Besser funken als Karten lesen

Dr. Detlef Zienert ist zuständig für Marketing Communications bei der Balluff GmbH in Neuhausen a.d.F.

Kanban-Systeme sind inzwischen über 60 Jahre alt und sie haben sich bewährt. Allerdings sind sie nicht frei von systemimmanenten Schwächen. So wird beispielsweise eine Nachschub- oder Fertigungsanfrage mit Hilfe von Karten ausgelöst, sobald das letzte Montageteil aus einer Transportkiste genommen wurde. Gibt nun ein Mitarbeiter die Karten nicht rechtzeitig weiter, gerät das System aus dem Tritt: Die Fertigungslinie bricht ab, Stillstand und Produktionseinbußen sind die Folge. Die Ingenieure des Sensorik- und Wegmesssystem-Spezialisten Balluff setzten deswegen hier an und statten Behälter des E-Kanban-Systems mit RFID-Technologie aus. Die Idee dahinter: Nun melden die Transportkisten selbstständig dem Steuerungssystem ihren Bedarf und lösen die Nachschublieferung auf diese Weise automatisch aus.

„Gemeinsam mit Balluff haben wir ein modernes E-Kanban-System entwickelt, das weit zuverlässiger und effizienter arbeitet als ein klassisches Kanban-System“, erinnert sich Joachim Walter, Mitglied der Geschäftsleitung der Pfullinger Beewatec GmbH, der das Balluff-Konzept 2013 auf der Messe Logimat entdeckte. Bereits auf der Messe Motek im gleichen Jahr präsentierten beide Unternehmen ein voll automatisiertes E-Kanban-Szenario – bestehend aus einem Supermarkt-Regal, einem FTS-Shooter und einem Kanban-gesteuerten Montageplatz. Dieser Prototyp wurde dann zu einem integrierten Gesamtsystem ausgebaut, das sich nun in der Praxis flexibel einsetzen lässt.

Mit dem von Balluff und Beewatec angebotenen E-Kanban-System gehören Bestandsmeldungen per Karte der Vergangenheit an; das in sich geschlossene System überwacht sich quasi selbst. Stehen an einem Montagearbeitsplatz vier Linien mit unterschiedlichen Bauteilen zur Verfügung, meldet jede Linie das Unterschreiten eines vorab definierten Mindeststandes automatisch an die zentrale Steuerungseinheit. Jede Kiste ist mit einem RFID-Datenträger von Balluff versehen, der sich über einen entsprechenden RFID-Empfänger am Anfang der Bahn identifiziert. Geht das Montagegut zur Neige, erhält das von Beewatec entwickelte fahrerlose Transportsystem (FTS) per Funk den Auftrag, am entsprechenden Supermarktregal für Nachschub zu sorgen. Das sensoroptisch geführte Fahrzeug folgt der am Boden angebrachten Spur, ein integriertes Schutzsystem verhindert Kollisionen. „Vor Erreichen des angesteuerten Supermarktregals fragt das System nochmals den aktuellen Bestand am Arbeitsplatz nach, weil der Füllstand einer benachbarten Produktlinie ja zwischenzeitlich ebenfalls den Meldestand erreicht haben könnte“, erläutert Joachim Walter. Im Supermarkt lädt das FTS dann die angeforderten Kisten und transportiert diese an den jeweiligen Arbeitsplatz. Dieser kann vom FTS ebenfalls über einen RFID-Tag identifiziert werden, so dass das Fahrzeug exakt stoppt (überwacht wird dies mit induktiven Sensoren von Balluff). Wie bereits bei der Aufnahme der Kisten sorgt bei der Übergabe an die Station das System aus RFID-Tag an der Kiste und RFID-Lesekopf an der Bahn dafür, dass die Bauteile auf die richtige Spur gelangen. Der Arbeitsplatz ist anschließend wieder befüllt und das FTS kann in seine Parkposition fahren und den nächsten Auftrag abwarten.

Wissen bei klassischen Kanban-Systemen Kunden erst dann über den Materialbedarf Bescheid, wenn das Behältnis mit den Karten geleert wurde, übermitteln RFID-Lösungen die Bestände in Echtzeit an ein übergeordnetes Leit- und Steuerungssystem. Das erhöht die Transparenz und senkt die Reaktionszeit. Zudem kommt es bei herkömmlichen Kanban-Systemen immer wieder zu Fehlern bei der Befüllung: Teile geraten auf die falsche Bahn oder sie werden zu spät erkannt, woraus sich Verzögerungen oder gar Stillstand ergeben. Erkennt der RFID-Reader hingegen eine falsche Kiste, verhindert ein Stopper am Einlass der Bahn, dass diese bis an den Montageplatz gelangt. Der Mitarbeiter am Montageplatz muss sich also weder Gedanken um Nachschub noch darüber machen, ob die Bauteile korrekt sind. Optisch unterstützt von modernen Pick-to-Light- und Monitor-Systemen greift er die richtigen Teile in der richtigen Reihenfolge aus den zur Verfügung gestellten Kisten und setzt sie korrekt zusammen. Etwaige Fehler erkennt das System sofort und weist den Arbeiter entsprechend darauf hin.

Damit die komplette Sensorik einfach und ohne großen Verkabelungsaufwand zur Steuerungsebene kommuniziert, hat man sich bei Beewatec für die digitale I/O-Schnittstelle IO-Link entschieden. Die universelle Kommunikationsschnittstelle unterhalb der Bussysteme schafft eine bidirektionale Punkt-zu-Punkt Verbindung und damit einen leistungsfähigen Kommunikationskanal bis auf Aktor- und Sensorebene. Zwischen Sensor, Sensorhub und dem an die Rechnerebene anbindenden Master kommen nur noch steckbare Dreidraht-Standardkabel zum Einsatz. Auf diese Weise ist der Verkabelungsaufwand gering, was Zeit spart. Zudem sind flexible, einfach handhabbare Diagnose- und zentrale Parametrierungslösungen dank IO-Link unkompliziert realisierbar. Darüber hinaus überwachen im energiesparenden Balluff-Netzgerät Power Supply – mit einem Wirkungsgrad von 93 % und einer langen Lebensdauer – spezielle Sensoren in Kombination mit einem Mikrocontroller kontinuierlich Verschleißfaktoren wie Temperatur, Überlast, Störungen und andere Randbedingungen.

Als optischer Signalgeber kommt bei der innovativen E-Kanban-Lösung das neue IO-Link Smart Light von Balluff zum Einsatz: Mit den drei Betriebsarten Stacklight, Level und Run lassen sich deutlich mehr Hinweise, Zustandsanzeigen, Warnbotschaften oder Handlungsaufforderungen darstellen als mit herkömmlichen Leuchten. Blinkt die Lampe blau, weiß der Mitarbeiter, dass Handlungsbedarf besteht. Zeigt sie durchgängig grün, sind alle Linien mit Material befüllt. Rot zeigt an, dass in diese Bahn eine falsche Box gesetzt wurde, bei gelb ist der Montageplatz im Prüfmodus.

Das E-Kanban-System als ganzes zeigt, wie sich durch die ‚Informatisierung‘ klassischer Industrien die Produktionstechnik voranbringen lässt – entsprechend den Ideen zu Industrie 4.0. Gefragt sind hier Konzepte und Maßnahmen, mit denen die Automatisierungstechnik mit Verfahren zur Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration und Selbstdiagnose effizienter und intelligenter wird, so dass sie den Menschen bei der zunehmend komplexer werdenden Arbeit effektiver unterstützen kann. Das automatisierte E-Kanban-System ist in diesem Sinne produktiver, es arbeitet zuverlässiger und lässt sich so vielseitiger einsetzen. „Der Kunde kann mit dieser intelligenten Lösung den Output steigern, die Fertigung stabiler und zuverlässiger gestalten und gleichzeitig Kosten senken – was zu Wettbewerbsvorteilen gegenüber Mitbewerbern führt“, fasst Joachim Walter zusammen. co