Längere Betriebszeit des Presswerk-Übertragungssystems von Toyota

Hintergrund

Es waren Unternehmen wie Toyota, welche die Philosophie der schlanken Produktionsprozesse („lean“) und der Just-in-Time-Herstellung (JIT) entwickelt haben: Hier werden Komponenten und Karosserieteile genau zum benötigten Zeitpunkt in den Produktionsprozess eingebracht.Zwar handelt es sich, was Zeit, Lagerhaltung und Unternehmensliegenschaften angeht, um ein hocheffizientes Verfahren, dennoch ist die enorme Last, die auf den nachgelagerten Prozessen liegt, nicht von der Hand zu weisen. Denn eine JIT-Kette ist immer nur so stark wir ihr schwächstes Glied.Zudem stellt das JIT-Konzept in Verbindung mit einem Betrieb rund um die Uhr die Instandhaltungsabteilungen vor eine echte Herausforderung.Die einzige nennenswerte Ausfallzeit, die sie nutzen können, stellt die zweiwöchige Sommerpause dar. In diesem kurzen Zeitfenster des Maschinenstillstands müssen sie also alle größeren technischen Projekte abschließen, bevor die Produktion wieder anläuft.Im Toyota-Werk in Burnaston, Derbyshire, gab es ein Großvorhaben: die Instandsetzung von fahrerlosen Transportsystemen, die den Pressen am Anfang der Fertigungslinie zuarbeiten. Sollte es scheitern, würde dies ernsthafte Konsequenzen haben.

Ursprünglich war es als Instandsetzungsprojekt geplant. Doch dann kann es zu einer plötzlichen Änderung der Fertigungsprioritäten für die neuen Auris- und Avensis-Modelle, wodurch das Vorhaben ein kritisches Niveau mit einer leidlich geringen Realisierungschance erreichte.Dank der unkonventionellen Denkweise von AND Automation, einem Rockwell Automation Solution Partner, und der Bereitschaft Toyotas, sich auf eine alternative Technologie einzulassen, konnte das Problem bald aus der Welt geschafft werden: mit einer Lösung von Rockwell Automation, die ein wesentlich einfacheres und effizienteres Upgrade ermöglichte.

Herausforderung

Die fahrerlosen Transportsysteme bewegten sich zwischen vier Standorten hin und her: den beiden Seiten der Presse, dem Stapler und dem Entstapler.Stuart Cope, Press Engineer der Press and Weld Division bei Toyota, erläutert:„Unser fahrerloses Transportsystem, das ursprünglich aus acht Fahrzeugen bestand, ist in den letzten Jahren schon mehrfach durch den Austausch von Einheiten und Steuerungssystemen modernisiert worden.Letztes Jahr standen wir dann auf einmal mit nur noch einem betriebsfähigen Fahrzeug da. Die komplexe und wartungsintensive Infrastruktur war allerdings weiterhin auf acht Fahrzeuge ausgelegt und wurde so langsam zur Belastung.Da die Presse nicht im Dauerbetrieb lief, entschieden wir uns zunächst nur für eine weitere Instandsetzung.Durch eine Absatzsteigerung zeichnete sich allerdings ab, dass die Auslastung der Presse in Zukunft beträchtlich zunehmen würde und dass es sinnvoll sein könnte, eine zweite Presse in Betrieb zu nehmen.“

„Das Instandhaltungsvorhaben wurde also zugunsten eines neuen Systems aufgegeben. Dieses würde schnell entwickelt und während der Betriebsferien im Sommer installiert werden müssen“, fährt Cope fort.Toyota begab sich also auf die Suche nach einem Partner, der das neue System zum ursprünglich geplanten Budget würde bereitstellen können. Das Unternehmen kontaktierte Hersteller von fahrerlosen Transportsystemen und schienengeführten Fahrzeugen sowie mehrere Automatisierungs- und Steuerungsspezialisten.Einer davon war AND Automation. Mit diesem Unternehmen hatte Toyota bereits zuvor zusammengearbeitet.AND Automation schlug vor, ein schienengeführtes System zu installieren. Dieses wäre einfach und belastbar und würde vor allem unter Einhaltung des Budgets im vorgegebenen Zeitrahmen entwickelt und montiert werden können.„AND Automation stellte uns das Unternehmen vor, das die Hardware bereitstellen würde“, erläutert Cope.„Die Belastbarkeit des Systems hat uns wirklich sehr beeindruckt.Alle Bestandteile eines Presswerks müssen absolut stabil sein, da hier extrem viel gehämmert wird.“

Lösung

Tony Brooks, Sales Director bei AND Automation, erklärt die von seinem Unternehmen entwickelte Lösung:„Die vorhandene Steuerungsinfrastruktur wurde von einer Allen-Bradley® PLC-5® angetrieben. Das hieß, dass der Einbau einer neuen modernen Lösung von Rockwell Automation weitaus einfacher sein würde.Zudem war Toyota mit der Ausrüstung von Allen-Bradley® vertraut und zufrieden und wollte von einer kurzen Einarbeitungszeit profitieren.“

Zentrales Bauteil der neuen Steuerungslösung zum Antrieb der schienengeführten Laufkatzen sollte die programmierbare Allen-Bradley Compact GuardLogix®-Automatisierungssteuerung werden.Die Kommunikation mit allen primären Geräten und verschiedenen E/A-Punkten, darunter Point I/O™ mit und ohne Sicherheitsausrichtung, erfolgt über EtherNet/IP.Jede Laufkatze ist mit einer Fernsteuerung, Ein- und Ausgangsmodulen, sicherheitsgerichteten Ein- und Ausgangsmodulen sowie mit integrierter Intelligenz ausgestattet, die Hindernisse an Wänden und Maschinen erkennt und auf diese reagieren kann.

Der Hauptschaltschrank, in dem sich die programmierbare Automatisierungssteuerung, die Stromverteilung sowie die Ein- und Ausgangsmodule befinden, arbeitet den dezentralen Schaltschränken zu, die die Allen-Bradley PowerFlex®-Frequenzumrichter (zur Positionssteuerung), die sicherheitsgerichteten Ein- und Ausgangsmodule sowie die Ein- und Ausgangsmodule für alle drei Fahrzeuge enthalten.Ein PowerFlex 753-System sorgt für die exakte Positionierung des Hauptantriebs, und für die Rollenförderer auf den Laufkatzen kommt ein PowerFlex 4-System zum Einsatz.Die Antriebe werden über EtherNet/IP ausgeführt und sind mit Platinen mit Safe Torque-off-Funktion ausgestattet.Ergänzend zu den Primärkomponenten wurde an der Tür des Hauptschranks eine Allen-Bradley PanelView™-Bedienerschnittstelle angebracht. Diese bietet umfassende Diagnose-, Einrichtungs-, Konfigurations- und Alarmfunktionen.Die Sicherheitslösung besteht aus einem Schutzzaun mit mehreren Zugängen.Die Zugänge sind mit den Sicherheitslösungen anderer Maschinen verbunden und können je nach Eintrittstelle des Bedieners mehrere Wechselzonen bilden.Mithilfe der programmierbaren GuardLogix-Automatisierungssteuerung kann Toyota funktionale Sicherheit bereitstellen, die nicht fest verdrahtet, sondern programmiert ist.Folglich entstehen durch die intelligente Überwachung der Laufkatzenpositionen mehrere dynamische Sicherheitszonen, die dem Kunden mehr Flexibilität geben.

Ergebnisse

„Dies ist unsere einzige schienengeführte Lösung, daher ist das ganze System für uns neu.Und es hat sich hervorragend bewährt.Zwar gab es kleinere Anfangsschwierigkeiten, die vor allem mit unserer alten Kommunikationsmethode zusammenhingen, doch dann hat AND Automation es geschafft, unser ehemaliges Kommunikationssystem nachzubauen, dafür aber wesentlich aktuellere Hardware einzusetzen.Die Betriebszeit ist verglichen mit unserem alten System hervorragend.“Jenny Brosnan, Section Manager im Purchasing Department bei Toyota, beurteilt das Projekt aus Einkäufersicht:„Wenn wir neue Ausrüstung benötigen, entwickeln wir als Unternehmen normalerweise zusammen mit der Produktionsabteilung eine Spezifikation und gehen einkaufen.Aber dieses Projekt hatte anders begonnen: Wir wussten nur, dass wir Komponenten aufrüsten oder austauschen wollten.Das Gute ist, dass wir flexibel genug sind, Alternativen anzunehmen, und offen sind für neue Ideen.“„Als wir wieder mit AND Automation in Kontakt waren“, so Brosnan weiter, „haben wir schnell erkannt, dass wir keineswegs an unserer Spezifikation festhalten müssen, sondern unser Ziel ebenso gut mit einer anderen Technologie erreichen können.

Das war spannend für uns – schließlich haben wir eine altbewährte Methode infrage gestellt.Wir hatten ja keinen Vergleich, aber wirtschaftlich gesehen erschien uns die Anschaffung sinnvoll; daher setzten wir alles daran, die Entscheidungsträger im Presswerk für unsere Idee zu gewinnen.“Brosnans Fazit: „Und nun freuen wir uns, dass wir unsere von Transparenz geprägte Geschäftsbeziehung zu AND Automation fortsetzen können. Als sie uns ihre Lösung vorstellten, taten sie dies mit großer Offenheit, sodass ein Treffen mit ihren Lieferanten letztlich zur Bildung eines Projektteams führte.Als wir zu Projektbeginn die neuen Spezifikationen präzisieren mussten, stand uns AND Automation während des gesamten Einkaufsprozesses federführend zur Seite anstatt nur die Rahmenbedingungen zu schaffen.

Und wir waren von Anfang bis Ende eingebunden und konnten den Entscheidungsprozess mitgestalten.Aus Beschaffersicht läuft der Prozess häufig sehr starr ab: Den Lieferanten werden bestimmte Aufgaben und Spezifikationen abverlangt, und wenn sie diese nicht erfüllen können, sind sie aus dem Rennen.Wir hingegen ziehen auch gerne alternative Lösungen in Erwägung.“

Die oben genannten Ergebnisse beziehen sich speziell auf die von Toyota in Kombination mit weiteren Produkten genutzten Produkte und Services von Rockwell Automation.Die jeweiligen Ergebnisse können sich von Kunde zu Kunde unterscheiden.