In dieser Fallstudie zeigen wir Ihnen, wie die MBFZ Toolcraft GmbH mit der Werkstattsimulationssoftware Visual Components für einen Badmöbelhersteller ein Robotersystem zur automatisierten Montage entwickelt und die erste „Losgröße 1“-Produktionsanlage .
Hauptvorteile:
- Erhöhter Produktionsdurchsatz ohne Qualitätseinbußen
- Automatisierung monotoner Aufgaben
- Machbarkeitsanalysen und optimierte Zykluszeiten quantifizieren den wirtschaftlichen Nutzen
Die erste Produktionslinie für „Losgröße 1“ in der Möbelindustrie
Der typische Kunde von heute wünscht sich einerseits individuelle Produkte, andererseits aber auch günstige Preise. Diese beiden Ziele scheinen jedoch im Widerspruch zueinander zu stehen: Die Vielfalt der Kundenwünsche führt zu einer hohen Produktvariabilität und damit zu einer steigenden Produktionskomplexität. Es gibt jedoch eine Lösung – personalisierte Massenproduktion oder Massenanpassung .
Der Trend zur personalisierten Massenproduktion zeigt sich nicht nur in der Automobilindustrie, wo Kunden längst unzählige Möglichkeiten zur Auswahl haben, sondern auch im Möbelmarkt. Dies gilt insbesondere für Badezimmermöbel, die oft auf engstem Raum eingebaut werden müssen und bei denen eine große Auswahl an Abmessungen, Farben und Oberflächen angeboten wird. Darüber hinaus kommt die Komplexität durch die technischen Gegebenheiten, d. h. Anzahl, Form und Größe der Spülbecken sowie Anzahl und Ausführung der Siphons, hinzu.
Die meisten Möbelhersteller würden mit der Aufgabe überfordert sein, ihre Betriebe oder Produktionsanlagen in Eigenregie auf maßgeschneiderte Massenproduktion umzustellen . Aber zum Glück gibt es Spezialisten für solche Aufgaben, wie zum Beispiel die Firma MBFZ toolcraft GmbH aus dem süddeutschen Georgensgmünd. Das Unternehmen ist Vorreiter bei Spitzentechnologien wie schlüsselfertigen individuellen Roboterlösungen . Die mehrfach für herausragende Leistungen ausgezeichnete MBFZ toolcraft GmbH wurde erst 1989 gegründet und beschäftigt heute rund 400 Mitarbeiter. Zu den Kunden zählen darüber hinaus Marktführer aus der Halbleiterindustrie, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, optischen Industrie, Sondermaschinenbau sowie Motorsport und Automotive.
Vom Kunden gefordert: Produktion mit „Losgröße 1“
Um den Marktanforderungen nach maßgeschneiderter Massenproduktion gerecht zu werden, beauftragte ein renommierter Hersteller von Badmöbeln die MBFZ toolcraft GmbH mit der Entwicklung eines Robotersystems zur automatisierten Montage von Schubladen für Badmöbel. Daher mussten die Schubladen, mit oder ohne Siphon, unterschiedlich groß sein, von der kleinsten Schublade mit 170 mm bis zur größten mit 1450 mm.
Der Möbelhersteller forderte zudem die Produktion einer großen Variantenvielfalt mit individueller Material- und Farbauswahl bei „Losgröße 1“ ; d.h. es sollte möglich sein, jedes Möbelstück bei Bedarf als maßgeschneidertes Produkt herzustellen. Mit moderner Produktionstechnik kann bereits Losgröße 1 für den Hersteller profitabel und für den Kunden erschwinglich sein.
Vor der Automatisierung erfolgte die Schubladenmontage manuell mit Handwerkzeugen; Die Schubladenzargen wurden mit einer pneumatischen Presse auf den Boden gedrückt. Die neue Fabrik war so konzipiert, dass eine Produktion im Zweischichtbetrieb möglich ist; Es ging darum, manuelle Prozesse zu erleichtern und monotone Tätigkeiten zu automatisieren .
Die Produktionslinie wurde vollständig virtuell mit der Werkstattsimulationssoftware Visual Components geplant
Auf Wunsch des Auftraggebers wurde bereits in der Konzeptphase eine Machbarkeitsstudie und Visualisierung durchgeführt. Zu diesem Zweck nutzte die MBFZ toolcraft GmbH die Fabrikplanungs- und Simulationssoftware von Visual Components . Mit Visual Components nutzt das Unternehmen ein ideales System, denn mit 3D-Fabriksimulationssoftware des finnischen Unternehmens maßgeschneiderte Produktionssysteme entwerfen, simulieren, optimieren und validieren.
In der neu konzipierten Anlage werden Bauteildaten nach der Platzierung auf einem Förderband von einem Scanner erfasst und verarbeitet. Ein Roboter führt die einzelnen Bauteile einer automatischen Montagestation zu, wo sie verschraubt oder verpresst werden. Anschließend werden die fertig montierten Schubladen vom Roboter auf ein Förderband gelegt und zu einer Station transportiert, wo sie manuell entnommen und kommissioniert bzw. eingelagert werden.
Das Besondere an diesem Projekt: Es handelt sich um die erste „Losgröße 1“-Produktionsfabrik im Möbelbau . Daher dauerte die Planung, Umsetzung und der Bau der Fabrik etwa ein Jahr und drei Monate.
Die Visual Components Factory-Komponentenbibliothek erleichtert die Planung
Eine der Herausforderungen bestand darin, dass die Montagelinie Sensorik und eine komplexe Überwachung erfordert, da die Komponenten in einer präzisen Beziehung zueinander positioniert werden müssen. Um volle Flexibilität zu gewährleisten, war es notwendig, die Handhabung aller Bauteilvarianten mit einem einzigen flexiblen Greifsystem zu realisieren . Zusätzlich musste eine vollautomatische Montagepresse entwickelt und in die Produktionslinie integriert werden.
Ausgangspunkt bei der Planung einer solchen Anlage ist meist ein 2D-Plan. Basierend auf diesem Layout werden Fabrikkomponenten wie Fördertechnik, Montagepresse, Roboter und Greifer zu einer Produktionslinie zusammengefügt. Die MBFZ toolcraft GmbH nutzte die von Visual Components bereitgestellte Bibliothek ; War eine bestimmte Maschine nicht in der Bibliothek verfügbar, wurde sie aus einem vorhandenen CAD-Modell erstellt und in die Bibliothek eingefügt. Visual Components verfügt über Schnittstellen zu allen gängigen CAD-Systemen.
3D-Simulation erleichtert das Design von Produktionslinien
Die Lösungen von Visual Components spielten eine Schlüsselrolle für den Erfolg des Projekts . Zunächst wurde die gesamte Fabrik abgesteckt und virtuell visualisiert. Um die grundsätzliche Umsetzbarkeit des vom Auftraggeber gewünschten Konzepts sicherzustellen, wurde das virtuelle Modell eingesetzt.
Die genauen Abmessungen von Fabrikkomponenten sind in der Bibliothek der Produktionshallen-Simulationssoftware Visual Components gespeichert. Dadurch war es möglich, sehr einfache Tests am virtuellen Modell durchzuführen, um die Reichweite des Roboters und die Zugänglichkeit aller Arbeitsbereiche zu ermitteln. Schließlich erleichterte es die Positionierung der Montagepresse, des Roboters und der Förderbänder.
Die Produktionszykluszeiten wurden mit der Simulationssoftware für die Produktionswerkstatt optimiert
Die Visual Components-Bibliothek enthält auch andere wichtige Attribute, wie etwa Roboterbewegungsparameter , die zur Durchführung genauer Zeit- und Bewegungssimulationen . Dadurch konnte das Gesamtsystem durch die Ermittlung der minimal möglichen Zykluszeiten am virtuellen Modell optimiert werden. Damit konnte das Unternehmen den wirtschaftlichen Nutzen der Anlage für den Kunden nachweisen.
Dank Visual Components war es nicht nur möglich, die technische Machbarkeit zu ermitteln und den wirtschaftlichen Nutzen zu quantifizieren; Das mit Visual Components erstellte Modell erleichterte zudem die Veranschaulichung der Anlage und des Produktionsablaufs gegenüber dem verantwortlichen Mitarbeiter beim Kunden, dem Möbelhersteller, erheblich.
Die Visualisierung mit Visual Components veranschaulicht auch komplexe Systeme
„Wir nutzen in unserem Unternehmen Lösungen von Visual Components für alle Projekte, die eine Visualisierung und Machbarkeitsanalyse erfordern. »
Besonders schätzt die MBFZ toolcraft GmbH, dass Prozessschritte auch bei einfach visualisiert und auch für „technisch nicht versierte Personen“ dargestellt werden können
„Auch die Budgetierung und Preisgestaltung wird deutlich vereinfacht, da wir das gesamte System vorab digital konfigurieren können.
» „Wir planen, Visual Components auch zur Simulation von Prozessen in anderen Bereichen der Fertigungskompetenz einzusetzen, z. B.
Additive Fertigung und Bearbeitung, Formenbau und Kunststoffspritzguss sowie automatisierte Qualitätskontrolle. »
Eine Win-Win-Situation für alle
Damit die MBFZ toolcraft GmbH und Visual Components den Badmöbelhersteller dabei, die Wünsche seiner Kunden nach individuellen und dennoch erschwinglichen Produkten zu erfüllen. Als angenehmer Nebeneffekt lässt sich feststellen, dass der Produktionsdurchsatz bei gleichbleibender Qualität gesteigert werden konnte und viele monotone Aufgaben inzwischen von Robotern erledigt werden – eine Win-Win-Situation für alle Beteiligten!
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