mit automatisierten Systemen verbunden sind → Wirtschaftlichkeit → Automatisierungsteie sinnvoller wählen! → Oft ist weniger mehr! → Automatisierung richtig angewendet auch für Mittelstand erfolgreich anwendbar!

Erfolgsfaktoren in der Automatisierung

→ Art des hergestellten Produkts → erfordliche Produktionsmenge und -rate

Quelle

→ Aufkommensort eines Transportbedarfs → Ursprung des Fördervorgangs

Regalbedientechnik/Flutförderzeug Auswahlkriterien

→ Bedienart (manuell, teil-, vollautomatisiert) → Funktion (Bedienung, Regalanlage, Lkw Be- und Entladung, Kommissionierung etc.) → Leistungskriterien und bauliche Gegebenheiten → Gangbreite (Einbahn- oder Begehungsverkehr)

Logistische Funktion

→ Bündelung von Werkstücken oder Artikeln zur Effizienzsteigerung der Transporte/ Hantierung (Bildung von logistischen Einheiten) → Transportfähigkeit → Automatisierbarkeit → Standardisierung innerhalb der Prozesse als Voraussetzung für die mechanische (automatisierte) Hantierung → Schutz der Werkstücke/Artikel

Regalbedientechnik/Flutförderzeug, manuell Arbeitsgangbreite Einflussgrößen

→ Einbahn- oder Begegnungsverkehr → eingesetzte Flurförderfahrzeuge + transportierte Ladeeinheit → Personenverkehr → Sicherheitsabstände gemäß VDI/DIN

Fahrerlose Transportsysteme (FTS)

→ FTS sind flurgebundene Fördermittel mit eigenem Fahrantrieb, die automatisch gesteuert und berührungslos geführt wird → FTS dienen dem Materialtransport, und zwar zum Ziehen oder Tragen von Fördergut mit aktiven oder passiven Lastaufnahmemitteln

Auswahlkriterien

→ Gewicht → Abmessungen → Beschaffenheit → Stapelbarkeit → Anforderungen aus Automatisierung → Umgebungsanforderungen → Hygiene → Transport

Unstetigförder

→ Hauptarbeitsbewegung im Aussetzbetrieb (Gabelstapler) → kontinuierlicher/diskret-kontinuierlicher Fördergutstrom → Zentralantrieb im Dauerbetrieb → Be- und Entladung im Betrieb → stets aufnahme-/abgabebereit → ortsfeste Einrichtungen

→ Flexibilität eines Fördersystems kann unter anderem beschrieben werden durch:

→ Integrationsfähigkeit in bestehende Strukturen → Transport unterschiedlicher Güter → Möglichkeit zu Layout - Änderungen/Anpassung → Skalierbarkeit zur Anpassung an schwankende Leistungsanforderungen → Änderung der Förderreihenfolge

Nachteile Lasernavigation

→ Kosten für Lasersensor (Präzisions-Messgerät), Montage und Vermessung der Reflektormarken → optisches Messverfahren, kann nicht überall eingesetzt werden (Wechselwirkungen mit z.B. Verschmutzung, Lichteinfall)

Positionsbestimmung - Lasernavigation

→ Navigation mittels Laser - Scanner zum Detektieren und Vermessen von absoluten Referenzpunkten im Raum durch Triangulation → mindestens 3 referenzpunkte zur jeweiligen Positionsbestimmung erforderlich

Was sind typische Einsatzfelder für die Automatisierung in Materialfluss und Logistik? (7 Stück)

→ Regalbedienung → Be-/ Entladung (Lkw, Container) → Palettieren/Verpacken → innerbetrieblicher Transport → Etikettieren → Scannen → Sortieren

Typische Fragestellung/Anforderung

→ Transparenz und Effizienzsteigerung in Material- und Informationsfluss → Termintreue und kalkulierbare Transportvorgänge → Minimierung von Beständen → Reduzierung Personalbindung, Senkung der Personalkosten (Mehrschichtbetrieb) → Minimierung von Transportschäden und Fehllieferungen, dadurch Vermeidung von Folgekosten → hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit sowie kurze Lieferzeiten

Logistische Kernprozesse

→ Transportieren → Lagern → Kommissionieren → Verpacken/Etikettieren → Ladeeinheiten bilden → Be- und Entladen

Fahrerlose Transportsysteme Zusammenfassung

→ Verbesserung der Arbeitsumgebung: sichere, saubere und leise Transportvorgänge → Präzision bei automatisierter Lastübergabe und -übernahme → geringe bauliche Maßnahmen erforderlich → leichte Realisierung von Kreuzungen und Verzweigungspunkten → Transport auch außerhalb von Hallen (Innen- und Außeneinsatz) → Redundant durch Einsatzmöglichkeit eines Ersatzfördermittels (z.B. Gabelstapler) → Eignung sowohl für geringe als auch für große Raumhöhen → Prozesstransparenz → meist kein zusätzlicher Verkehrsflächenbedarf/Benutzung vorhandener Flächen (kombinierte Nutzung der Verkehrswege)

Senke

→ Zielort eines Transportes → Ende des Fördervorgangs

Vorteile Lasernavigation

→ absolut messendes Verfahren mit hoher Genauigkeit → kein Aufwand für Leispurerstellung → hohe Flexibilität, Fahrkursänderung mit geringem Aufwand möglich (Teach - In Fahrt)

Rollenförderer

→ bei schwach geneigter Bahn Antrieb durch Schwerkraft → bei waagerechter oder leicht ansteigender Bahn durch angetriebene Rollen → Kurven, Weichen und aufklappbare Durchgangsstücke möglich → ausschließende Verwendung zum Stückguttransport → Fördergut: Paletten, Behälter,

Vorteile Leitlinie

→ bekanntes und bewährtes Verfahren → einfache, robuste und preiswerte Komponenten in den Fahrzeugen → einfache Fahrkursänderung bei optischen Leitlinien

Komponenten der FTS

→ einem oder mehreren fahrerlosen Transportfahrzeugen → einer Leitsteuerung → Einrichtungen zur Standortbestimmung und Lagererfassung → Einrichtungen zur Datenübertragung → Infrastruktur und peripheren Einrichtungen

Vorteile Rollenförderer

→ einfache Bauart → geringe Investitionskosten → Wartungsarm → bei Schwerkraftrollenbahnen kein Antrieb erforderlich → erweiterungsfähig → gut in automatische Materialflusssysteme integrierbar

Unterflur - Schleppkettenförderer

→ endlose, angetriebene Schleppkette in einer im Boden eingelassenen Schiene → Wagen werden über Mitnehmer eingekoppelt → meist manuelle Auskopplung an der Zielstelle → häufige Kombination mit Handgabelhubwagen → Fördergeschwindigkeiten bis ca. 0,5 m/s → Einsatz bei Warenverteilung in Umschlaghallen (Paketdienstleister, Speditionen)

Regalbedientechnik/Flutförderzeug Gegengewichtsstapler

→ erhöhte Gangbreite → universell einsetzbar (Elekrto- oder Verbrennungsmotor)

Positionsbestimmung - Rasternavigation

→ ersetzt kontinuierliche Leitlinie durch Folge von Stützpunkten (diskontinuierliche Leitlinie) → Rasterpunkte werden üblicherweise gebildet durch → in den Boden eingelassene Magnete oder Transponder → optische Raster (z.B. Farbkontrast durch „Schachbrettmuster") → Fahrzeuge sind mit Sensorik zum Erkennen der Rasterpunkte ausgestattet Magnetsensor, Transponder-Lesegeräte, Farbsensor/Kamera) und navigieren von einem Rasterpunkt zum nächsten

Positionsbestimmung - weitere Verfahren Funkpeilung

→ für Outdoor - Anwendungen (Outdoor-FTS, Stapler, Van Carrier/Straddel Carrier und Container - Brückenkräne im Hafen) → GPS (Global Positioning System), Genauigkeit ca. +- 10 m → dGPS (Differential Global Positioning System), Genauigkeit ca. +- 1 m → d GPS mit Phasenauswertung, Genauigkeit ca. +- 0,1 m → für Indoor - Anwendungen → „Indoor - GPS" → Vermessung natürlicher Umgebungsmerkmale, z.B. mittels Kamera oder Laserscanner

Nachteile Rollenförderer

→ hoher Geräuschpegel → bei Schwerkraftrollenbahnen sind für lange Förderstrecken große Höhenunterschiede auszugleichen (z.B. durch Einbau von Zwischenförderer) → Schwierigkeiten bei der Beherrschung der Fördergut - Geschwindigkeit (Probleme des Abbremsen und Aufprallens der Stückgüter aufeinander) → Abrieb an Gütern

Regalbedientechnik/Flurförderzeug Automatisches Regalbediengerät

→ max. Einstapelhöhe 48 m → Minimierung Gangbreite → Manuell, teil- oder vollautomatisiert → Ganggebunden- oder gangwechselnd → hohe Ein- und Auslagerleistung → auch als Kommissioniergeräte

Regalbedientechnik/Flutförderzeug Schubmaststapler

→ max. Einstapelhöhe ca. 10 m → Reduzierung Gangbreite durch Radunterstützung → universell einsetzbar

Regalbedientechnik/Flurförderzeug Schmalgangstapler

→ max. Einstapelköhe ca. 14 m → Minimierung Gangbreite → erhöhte Anforderungen an Bodenebenheit → Gangabsicherung erforderlich → mechanische oder induktive Führung → auch als Kommissionsgeräte („men-up" Version)

Automatisierung von innerbetrieblichen Transporten Elektrohängebahn (EHB)

→ nahezu beliebige Streckenführung → Fördergeschwindigkeit ca. 1m/s → Elektro-, Textil-, Automobil-, Lebensmittelindustrie → Traglast bis ca. 1500 kg pro Fahrzeug

Nachteile Leitlinie

→ optische Leitlinie empfindlich gegenüber Beschädigungen → induktive Leitlinien aufwendig zu ändern (Fräsarbeiten) → Art und Material der Leitlinie ist abhängig von Bodenbeschaffenheit (z.B. Bewehrung) unter Umständen nicht überall einsetzbar

Fahrerlose Transportsysteme Ausgewählte Sicherheitseinrichtungen

→ optische Warn- und Schutzfelder zum Detektieren von Personen/Hindernissen → mechanischer Anfahrschutz → Notaus-Schalter in Reichweite

Positionsbestimmung - Leitlinie

→ optische, magnetische oder induktive Leitlinien → durch Kamera (Farbkontrast), Hallsensoren (Magnetfeld) oder Antennen (elektrische Wechselfeld) wird Leitlinie detektiert → Überfahren von Bodenmarken (Metallstück, Magnet, Transponder), Realisierung von Wegmessung, Abzweigungen, Positionierung etc.

Vorteile der FTS

→ vielseitige Anwendungen und technische Lösungen für den automatisierten Transport → hoher Grad an Flexibilität, insbesondere im Vergleich zu alternativen Automatisierungsmöglichkeiten

Aufgeständerte Stetigförderer

→ waagerechte und geneigte Förderung (bis 15%) → Sonderbauarten für Kurven und Steilstücke → universelle Verwendbarkeit für Stück- und Schüttgüter, auch problematische Fördergüter → weitgehend Schonung des Fördergutes

Strategie „Ware zum Mann" - Kommissionierung

→ zeitlich vorlaufende Kommissionierung → „Batch" - Bildung über kommissionierung → Artikelgruppen → räumliche Anordnung im Einrichtungshaus → Minimierung von Auslagerung aus den HRL (Ziel: keine Wiedereinlagerung von Anbruchpaletten) → Kommissionierung von ca. 1200 Artikeln

Ladeeinheiten und Ladehilfsmittel

→ zur Prozessautomatisierung werden in der Regel standardisierte Ladehilfsmittel eingesetzt