Low Cost Intelligent Automation

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1 ERW 03/09 DIA466C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH LCIA Low Cost Intelligent Automation

2 Trends in der Montagetechnik 2009 ERW 03/09 DIA476C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH zu teure Montageanlegen durch Overengineering - Automatisierungsgrad; - Anlagenmanagement, Rückverfolgbarkeit, - überzogene Komponenenten-,Konstruktions- und steuerungstechnische Vorgaben Quelle: Hitoshi Takeda, Low Cost Intelligent Automation (LCIA) Trend zu einfacheren, flexibleren Systemen

3 Trends in der Montagetechnik 2009 Höchste Anforderungen an die Montageprozesse Globale Arbeitsteilung: - Produktion an verschiedenen Standorten bei gleicher Prozesstechnik - Produktion in Europa mit hohem Automatisierungsgrad Multi Process Automatic Systems (mehrere Stationen je Zelle) ERW 03/09 DIA469C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH - Produktion in Niedriglohnländern mit geringem Automatisierungsgrad Single Prozess Automatic Systems (Einzelstationen)

4 ERW 01/08 DIA200C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH Flexible Automatisierungsplattform Skyline

5 Skyline: Vorteile Flexibilität Umbauflexibilität (Wiederverwendbarkeit, Erweiterbarkeit) Umrüstflexibilität Standardisierung kurze Lieferzeiten geringere Herstellkosten höhere Qualität Design Prozess ERW 03/09 DIA468C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH mehrere Prozessstationen je Standardzelle (Multi Process Automatic Systems) schnellwechselbare Stationsmodule (Option)

6 ERW 03/09 DIA464C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH Single Process Automatic Systems Oestling, Solingen Apollo Seiko, Tokyo RETEC-Automark, Kirchheim Panacol, Oberursel

7 Tischmaschinen Kundenerwartungen Kundenerwartungen günstiger Preis gleiches Qualitätsniveau wie SkyLine Maschine voller Service volle Prozessverantwortung 2 a Gewährleistung Probleme des Herstellers bei vor Ort Service nicht realisierbar (ohne den guten Ruf zu gefährden) ERW 03/09 DIA470C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH

8 Globalisierte Welt heute Schneller und kostengünstiger Transport Schneller Datentransfer (DSL, TCP/IP, VPN) Kommunikation über Telefon und Internet (skype) ERW 01/09 DIA431C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH

9 Idee der box -Maschine Mitgelieferte Verpackung zum sicheren Rücktransport zum Service*. Box ist Bestandteile der Maschine. Geringer Verpackungsaufwand für den Kunden. Robuste Technik, die auch rauhen Transport übersteht. Plug & Play Service* in Freudenstadt ERW 03/09 DIA473C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH * Versuche, Prozessoptimierung, Einrichten,Testläufe, Reparatur

10 BoxLine Service und Gewährleistung Kein uneingeschränkter vor Ort Service sondern: 2 Jahre Gewährleistung in Freudenstadt * Prozessgarantie in Freudenstadt * 24 h Service mit Rücklieferung frei Haus, 12 Stunden Teleservice Transport nach Freudenstadt trägt Kunde. Transportversicherung durch Wolf ERW 01/09 DIA433C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH * auf Wunsch und auch vor Ort. Reisekosten trägt Kunde.

11 Die box -Maschine Entwurf 1 Design an Skyline angelehnt Eckprofile neu Be- und Entladen mit Schublade Dreh-Achse fährt Werkstück PC mit Soft SPS, Profibus Schaltschrank oben (Raumreserve) ERW 01/08 DIA15A Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH

12 Die box -Maschine Entwurf 2 Wolf CI konformes Design zur Wiedererkennung Eckprofile wie vorhanden Be- und Entladen direkt auf NC-Achse Absicherung durch Lichtvorhang ERW 01/09 DIA450C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH

13 Die box -Maschine: Taktzeitanalyse 0s * 10s Fallunterscheidung: A1: Einfachaufnahme Schublade A1: Einfachaufnahme Schnelleinzug durch NC-Achse A2: WT Schublade B1/2: Zwei Schubladen ERW 02/09 DIA448C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH Schublade ein-/ausfahren Werkstück einlegen WT wechseln Prozesszeit * Falls Einfahren der Schublade während Prozess nicht möglich (Drehachse, Laser)

14 Die box -Maschine: Taktzeit und Einlegedauer Soll- T aktzeit Wer kstü ckwech sel A1 B1 Eine Schublade Schwerpunkt Zwei Schubladen WT -We ch sel A2 B2 Vorserien, Prozesserprobung Geringe Stückzahlen Großserienfertigung mit hohen Stückzahlen ERW 01/09 DIA452C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH Einlegedauer

15 ERW 01/09 DIA451C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH Die box -Maschine Schubladenprinzip Werkstückhandhabung eine Schublade zwei Schubladen WT Einschieben (mit Falltür)

16 ERW 03/09 DIA477C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH BoxLine Neuester Entwurf Laserlötmaschine

17 BoxLine Reduzierung der Herstellkosten Konstruktion Programmierung Steuerung (Soft-SPS, NC-Steuerung) Mech. Elemente Komponenten (Peltier-Kühlung, integrierte Lasersteuerung) ERW 07/09 DIA503C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH

18 BoxLine Steuerungsstruktur Consumer Touch-Bildschirm mit Touch-Pad Siemens Soft-SPS direkt montiert auf Montageplatte im Schaltschrank E/A-Ebene Profi-Net Digitale und analoge I/O Impuls-Ausgang Sensoren / Aktoren Servo- Ansteuerung (Ecomomy Version) SPS, S7-300 ERW 07/09 DIA502C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH Industrie-PC mit 2 gespiegelten Festplatten und USV SPS, S7-300 Fm353 Servomotor (Economy Version)

19 ERW 03/09 DIA478C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH BoxLine Neuester Entwurf Transportverpackung

20 Die box -Maschine: Prozesse Prozess Laserlöten Kolbenlöten Induktionslöten Laserbeschriften Laser- Kunststoffschweißen Einpressen, US- Schweißen NC Achsen 3 (4) 3 (4) - (1) (2) Pneum. Achsen - - 1(2) Scanner ja ja - -1 ERW 01/09 DIA453C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH

21 ERW 06/09 DIA494C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH Die box -Maschine Ergonomischer Arbeitsplatz

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23 ERW 03/09 DIA475C Alle Rechte bei Wolf Produktionssysteme GmbH BoxLine: Nachteil getrennter, getakteter Arbeitsplätze Quelle: Hitoshi Takeda LCIA Low Cost Intelligent Automation

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26 Zul. Abweichung DIN 2300 Genauigkeitsgrad Oberfläche DIN ISO 1302 Mass-Stab Werkstoff Benennung 8 A A B Hub-/Tauchlöten Leiterplatte Laserlöten B C C Wickeln Funktionsprüfung D D Fertigteil E E Stifte einpressen Stator F DIN ISO 2768 Bearb. m - H Datum Name SPR 1:10 () BOX F Gepr. Norm Maschine Teil-Nr. Konzept IV A Status Änderungen Datum Name 7 Urheberrecht nach DIN 34 8

27 BAUGRUPPENFERTIGUNG Modulares Prozesszellenkonzept Der Trick mit der Box Kostengünstige Maschinen sind gefragt, bei denen bei der Prozesstechnik keine Abstriche gemacht werden. Mit einer neu entwickelten Maschinenreihe sind Einsparungen bis zu 30 % möglich: Erreicht wird dies durch die Reduzierung des Automatisierungsgrades, Konzentration auf die reine Prozesstechnik und ein neues Servicekonzept. Bild 1: Laserlötsystem mit neuem 6-fach-Laser und temperaturüberwachtem Prozess. Die Kühlung der Laser erfolgt mit Peltierelementen Bild 2: Bei Boxline- Maschinen ist die Transportverpackung fester Bestandteil der Maschine. Die Maschine ist in der Box schwingend gelagert AUTOR Manfred Wolf, Wolf Produktionssysteme GmbH Bild 3: Ergonomisch gestalteter Arbeitsplatz mit der Boxline-Maschine mit Teilebereitstellungen nach Kanban: Im einfachsten Fall kann die Maschine aber auch auf eine Werkbank gestellt werden Durch die globale Wirschaftskrise hat sich der Trend zu Low Cost Intelligent Automation (LCIA) beschleunigt. Investitionen für neue Maschinen werden zurückgefahren. Mit dem Ziel, dem Kunden Maschinen anbieten zu können, die bei gleicher Prozesstechnik ein Drittel weniger kosten, hat die Wolf Produktionssysteme GmbH, Freudenstadt, deshalb die Maschinenreihe Boxline entwickelt. Boxline umfasst im Endausbau eine komplette Maschinenplattform für Low Cost Intelligent Automation-Projekte. Damit sollen Alternativen für konventionelle automatisierte Transfersysteme geschaffen werden. Einzelne Boxline-Maschinen können dabei zu Fertigungsinseln mit 2 bis 3 Werkern kombiniert. Die Entwicklung wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert. Prozesse und Maschinen Erste Boxline-Maschinen wurden für die Prozesse Laserlöten, Kolbenlöten und Laserbeschriften mit NDYAG- Scheibenlaser entwickelt. Bild 1 zeigt beispielhaft eine Laserlötmaschine. Sie beinhaltet in vollem Umfang die Wolf-Laserlöttechnik einschließlich der notwendigen Sicherheitstechnik für den Laserschutz. Im nächsten Jahr sollen folgende Prozesse folgen: Induktionslöten, Kunststoffschweißen mit Laser, 24 productronic 6/7-2009

28 BAUGRUPPENFERTIGUNG Laserbeschriften mit Faserlaser, Laserbeschriften mit CO 2 -Laser sowie Montageprozesse wie Einpressen, Schrauben und Ultraschallschweißen. Kosten eingespart Um die angestrebte Kostenreduzierung zu erreichen, wurden weitere konstruktive Maßnahmen ergriffen, wie z. B. die Auslegung als Table-Top-Maschine mit kompakten Abmessungen zum Betrieb auf der Werkbank. Dazu kommt ein standardisiertes, einfaches Beladekonzept mit ein bzw. zwei Schubladen und ein Steuerungskonzept mit Einbau- Industrie-PC als Basis. Die Bedienung erfolgt durch einen Consumer-TFT-Bildschirm mit Touch-Pad. Die Maschinenelemente sind in Aluminium-Profiltechnik, aus Aluminium-Guss oder kostengünstigen Blechteilen gefertigt. Außerdem gibt es nur wenige lackierte Flächen. Kundenspezifische Auslegungen und Softwareanpassungen sind auf ein Minimum reduziert. Aber dennoch erhält man eine, auf die individuelle Anwendung abgestimmte Maschine mit Prozessgarantie. Gewährleistung nur beim Hersteller Die Besonderheit von Boxline ist: Die Gewährleistung bezieht sich auf den Standort des Herstellers. Für Optimierungs-, Einricht-, Service- und Reparaturarbeiten ist die Maschine einzuschicken. Ausnahmen sind Teleservicearbeiten via Modem oder Internet. Boxline-Maschinen sind deshalb so konstruiert, dass die Transportverpackung Bestandteil der Maschine ist (Bild 2). So kann die Maschine innerhalb weniger Minuten transportfertig gemacht werden. Es ist heute möglich Stückgut innerhalb von 24 Stunden an fast jeden Ort auf dem Globus zu versenden. Schneller ist ein Servicetechniker auch nicht vor Ort. Zudem entfallen teure Reisekosten. Obendrein ist die Erfolgsgarantie bei Servicearbeiten im Werk des Herstellers wesentlich höher, da es hier auch bei schwierigen Fällen nicht an Ersatzteilen oder der richtigen Expertise fehlt. Schlussbemerkung Wolf geht davon aus, dass Boxline die bisherige Automatisierungsplattform Skyline nicht kannibalisiert. Nach wie vor werden individuell automatisierte Lösungen mit verketten Prozessstationen nachgefragt werden, besonders in Europa, wenn auch in diesem und nächsten Jahr in geringerem Umfang. Für den Export ergeben sich durch kostengünstige Boxline-Maschinen mit Einzel-Prozessstationen jedoch zusätzliche Marktchancen. infodirect Link zu Wolf 412pr0709 productronic 6/

29 ZIM-Erfolgsbeispiel Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand ZIM-SOLO 002 Innovationspolitik, Informationsgesellschaft, Telekommunikation PROMAT Drei Lötverfahren unter einem Dach ZIM-SOLO fördert die Entwicklung einer transportoptimierten und standortunabhängigen Maschine für innovative Lötverfahren Die Projektidee Das Unternehmen Wolf Produktionssysteme entwickelt im Rahmen des Förderprogramms ZIM-SOLO des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie eine kompakte, robuste Maschinenreihe für Speziallötprozesse. Drei Maschinentypen für die Lötverfahren Laserlöten, Hybridlöten und Induktionslöten und ein neuartiges Transportkonzept werden entwickelt. Produkt und Innovation Die Anforderungen an die Maschinentechnik haben sich auch durch die Finanzkrise stark verändert. Gefragt sind kostengünstigere Maschinen mit reduziertem Automatisierungsgrad, jedoch gleichwertiger Prozesstechnik. Eine Antwort bietet die robuste, kompakte und damit leicht transportfähige Lötmaschine der Firma Wolf Produktions systeme GmbH. Der Vertrieb und Service der neuen Maschinenreihe wird ausschließlich vom Standort Freudenstadt aus möglich sein. Im Servicefall reist kein Servicetechniker zur Maschine, sondern die Maschine wird vom Kunden in einer konstruktiv bereits integrierten Verpackung in das Werk zurückgeschickt. Damit wird es möglich, komplexe Prozesse aus der Ferne zu betreuen und Service zu bieten. Der Markt und die Kunden Die zu erwartenden Rationalisierungseffekte beim Produktionsprozess und die gleichzeitige Sicherstellung der hohen Qualität lassen eine große Kundennachfrage erwarten. Die Maschine bietet ein hohes Maß an Wirtschaftlichkeit und ermöglicht den Kunden eine schnelle Ausrichtung auf neue Markterfordernisse. Die Kunden sind vorwiegend Automobilzulieferer und die elektrotechnische Industrie. Das Projekt wurde gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Bewilligte Fördermittel: Euro Projektlaufzeit: 4/09 bis 12/10 Das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) ZIM ist ein bundesweites technologieund branchenoffenes Programm zur Förderung des innovativen Mittelstands. Gefördert werden Kooperationsprojekte (ZIM-KOOP) Einzelprojekte (ZIM-SOLO) Netzwerkprojekte (ZIM-NEMO) Produktionstechnologien

30 ZIM-SOLO Erfolgsbeispiel Wolf Produktionssysteme GmbH Das Unternehmen Die Wolf Produktionssysteme GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen mit 70 Mitarbeitern und Sitz in Baden- Württemberg. Sie wurde 1988 gegründet. Heute baut das Unternehmen Sondermaschinen für Speziallötverfahren und die Montage automatisierung. Fester Bestandteil der Unternehmensphilosophie ist die Prozessoptimierung. Ziel ist die perfekte und schnelle Um setzung von Montage- und Lötprozessen in Maschinen und Anlagen. Die Erfolgsaussichten Nach Abschluss des FuE-Projektes und Produkteinführung soll zunächst der Marktanteil in Europa auf 25 % steigen. Danach ist der Vertrieb in Asien und den USA geplant. Die angestrebten Marktanteile sind: Asien 5 % und USA 10 %. Fotos: Wolf Produktionssysteme Mit der neuen Maschinenreihe werden auch andere Produkte der Wolf Produktionssysteme in Europa und darüber hinaus mehr Nachfrage finden. In Zeiten der Finanzkrise dient dies zur Bestandssicherung des Unternehmens, da in 2009 erstmals mit einem Umsatzrückgang gerechnet wird. Die Wettbewerbsfähigkeit insbesondere international wird wesentlich gesteigert. Insgesamt wird von einer Erhöhung des Personals um 10 % ausgegangen. Der Standort des Unternehmens BADEN-WÜRTTEMBERG Freudenstadt Wolf Produktionssysteme GmbH Ihr Ansprechpartner Dr.-Ing. Ernst Wolf Wolf Produktionssysteme GmbH. Robert-Burkle-Straße Freudenstadt Telefon Informationen zum Programm Projektträger EuroNorm GmbH Stralauer Platz Berlin Telefon zim@euronorm.de Impressum Herausgeber Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Referat Öffentlichkeitsarbeit Scharnhorststraße Berlin Redaktion und Gestaltung Projektträger EuroNorm GmbH Mai 2009