Automatisierung eines manuellen Vormontageprozesses in einer Automobilfabrik

Schnellere Zykluszeit, höhere Produktqualität

Firac setzt die Visual-Components-Simulationstechnik ein, um Kunden aufzuzeigen, wie viel effizienter sie ihre Prozesse mit einem höheren Automatisierungsgrad gestalten könnten. So auch bei einem seiner Projekte mit der Groupe PSA. Die Unternehmensgruppe suchte nach Möglichkeiten zur Steigerung der Qualität bei gleichzeitiger Abstimmung der Zykluszeiten mit einer Schraubenanziehaufgabe am Fließband. Mithilfe der Produktionssimulationstechnik von Visual Components konnte Firac eine Lösung bereitstellen, die für ein Gleichgewicht zwischen Kosten und Produktivität sorgte.

Mithilfe der Simulationssoftware Visual Components ließ sich die Aufgabenstellung der Groupe PSA, das Anziehen der Vorderradschrauben bei PKW, nicht nur vorab simulieren und visualisieren, sondern auch die mechanische Auslegung aller Elemente validieren. (Bild: Visual Components)

Firac gehört zur Groupe SNEF und ist ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Integration von Robotertechnik und Automatisierung spezialisiert hat, insbesondere auf die Verbesserung von Industrieanlagen und -prozessen durch intelligente technische Lösungen.

Zykluszeit beschleunigen, Produktionsqualität verbessern in der Automobilfabrik

Die Automobilfabrik der Groupe PSA in Sochaux, Frankreich, die Autos bekannter internationaler Marken wie Peugeot und Citroen herstellt, wollte das Anziehen der Vorderradschrauben verbessern, um die Zykluszeiten zu beschleunigen und die Produktionsqualität zu verbessern. Bislang wurden die Schrauben in der Anlage manuell angezogen, sodass die Zykluszeiten bei der Erarbeitung einer automatisierten Lösung schnell und konsistent bleiben mussten, um die Gesamtproduktivitätsziele zu erreichen.

Bei der konkreten Unterbaugruppe müssen fünf Schrauben für die Vorderräder des Fahrzeugs angezogen werden, wobei sich vier Schrauben (M6-8Nm) auf der Vorderseite und eine (M8-20Nm) auf der Rückseite befinden. Diese Montage wurde zuvor von einem Arbeiter in vier Schichten durchgeführt. Die Fähigkeiten dieser Person diktierten jedoch weitgehend die Leistungszykluszeiten, die zwischen 30 und 60s schwankten. Aufgrund der Inkonsistenz dieser Aufgabe war es oft schwierig, sie mit der Hauptmontage abzustimmen. „Jede Sekunde, die man bei diesem Prozess verliert, bedeutet einen Produktivitätsverlust in der Hauptlinie. Schließlich wird etwa alle 60s ein Auto produziert“, so Corentin Monnot, Projektmanager bei Firac.

Testszenarios mit Roboter

Mithilfe der 3D-Fertigungssimulation von Visual Components testete Firac eine Reihe von Szenarien, um die Groupe PSA bei der Automatisierung des Prozesses zu unterstützen. Das erste getestete Szenario beinhaltete nur einen Roboter, der die Aufgabe des Schraubenanziehens in etwas mehr als einer Minute erledigte. Im zweiten Szenario wurden zwei Roboter nebeneinander simuliert, wobei einer die vier M6-Schrauben und der zweite die M8-Schraube anzog. Die Zykluszeit betrug 54,8s. Ein drittes und letztes Szenario wurde mit zwei Robotern konzipiert, die gegenüber voneinander angeordnet waren. Es erwies sich als passendste Lösung und schnellste Simulation des Prozesses, da die Aufgabe in weniger als 53s erledigt wurde. Diese Simulation wurde von der Groupe PSA übernommen, da sie einen guten Kompromiss zwischen Kosten und Leistung darstellte.

„Visual Components ist so vielseitig, dass es sehr einfach war, die verschiedenen Konfigurationen zu implementieren und ihre Auswirkungen auf die Zykluszeit zu betrachten“, so Monnot. „Nachdem wir die beste Simulation gefunden hatten, konnten wir ein Video des Prozesses anfertigen und eine quantifizierte und eine visuelle Argumentation zur Unterstützung unserer letztendlichen Lösung liefern.“

Umfassende visuelle Darstellung des Prozesses

Ein großer Vorteil der Visual-Components-Software war, dass das visualisierte und validierte Angebot der Groupe PSA gut vermittelt werden konnte. Mitbewerber von Firac, die zu diesem Projekt auch konsultiert wurden, beharrten darauf, dass der Prozess mit nur einem Roboter automatisiert werden könne. Die konkurrierenden Firmen stellten jedoch keine Visualisierung bereit, um überzeugend zu demonstrieren, wie er schnell und effizient durchgeführt werden kann. Zusätzlich zur visuellen Darstellung des Prozesses ermöglichte es Visual Components Firac, verschiedene externe zeitraubende Faktoren einzubeziehen und ihre Auswirkungen vorauszusagen. So wurden die Verfahrzeit des fahrerlosen Transportfahrzeugs, die für das Anziehen der Schrauben benötigte Zeit und sogar die Verarbeitungszeit der Kamera bereits in einem sehr frühen Stadium berücksichtigt, sodass das Angebot technisch fundiert war.

Visual Components half Firac darüber hinaus bei der Lösung von Anpassungsschwierigkeiten bei den Robotern, sodass sie die beste Methode zur Erreichung der vom Kunden gewünschten Zykluszeiten besser verstehen und konzipieren konnten. In der Simulation, bei der beide Roboter auf derselben Seite positioniert waren, müsste z.B. ein Roboter mehrere Sekunden warten, bis der andere seine Aufgabe abgeschlossen hat, bevor er mit seiner Aufgabe beginnen kann. In manchen Simulationen würden die beiden Roboter miteinander kollidieren und den Prozess weiter verzögern. Das ist mit ein Grund dafür, warum die beiden gegenüber voneinander positionierten Roboter die effizienteste Lösung darstellten. „Die Simulation hat deutlich gezeigt, warum es unmöglich war, den Prozess in der erforderlichen Zykluszeit mit nur einem Roboter zu realisieren“, so Monnot.

Validierung der mechanischen Auslegung

Auch nachdem Firac mit dem Projekt beauftragt wurde, spielte Visual Components eine wichtige Rolle. Firac setzte die Software weiter ein, um die mechanische Auslegung aller Elemente zu validieren und so die Zugänglichkeit, den richtigen Abstand und die Implementierung in der Fabrik zu gewährleisten. Die Lösung wurde innerhalb von etwa sechs Monaten implementiert. Firac war dabei mehrere Monate vor Ort, um die Lösung in der Fabrik umfassend zu testen und einzubinden.