Montagetechnik: Weg in die Zukunft geebnet

Das Funktionsmodul ¿Teilezuführung aus der Kiste¿ ist eine einfach zu programmierende ¿plug & run¿-Robotermechanik. Deren Steuerung ist leicht bedienbar und vollständig integriert. Der Fertigungsleiter kann die Arbeitsergebnisse am Wochenende vom Wohnzimmer aus verfolgen. Noch ist dieses Beispiel der Montagetechnik eine Vision, aber . . .

Der Druck auf Investitions- und Stückkosten nimmt zu. Aus diesem Grund wird die Steigerung von Produktivität und Verfügbarkeit der Anlagen sowie deren Nutzung deutlich zunehmen. Gleichzeitig hat dies zur Folge, dass die Komplexität der Anlagen zurückgehen muss. Gefordert sind gute Zugänglichkeit, Service- und Bedienerfreundlichkeit bei Automatikstationen sowie verstärkt auch wieder ergonomische Handarbeitsplätze.
Parallel zu dieser Entwicklung schreitet die Miniaturisierung von Elektronik und Mechanik der zu montierenden Produkte voran. Die Elektronik dringt mehr und mehr in die Mechanik ein, so dass komplexe Füge- und Prüfprozesse zunehmen. Diese werden zukünftig weltweit zu 100 Prozent automatisiert werden, um die Produktqualität sicherzustellen. Insgesamt wird der Automatisierungsgrad in den kommenden zehn Jahren weltweit konstant bis leicht steigend sein. Dazu trägt auch bei, dass einfache Handhabungsfunktionen nur in Hochlohnregionen automatisch, in Niedriglohnregionen jedoch weiterhin von Hand ausgeführt werden.

Funktionsmodule machen Anlagen flexibler
Anlagen müssen schon heute schnell realisierbar, einfach erweiterbar oder reduzierbar und nicht zuletzt leicht beherrschbar sein. Austauschbare Funktionsmodule mit standardisierten Aufgabeninhalten tragen diesem Trend Rechnung. Typische Beispiele für zunehmend mehr Funktionsmodule in Mechanik, Elektrik und Software sind:
¿ Greifer mit eingebauten Sensoren und Auswerteelektronik,
¿ Transfersysteme mit integrierter Steuerung,
¿ Komplette, austauschbare Fügezellen mit Teilezuführung sowie
¿ Leitstand-Software mit Auswertung und grafischer Anzeige.

Mit einschaltfertigen Funktionsmodulen lässt sich die Anlagenausbringung besser an die vom Markt geforderten Stückzahlen anpassen. Daraus ergeben sich wiederum erhebliche Kostenvorteile.

Programmier-Dinosaurier sterben aus
Das Beispiel der Klein-SPS in der Ventilinsel oder im Steckergehäuse zeigt, dass die Steuerfunktionalität in kleinen Funktionsmodulen direkt eingebaut ist. Die Funktionsmodule enthalten Messfühler für Verschleiß, Belastung und Laufzeiten. Zusammen mit den Diagnosefunktionen und dem in der Steuerung integrierten Meldesystem via Internet sorgt diese Kombination für längere Wartungsintervalle und spürbar reduzierte Servicekosten.

Des weiteren setzt sich der Trend zu einfacher Programmier- und Bedienbarkeit der Steuerungen fort. Programmier-Dinosaurier ¿ Beispiel Videorecorder ¿ sterben aus. Statt dessen gilt das Prinzip ¿bedienerfreundliche Waschmaschine¿ mit zwei Drehschaltern für die einfache Nutzung. ¿Plug & run¿ ¿ also Schlauch dran, Stecker rein, einschalten, fertig, um beim Beispiel Waschmaschine zu bleiben. Erleichterte Inbetriebnahme.

¿System on a Chip¿ und alles vernetzt
Was die industrielle Automatisierung betrifft, so ist der PC im oberen Leistungsbereich der NC-Steuerung und der SPS als Standard anzusehen. Als ¿System on a Chip¿ ist er in das Bedienfeld oder in den Aktuator gerutscht.

Die Vernetzung aller Systemkomponenten ist heute bereits selbstverständlich. Hier siegt jedoch der Markt über die Standardisierungsgremien. So scheiterte das MAP-Protokoll an der Komplexität des umfassenden CIM-Anspruchs. Die Gretchenfrage nach dem richtigen Bussystem wird sich auf der Feld- und Leitebene erübrigt haben. Dafür sorgen TCP/IP und Nachfolger eines Industrie-Ethernets im oberen Vernetzungsbereich. Auf der Sensor/Aktor-Ebene hat hingegen der ASI sicherlich auch in Zukunft seine volle Berechtigung.
Alle genannten Faktoren führen zu höherer Verfügbarkeit und Flexibilität der Montageanlagen. Deutliche Verbesserungen sind in dieser Hinsicht auch bei automatischer Teilezuführung und Prüfarbeiten zu erwarten. Dafür sorgen 2D- und 3D-Bildverarbeitung und bessere taktile Sensoren, mit denen die Sensortechnik den nächsten Quantensprung machen wird.

Der Arbeitsplatz der Zukunft
Elektronik und Mikromechanik setzen, technisch gesehen, saubere und elektrostatisch abgesicherte Montagebereiche voraus. Die Arbeitsplätze in diesem Umfeld müssen ergonomisch gestaltet werden, vollständige Arbeitsinformationen und Messgrößen am Montageort enthalten, um ein ermüdungsfreies Arbeiten zu ermöglichen. Hiermit einher geht, dass Mitarbeitermotivation und die Delegation von Verantwortung an Bedeutung gewinnen.

Fraglich erscheint, ob die Mitarbeiter in 20 Jahren von mobilen Roboterplattformen als Produktionsassistenten unterstützt werden. Vielleicht helfen hier langfristig stückzahlträchtige Visionen aus den Bereichen Service-Roboter oder Personal-Roboter für jeden Haushalt.
Den Fertigungsleiter, der am Wochenende vom Wohnzimmer aus zufrieden die Arbeitsergebnisse verfolgen kann, wird es jedoch im Jahr 2015 geben. Dies wird möglich durch das Funktionsmodul ¿Teilezuführung aus der Kiste¿ als einfach zu programmierende ¿plug & run¿-Robotermechanik mit ebenso einfach bedienbarer und voll integrierter Steuerung.