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Industrie-4.0-Demonstrator: durchgängig und wandlungsfähig

Automatisierung von Teilaspekten des Schaltschrankbaus
Industrie-4.0-Demonstrator: durchgängig und wandlungsfähig

Die real gefertigte Klemmenleiste wird hinsichtlich Beschriftung, Gesamtbreite und Vollständigkeit mit dem entsprechenden Digitalen Artikel verglichen
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Im Rahmen des Spitzenclusters it´s owl hat Phoenix Contact einen Technologie-Demonstrator entwickelt, der anhand des automatisierten Schaltschrankbaus Aspekte der Industrie 4.0 wie Wandlungsfähigkeit, Fertigung individualisierter Produkte und durchgängige Datenintegration verdeutlicht.

Die Anlage besteht aus drei Zellen. In der ersten Zelle, dem so genannten Loader, werden Durchgangs-Reihenklemmen automatisiert auf eine Tragschiene aufgerastet. Eine teilautomatisierte zweite Zelle druckt automatisch die Beschriftungsschilder für die Klemmenleisten, die dann in Handarbeit auf die Klemmen aufgebracht werden. Dabei bekommt der Mitarbeiter visuelle Unterstützung. Diese Teilautomation ermöglicht die Individualisierung der Produkte.

Die Wandlungsfähigkeit der automatisierten Anlage ergibt sich durch zwei Eigenschaften. So verfügt der Loader über wechselbare Magazine für die aufzurastenden Reihenklemmen. Damit kann der Anwender einfach auf neue Produkte umstellen. Der zweite Aspekt der Wandlungsfähigkeit resultiert aus der Modularität der Anlage. Während der Loader immer die erste Zelle der Fertigungskette darstellt, lassen sich die nachfolgenden Zellen auswechseln, in ihrer Reihenfolge verändern und beliebig ergänzen. Die Neukonfiguration erfolgt dabei automatisiert, denn sie basiert auf einer Zellen-Selbstbeschreibung, die beim Anbinden der neuen Zelle automatisch an das Fertigungsleitsystem übertragen wird.
Die Fertigung eines individualisierten Artikels beginnt mit der Erstellung eines Schaltplans für den Schaltschrank im Software-Tool Eplan. Die Phoenix-Contact-Software Clip Project, die sich aus Eplan heraus starten lässt, übernimmt die Schaltpläne des CAE-Tools und erstellt daraus Vorschläge hinsichtlich geeigneter Reihenklemmen für die Klemmstellen.
Die Projektierung wird dann in Form eines Digitalen Artikels – eine Kombination aus den Standards Automation ML und E-Class – an das Leitsystem übermittelt. Dieses prüft, ob sämtliche für die Fertigstellung erforderlichen Zellen an die Anlage angeschlossen und die Magazine mit den benötigten Reihenklemmen ausgestattet sind. Dann startet der Loader mit dem Aufrasten der Klemmen auf die Tragschiene.
Um im Leitsystem eine Verbindung zwischen der realen Klemmenleiste und dem Digitalen Artikel zu schaffen, hinterlegt der Loader die Auftragsnummer auf einem RFID-Chip in der Klemmenleiste. Diese Klemmenleiste wird dann an den teilautomatisierten Handarbeitsplatz zur Beschriftung geschleust.
Dort liest eine RFID-Station die auf dem Tag gespeicherte Auftragsnummer ein und schickt sie an das Leitsystem, wo der zugehörige Digitale Artikel identifiziert wird. Das Leitsystem überträgt dann die Montageanleitung für die Klemmenleisten-Beschriftung an die Montage-Assistenz der Zelle. Gleichzeitig löst das Leitsystem den Druck der Beschriftungsschilder aus.
In einer dritten Zelle prüft dann eine Kamera die erstellte Klemmenleiste anhand eines digitalen Modells. Auch hier scannt ein Lesegerät die Auftragsnummer aus dem RFID-Tag der Klemmenleiste ein und sendet sie an das Leitsystem. Diese sendet daraufhin ein auf die wesentlichen Aspekte reduziertes Bild an die Kamerazelle. Die Zelle vergleicht ein Bild der realen Klemmenleiste hinsichtlich Beschriftung, Gesamtbreite und Vollständigkeit mit dem Digitalen Artikel.
Nachdem die Klemmenleiste fertig gestellt worden ist, kann sie dem Installateur zum Einbau in den Schaltschrank übergeben werden.
Der Einbauort ergibt sich meist aus dem auf der Klemmenleiste angebrachten Ortskennzeichen. Dieser Schritt lässt sich vereinfachen, indem ein sprechendes Ortskennzeichen als Text auf dem RFID-Tag der Klemmenleiste hinterlegt wird. Dieses kann schon während der Schaltschrank-Planung mit der Eplan-Software angelegt und mit Hilfe des Digitalen Artikels über die gesamte Kette der Engineering-Tools bis in die Fertigungsanlage weitergegeben werden.
„Das Beispiel des Industrie-4.0-Demonstrators zeigt, wie eine durchgängige Datenkette mit einem gemeinsamen Datenformat nicht nur das Engineering von Maschinen und Produkten vereinfacht“, so das Fazit von Olaf Graeser, Mitarbeiter im Technology Development Industrial Automation des Geschäftsbereichs Manufacturing Solutions.. „Darüber hinaus werden flexible und wandlungsfähige Produktionseinrichtungen geschaffen, mit denen sich individualisierte Produkte bis zur Losgröße 1 wirtschaftlich herstellen lassen.“
Phoenix Contact GmbH & Co. KG www.phoenixcontact.de
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