Prozesssichere Montage mit Poka-Yoke

Um Montagefehler bei seinen Corsa-Modellen auszuschließen, setzt Opel im Werk Eisenach auf ein umfassendes Poka-Yoke-System. Dazu gehörtdie Überwachung der umfangreichen Schraubtechnik, die komplett von Atlas Copco Tools stammt. Etwa 100 Tensor-Handschrauber und ETX-Einbau-Schraubspindeln in handgeführten Mehrfachschraubern sind mit der Netzwerklösung Tools-Net von Atlas Copco drahtlos via W-LAN vernetzt. Tools-Net nutzt zur Kommunikation den Internetstandard TCP/IP-Protokoll, so dass sich praktisch überall auf der Welt die aktuellen Schraubkurven betrachten, Anziehwerte und Trendstatistiken abrufen, Fehlerdiagnosen durchführen oder die Schrauber (um)programmieren lassen. Das ist wichtig, weil in allen europäischen Opel-Werken die gleichen Standards gelten. So fertigt man beispielsweise im Schwesterwerk im spanischen Zaragoza mit nahezu identischer Ausrüstung die fünftürigen Corsa-Modelle (in Eisenach nur Dreitürer).

„Unsere Qualitätsziele und -anforderungen steigen stetig, und daran orientiert sich das Poka-Yoke-System. Es ist ein Fehlervermeidungssystem kein Fehlerabstellsystem“, sagt Matthias Böhmer, Leiter der Abteilung Fertigungsplanung. Das System informiert die Werker bei jeder Verschraubung darüber, ob diese in Ordnung ist (i.O.) oder nicht (n.i.O.). Die Informationen erhalten sie über Anzeigen am Schrauber, an der Schraubersteuerung, eine Signalampel und im Extremfall dadurch, dass die Linie stoppt. Denn die Elektroschrauber wissen über ihre internetfähigen, drahtlos mit dem übergeordneten Produktionsleit- und Steuersystem vernetzten Steuerungen nicht nur, wie viele Verschraubungen mit welchen Schraubparametern beim jeweiligen Corsa an jedem Montageplatz anstehen. Sie führen die Werker auch durch jede einzelne Montagefolge (Job) und überwachen, ob sie alle Verschraubungen richtig und vollständig (Zykluskontrolle) abgearbeitet haben. Nur dann wird das Fahrzeug für den nächsten Montageschritt freigegeben. Sämtliche Schraubergebnisse werden für eine umfassende Dokumentation jahrelang in einem zentralen Netzwerkserver gespeichert.

Inwieweit ein Schrauber in das System einzubinden ist, wird anhand eines sogenannten Qualitätskontrollblattes bestimmt. „Es gibt ein Punktesystem, mit dem wir die Verschraubungen nach Kriterien wie qualitätskritisch oder sicherheitskritisch bewerten“, erklärt Jürgen Schumann, als Systemingenieur für die übergeordneten Anlagen und damit unter anderem für das Poka-Yoke-System zuständig. Bei Überschreiten einer bestimmten Punktzahl muss die Verschraubung überwacht beziehungsweise dokumentiert werden.

Bei Opel in Eisenach arbeiten Poka-Yoke-System, Tools-Net und das übergeordnete Produktionsleitsystem PMC (Production Monitoring System) Hand in Hand. Das ist die Voraussetzung für die höchste Stufe an Prozesssicherheit in der Schraubmontage (Stufe 5): die Null-Fehler-Montage.

„Wir wollen unseren Mitarbeitern nicht die Verantwortung abnehmen, sondern ihnen die Arbeit erleichtern“, sagt Matthias Böhmer. Mit der Überwachung ist gewährleistet, dass jedes Fahrzeug nur mit I.O.-Verschraubungen den Takt verlässt. Früher konnte der Werker im n.i.O.-Fall mit dem Schrauber selbst versuchen, zu reparieren.

Das geht jetzt nicht mehr. Er muss heute das dafür in der Prozessbeschreibung vorgesehene, auf den Schraubfall eingemessene Backup-Werkzeug verwenden. In dem derzeitigen Poka-Yoke-System arbeitet Opel jetzt mit einer aktualisierten Liniensteuerung, die sehr viele Optionen, wie beispielsweise Motortypen und Ausstattungsmerkmale, verwalten kann. Die neue Schraubtechnik mit dem Tools-Net bietet umfassende Möglichkeiten zur Überwachung und statistischen Auswertung. Die gravierendste Neuerung gegenüber dem früheren System ist, dass jetzt die Verbindung sowohl zwischen der Linien-SPS und den Schraubersteuerungen als auch die Rapportierung zum Tools-Net drahtlos via W-LAN erfolgen. „Dadurch wird das Gesamtsystem zwar sehr komplex, aber auch sehr flexibel“, sagt Böhmer. Die Schraubstationen lassen sich viel schneller und kostengünstiger an andere Stellen versetzen und neu ins System einbinden. Nicht zuletzt zur Einhaltung der globalen Opel-Standards sei das Tools-Net ein sehr wichtiges Hilfsmittel. Bei gleichen Anlagen und Produkten wie in Eisenach und Zaragoza werden auch gleiche Schraubparameter eingesetzt. Böhmer: „Wenn wir hier ein Problem mit einer Verschraubung haben, geht sofort auch eine Meldung an Zaragoza raus. Wir tauschen uns laufend über die Parameter und Schraubkurven aus, die zu korrekten Verschraubungen führen.“

Gegenüber dem früher praktizierten Poka-Yoke-System sei das jetzige bedeutend sensibler und sicherer, was die Erfüllung der Qualitätsanforderungen angeht, lautet Böhmers Fazit. Damit orientiert es sich an der anspruchsvollen Opel-Qualitätsphilosophie. Durch seine hohe Sensibilität reagiere das neue System empfindlich auf Abweichungen durch Umwelteinflüsse und Materialtoleranzen und melde mitunter eine n.i.O.-Verschraubung, obwohl eigentlich alles noch im grünen Bereich ist. Böhmer: „Dann muss man eben regulierend eingreifen.“ Auf jeden Fall sei wichtig, dass jede Abweichung erkannt und, wenn sie zu Fehlverschraubungen führe, abgestellt werde, sagt Systemingenieur Schumann.

Autor: Thomas Schöppl

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