Ob in der Computer- oder Magnetresonanztomographie: „Überall, wo sich bei Geräten von Siemens Healthineers etwas dreht oder bewegt, kommen Getriebe, Antriebstechnologie und Mechatronik zum größten Teil aus Kemnath“, erklärt Florian Beer, der als Projektmanager an Prozessinnovationen bei Siemens Healthineers arbeitet. Unter anderem produziert der Standort Kemnath Liegen, mit denen Patienten in die Bildgebungssysteme der Siemens Healthineers-Produkte eingefahren werden. Die Montage der dafür benötigten Linearachsen erfolgte bis dato größtenteils manuell. Pro Liege müssen dabei aber 280 Schraubprozesse ausgeführt werden.
Mitarbeiter ergonomisch entlasten
„Die Arbeit wurde teils über Kopf oder gebückt verrichtet, weil die Schrauben sowohl von unten als auch von oben zugeführt werden müssen“, so Beer. „Ergonomisch war die Arbeitssituation für unsere Mitarbeiter alles andere als ideal.“ Daher übernimmt die Fertigung dieser Bauteile eine Roboterzelle, die bereits in Serie läuft und unter anderem mit einem Cobot und einem speziellen Schraubsystem bestückt ist.
„Die bisher genutzte Roboter-Lösung funktioniert zwar, ist jedoch an einigen Stellen stark eingeschränkt“, bemängelt der Projektmanager. „Beispielsweise haben wir Probleme mit dem Datentransfer, speziell bei der Kommunikation zwischen Roboter und Schraubsystem, da der eingesetzte Roboter als Master kein Profinet spricht.“ Darüber hinaus mangelt es an Granularität bei der Programmierung: Das heißt es fehlen Zwischenschritte und Unterprogramme, die den Gesamtprozess übersichtlich gliedern.
Roboter und SPS verbinden
Deshalb entschied sich die Innovationsabteilung, das Software-Fundament für die Roboterzelle neu zu gießen und den Prozess mit einer übergeordneten SPS umzusetzen. Hilfe kam dabei von Artiminds, die Beer schon seit 2018 kennt. In Kooperation mit dem Softwareunternehmen aus Karlsruhe und der OTH Amberg-Weiden entstand das Pilotprojekt, mit dem sich der Standort für die Zukunft rüstet.
Im ersten Schritt überführte das Team die Steuerung der Anlagenkomponenten auf eine zentrale SPS. Anschließend vereinheitlichte man die Roboterprogrammierung mit der Robot Programming Suite (RPS) von Artiminds. Die Besonderheit: Um die Welten von Roboter und SPS zu verschmelzen, erfolgt die Schnittstellenprogrammierung zwischen Robotercontroller und Simatic SPS automatisiert durch den von Artiminds entwickelten ArTIA-Connector.
Der ArTIA-Connector verbindet Artiminds RPS und Simatic STEP 7 (TIA Portal) mit dem Ziel, die Aufwände für die Schnittstellenprogrammierung so stark wie möglich zu reduzieren und einen konsistenten Datenaustausch zwischen Robotercontroller und Simatic Controller zu gewährleisten. „Mir ist bisher nicht bekannt, dass es ein alternatives Tool gibt, mit dem sich Steuerungstechnik und Robotik derart miteinander verschmelzen lassen“, resümiert Beer.
Anwenderfreundliche Handhabung
Mit der Wahl ist Beer hochzufrieden: „Artiminds RPS spricht nahezu mit jedem Roboter – selbst wenn die Hersteller variieren, müssen wir die Programmierung nicht jedes Mal neu lernen.“ Zudem gliedert die Software das erzeugte Roboterprogramm automatisch kongruent zu den Prozessschritten. Bei Bedarf kann die Granularität dann weiter erhöht werden. „Dadurch sind die einzelnen Montageprozesse besser nachvollziehbar, die Suche nach Fehlern wird deutlich leichter und der Handlungsspielraum ist in Notfällen größer“, bekräftigt Christopher Abel, Senior Business Development Manager bei Artiminds. „Mit dem hohen Maß an Flexibilität im digitalen Überbau steht künftigen Anpassungen nichts im Wege.“
Ein großer Pluspunkt ist für Beer die anwenderfreundliche Handhabung der Software: „Artiminds RPS ist sehr intuitiv aufgebaut. Mit einer zweitägigen Schulung und ein wenig Einarbeitung kann damit jeden innerhalb wenigen Tag einen Roboter programmieren, Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich.“
Roboterzellen per Drag-and-Drop programmieren
Gerade, weil Robotik-Experten am Markt rar gesät sind, macht dieser Vorteil die Software für Beer so attraktiv. Außerdem arbeitet die Abteilung regelmäßig mit Werk-, Bachelor- und Masterstudenten zusammen, denen anfangs das entsprechende Robotik-Know-how fehlt. So können auch die Kollegen in spe rasch per Drag-and-Drop Roboterzellen programmieren und optimieren und lange Einarbeitungszeiten gehören der Vergangenheit an.
Neben dem Produkt selbst überzeugt Florian Beer auch die Unterstützung durch Artiminds. „Bei jedem Pilotprojekt treten auch mal Probleme auf, mit denen man nicht gerechnet hat“, sagt der Prozessinnovator. „Dann haben wir einfach kurz angerufen und zusammen an einer Lösung gefeilt. Für alles andere hatten wir einen zweiwöchigen Jour-fixe eingerichtet. Die Zusammenarbeit war beispielhaft.“
Weitergehende Pläne
Durch die guten Erfahrungen mit der RPS will das Team aus Kemnath die Zusammenarbeit weiter vertiefen. So beschränkt sich der Einsatz der RPS nicht nur auf den Schraubprozess – künftig sollen damit auch die Verschiebekräfte an der Linearachse der produzierten Liegen automatisiert gemessen werden. Diese haben direkten Einfluss auf das haptische Verhalten und die Nutzerfreundlichkeit.
Als nächstes nimmt das Team das Analysetool Learning & Analytics for Robots (LAR) von Artiminds genau unter die Lupe. Dieses soll die Automatisierung von Schleifprozessen bei der Fertigung von Computertomographen vorantreiben. Beer: „Das Projekt wurde bereits angestoßen und die ersten Gespräche laufen. Der nächste Schritt ist dann eine Machbarkeitsstudie.“
Artiminds Robotics GmbH
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