Intelligente Montage im 21. Jahrhundert

Intelligente Montage im 21. Jahrhundert


Die 4. Industrialisierung ist unter anderem durch die fortschreitende Automatisierung von Prozessen und Produktion gekennzeichnet. Am Ende dieser Entwicklung steht – möglicherweise – eine intelligente Fabrik, in der Produktionssysteme, intelligente Bauteile und Menschen miteinander über ein Netzwerk kommunizieren, Menschen und Roboter Hand in Hand arbeiten. Die Produktion steuert sich nahezu selbst. Aber was genau ist ein intelligentes Bauteil und welchen Nutzen hat es für die Montage?

Bauteile werden durch „Smart Tags“ intelligent

Ein Bauteil oder Produkt wird als intelligent bezeichnet, wenn es ein eindeutiges Identifikationsmerkmal besitzt und – mindestens passiv – kommunizieren kann. Bauteile werden zu diesem Zweck mittels RFID gekennzeichnet (Radio Frequency Identification: Identifizierung mittels hochfrequenter Funkwellen). Am Objekt oder Bauteil befindet sich ein Transponder oder „Tag“, der eine Kennung, also einen kennzeichnenden Code, sowie eine Antenne enthält. Der Code kann mit Hilfe eines Lesegeräts mit entsprechender Software ausgelesen werden, womit das Objekt eindeutig identifizierbar ist. Die Software kann die Daten verarbeiten und an andere EDV-Systeme weiterleiten.

Es gibt RFID-Transponder in Reiskorn-Größe oder als flaches Etikett zum Beispiel auf unseren Personalausweisen. Heute ist es möglich, RFID-Transponder auf Folien aufzubringen, so dass sie als sogenannte Smart Label oder Smart Tags auch auf kleinsten Bauteilen Platz finden. Hiermit hat sich der Einsatzbereich der RFID-Technologie deutlich vergrößert und ist ein weiterer Baustein der intelligenten Produktion.

Mehr Effizienz und Produktivität durch intelligente Bauteile in der Montage

Bauteile, die eindeutig identifizierbar sind, sind unverwechselbar. Dies ist eine der Voraussetzungen für die fehlerlose Montage und ebenso für eine automatisierte Produktion kleinster Losgrößen. Denn im Zeitalter von Industrie 4.0 wird die Massenproduktion abgelöst durch die Herstellung individualisierter Produkte. Auf der einfachsten Ebene kann ein Werker, der zwei Bauteile miteinander verbinden soll, mit Hilfe eines RFID-Readers oder per Barcode-Scan sicherstellen, dass er die richtigen Teile verarbeitet. Ein weiterer Schritt Richtung intelligente Montage ist die Einbindung der Schraubtechnik selbst: Das mittels Smart Tag eindeutig gekennzeichnete Bauteil kann nur mit den hierfür festgelegten Werkzeugen und Schraubparametern montiert werden, wenn dies in einem entsprechenden System festgelegt wurde. Oder, um einen Schritt weiterzugehen: Die Montagesysteme passen sich den Produktionsanforderungen der Bauteile an, die Schraubwerkzeuge werden automatisch parametriert. Voraussetzung hierfür ist immer, dass Montagesysteme, Bauteile und Werker über ein Netzwerk miteinander kommunizieren können. Die Fehlerquote sinkt, Effizienz und Flexibilität steigen und damit die Produktivität des Unternehmens. Objekte, die aus eindeutig identifizierbaren Bauteilen bestehen, können außerdem auf ihrem Weg durch die Produktion verfolgt werden. Für jedes Produkt, das das Werk verlässt, kann der Hersteller idealerweise die komplette Prozesskette nachweisen.

Was ist ein digitaler Zwilling und welche Rolle spielt er in der Schraubmontage?

Ein digitaler Zwilling ist ein computergestütztes oder virtuelles Modell eines Produktes. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Produkt schon existiert oder erst entwickelt wird. Oft wird schon für das Design eines Produktes, das noch in der Planung ist, dessen virtuelles Abbild am Computer erstellt, um verschiedene Eigenschaften des späteren Produktes festzulegen. Ein einfaches Beispiel: Am digitalen Zwilling eines Automodells, das noch in der Entwicklung ist, können Produkteigenschaften simuliert werden, wie etwa der Luftwiderstand der Karosserie. Statt Prototypen werden virtuelle 3D-Modelle von Maschinen oder Bauteilen entwickelt, mit denen Simulationen und Tests durchgeführt werden können. Fehlfunktionen lassen sich so von Anfang an vermeiden. Und auch die verwendete Schraubtechnik kann bei der Produktionsplanung anhand des digitalen Zwillings simuliert und validiert werden. Für die Montage ergibt sich hieraus der Vorteil, dass Schraubstrategie und -parameter in die Planung von Beginn an einfließen. Die Zwillinge bleiben auch später miteinander verbunden. Sensoren im physischen Bauteil senden ihre Daten an den virtuellen Zwilling, so dass dessen Eigenschaften weiterverfolgt und optimiert werden kann.