Wandlungsfähigkeit durch rekonfigurierbare Plattformkonzepte für die Montage (RePlaMo)

1. Problemstellung
Die industrielle Produktion in Deutschland ist in zunehmendem Maße unterschiedlichsten Wandlungstreibern ausgesetzt. Komplexe und gleichzeitig kurzlebige Produkte, Lieferung Just-in-Time oder sogar Just-in-Sequence und die vergleichsweise hohen Lohnkosten bestimmen den Markt. Insbesondere Montagesysteme und -prozesse sind davon betroffen, da hier die Variantenvielfalt, die Personalintensität und der Zeitdruck besonders hoch sind.
Zur Sicherstellung konkurrenzfähiger Stückkosten und hoher Qualitätsstandards sind Automatisierungslösungen häufig unumgänglich, können aber in der Montage aufgrund ihrer hohen Anschaffungskosten und der schwankenden Produktnachfrage oft nicht wirtschaftlich eingesetzt werden. Eine Flexibilisierung der Anlagen kann helfen, auf Schwankungen der Absatzzahlen verschiedener Varianten zu reagieren. Dennoch sind die Systeme an den Produktlebenszyklus gekoppelt und für nachfolgende Produktgenerationen meist ungeeignet. Montierende Unternehmen in Deutschland sind jedoch darauf angewiesen, einerseits schnell auf Veränderungen der Produktnachfrage reagieren zu können. Andererseits müssen einmal getätigte Investitionen in automatisierte Anlagen langfristig nutzbar sein. Montagesysteme müssen also nicht nur flexibel, sondern im Sinne der Anpassbarkeit auf nicht vorhersehbare Parameter der Produktion auch wandlungsfähig sein. Zukünftige Montagesysteme müssen mit geringem Aufwand und in kurzer Zeit an neue Anforderungen angepasst werden. Daraus entsteht ein erheblicher Bedarf an die Rekonfigurierbarkeit automatisierter Montageanlagen.

2. Projektziele
Schwerpunkt des Projektes war die Entwicklung rekonfigurierbarer Plattformkonzepte für die Montage, die dem Anlagenhersteller eine einfache Konfiguration von Montageanlagen zur wirtschaftlichen und schnellen Projektierung ermöglichen und dem Nutzer durch die Möglichkeit der Rekonfiguration zu einer höheren Wandlungsfähigkeit verhelfen. Die Plattformkonzepte tragen dazu bei, auf Hersteller- wie auch auf Anwenderseite deutliche Mehrwerte durch die wandlungsfähige Gestaltung von Montagesystemen zu schaffen. Durch eine langfristige Nutzung und einen hohen Wiederverwendungsgrad solcher Montagesysteme wird zudem eine effiziente Ressourcennutzung im Betriebsmittelbau garantiert.

3. Vorgehensweise
In drei Teilprojekten wurde eine große Bandbreite verschiedener Montageaufgaben untersucht. Das Spektrum reichte von der Montage kleiner mechatronischer Produkte über mittelgroße Montagesysteme für PKW-Getriebe bis hin zur Montage von Strukturbauteilen im Luftfahrtsektor. Durch eine prototypische Umsetzung von Plattformkonzepten innerhalb der drei Fall-beispiele wurden die entwickelten Methoden und Hilfsmittel zur Steigerung der Wandlungsfähigkeit hinsichtlich Ihrer Praxistauglichkeit verifiziert und weiterentwickelt. Die Entwicklung von Methoden zu Bedarfsbestimmung, wirtschaftlichen Bewertung und Organisation der Wandlungsfähigkeit bildete den Rahmen für die technischen Projektinhalte.

4. Ergebnisse und Anwendungspotential
Eine modular aufgebaute, rekonfigurierbare Anlage kann durch Skalierung, beispielsweise durch Ergänzung um zusätzliche Stationen, an wechselnde Stückzahlen angepasst werden. Nach dem Lebenszyklusende des Produktes oder bestimmter Produkttypen erlaubt die Rekonfigurierbarkeit eine Anpassung der Anlage an neue Montageaufgaben. Bei veränderter Auslastung verschiedener Montagelinien können einzelne Anlagenmodule zur Kapazitäts- oder Funktionsanpassung getauscht werden. Darüber hinaus wird es mit dem geplanten Konzept für den Montagesystemanwender leichter, eigenes wettbewerbsrelevantes Prozess-Knowhow als eigenständige Prozessmodule zusätzlich in die Anlage einzubringen. Diese Möglichkeiten der Wandlungsfähigkeit werden von montierenden Unternehmen aller Branchen dringend zur schnellen und aufwandsarmen Reaktion auf die einer zuverlässigen Prognose nicht mehr zugänglichen Veränderungen von Nachfrage und Produktionsbedingungen benötigt.
Die Hersteller von Montageanlagen als Zulieferer der montierenden Unternehmen sind ebenfalls Nutznießer der Wandlungsfähigkeit ihrer Lösungen. Sie können durch die Entwicklung wandlungsfähiger Montagelösungen die individuellen Anforderungen ihrer Kunden bestmöglich erfüllen und haben damit einen Vorteil gegenüber den Wettbewerbern, die dies nicht können. So können Montagesystemhersteller auch neue Marktsegmente im Ausland erschließen, ihre Wettbewerbsfähigkeit auf den Weltmärkten sichern und zur Standortsicherung des Hochlohnstandortes Deutschland beitragen. Gleichzeitig steigt auch die Beherrschbarkeit der eigenen Prozesse der Leistungserbringung. Durch einen modularen Aufbau der Anlagen und eine konsequente Plattformstruktur können nämlich Engineering-Aufwände bei der Erstellung der Anlagen reduziert werden. So bleiben auch die Kosten für die Wandlungsfähigkeit sowohl beim Hersteller als auch beim Nutzer der Anlagen beherrschbar. Gerade kleineren Unternehmen wird dadurch der Zugang zu effizienten automatisierten Montageprozessen erleichtert.

• Dürr Systems AG
• FEP Fahrzeugelektrik Pirna GmbH & Co. KG
• Hexagon Metrology GmbH
• Phoenix Contact GmbH & Co. KG
• PLATOS Planung technisch-organisatorischer Systeme GmbH
• RWTH Aachen
• ThyssenKrupp System Engineering GmbH
• XENON Automatisierungstechnik GmbH
• ZeMA - Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gGmbH