Vernetzte Zellenkonzepte: Skalierbare Lösungen von klein bis groß

Lösungen für Handwerk & Mittelstand.

Für holzbearbeitende Betriebe aus dem Mittelstand zeigt HOMAG auf der LIGNA modular erweiterbare Bearbeitungszellen. Jede Zelle bildet bereits für sich eine ideale Lösung für die effiziente Plattenbearbeitung - vernetzt werden die Einzelzellen durch die, erstmals auf der HOLZ-HANDWERK 2018 vorgestellten, fahrerlosen Transportroboter (TRANSBOT). Die übergeordnete Steuerung übernimmt das Fertigungsleitsystem ControllerMES. Am Ende sehen die Besucher ein vollautonomes und automatisiert arbeitendes, variabel an Kundenanforderungen anpassbares Fertigungskonzept für Losgröße-1-Produktionen - vom Zuschnitt bis zum fertig verpackten Möbel.

Die Betriebe stehen heute vor unterschiedlichen Herausforderungen:

• Wie kann der Aufwand bei der Auftragsbearbeitung reduziert werden?
  Bisher bedarf es bei Kundenaufträgen, die im Fachhandel erfasst werden, zuerst einer technischen Klärung im Betrieb. Erst dann wird der Auftrag intern in den Softwaresystemen erfasst.
• Immer kleiner werdende Losgrößen fordern heute immer flexiblere Produktionskonzepte.Wie können individuelle Kundenanforderungen noch effizienter und schneller produziert werden?
• Wie begegnet man hohen Personalkosten und Fachkräftemangel?
• Wie reagiert man auf den hohen Wettbewerbs- und Kostendruck, der durch eine zunehmende Konsolidierung des Marktes entsteht?

Wie das konkret aussehen kann, erleben die Besucher live in Hannover - bei der Vorstellung eines neuen, integrierten Zellen-Konzeptes für den Einstieg in die industrielle Fertigung und für Unternehmen aus dem Mittelstand:

'Ihre Lösung für vernetzte, individuelle Zellen'

KOMPLETT VERNETZT.

Auf der LIGNA kommen in der vernetzten Lösung für Handwerk und Mittelstand folgende Anwendungen zum Einsatz:

Configurator3D & Designer 3D

Der Configurator3D ermöglicht dem Anwender eine schnelle und sichere Auftragserfassung. Dabei werden fotorealistische Darstellungen für Verkaufs- und Freigabeunterlagen erzeugt. Weitere Visualisierungsmöglichkeiten - von Ansichtszeichnungen oder 3D-Perspektiven im Shade-Mode bis hin zu fotorealistischen Renderings - helfen zusätzlich, die neuen Möbel optimal zu planen: Komplexität und Variantenvielfalt wird beherrschbar und Sonderteile reduziert. Aus dem 3D-Produktkonfigurator lassen sich automatisiert Stücklistenauflösungen und CNC-Daten generieren.

In Kombination mit Designer3D, der Lösung für den Point of Sale, entsteht die perfekte Lösung für den Direktvertrieb. Im Fokus: der Kunde. Durch die intuitive Bedienung wird der Fachberater von der Planung über das Rendering bis hin zum Angebot unterstützt. Mit der nahtlosen Integration in den Configurator3D können die Daten durchgängig vom Point of Sale bis in die Produktion genutzt werden.

Die 'Schaltzentrale': Das Fertigungsleitsystem ControllerMES

Eine Zuschnittzelle, eine Kantenzelle, eine Bohrzelle, eine Verpackungszelle und die fahrerlosen Transportroboter (TRANSBOTs): Wer übernimmt hier die übergeordnete Steuerung? Die Antwort: Das Fertigungsleitsystem ControllerMES. Das modulare System unterstützt die Prozesse der Bearbeitungszellen und perfektioniert das Zusammenspiel von Mensch und Maschine. Dabei stehen im Mittelpunkt der Vernetzung die effiziente Gestaltung der Produktionsprozesse, die optimale Datenqualität für die Losgröße-1-Fertigung und absolute Daten-Transparenz.
Dabei unterstützt ControllerMES die individuellen Produktionsprozesse optimal - von der direkten Übernahme und Optimierung der Fertigungsdaten aus dem Configurator3D über die automatisierte Bildung von Fertigungslosen und die exakte Produktionsplanung bis hin zur Definition der Materialflüsse und den Transportwegen der fahrerlosen Transportsysteme.

Zuschnitt-Optimierung 'intelliDivide'

Der Bediener lädt seine Aufträge in die Zuschnitt-Optimierung intelliDivide - eine Software-on-Demand, die über das Ökosystem tapio genutzt werden kann. Die Software erstellt die Schnittpläne für die Plattenaufteilsäge oder auch die Nesting-Maschine. Dabei optimiert sie den Verschnitt nach verschiedenen Kriterien (wenig Verschnitt, kurze Laufzeit oder einfaches Material-Handling) und stellt als Ergebnis verschiedene Schnittpläne zur Auswahl zur Verfügung. So erzielt der Anwender erstklassige Zuschnitt-Ergebnisse zu überschaubaren und punktgenau kalkulierbaren Preisen. Die Vorteile: Er spart Zeit, Material und Ressourcen.

Werkzeug-Manager und Material-Manager

Wie kann man die Verwaltung von Werkzeugen und Materialien effizienter gestalten und Fehler vermeiden? Möglich machen das der neue Werkzeug- und der neue Material-Manager. Beide basieren auf dem Ökosystem tapio.

Der Werkzeug-Manager (toolManager): Mit dem Werkzeug-Manager wird es in naher Zukunft möglich sein, alle Werkzeuge eines Unternehmens übersichtlich zu verwalten, Informationen dazu bequem abzurufen oder sogar direkt auf die jeweilige Maschine zu laden. Zur LIGNA startet HOMAG mit der Verwaltung von Sägeblättern für Plattenaufteilsägen. Verschiedene Hersteller haben dazu unterschiedliche Daten ihrer Sägeblätter hinterlegt (z.B. Typ und Geometrie, Drehzahlen oder auch Materialrestriktionen). Der Anwender scannt mit seinem Smartphone oder Tablet den Barcode auf dem Werkzeug ein. Er erhält die Informationen und kann diese - wenn die Säge an tapio angebunden ist - auch direkt auf die Maschine übertragen. Das Ergebnis: Kein langes Daten-Suchen mehr, deutlich weniger manuelle Eingaben und dadurch weniger Fehler. In Verbindung mit dem Material-Manager werden die Schnittmeter zwischen den Schärfzyklen mit Bezug zum verarbeiteten Material erfasst.

Der Material-Manager:

Hier sind Materialklassen und deren Eigenschaften hinterlegt (z.B. Rohspan, Alucobond, Leichtbau) und dazu allgemeine Informationen zur handelsüblichen Dichte und zum durchschnittlichen Gewicht. Der Nutzer kann die von ihm bereits verwalteten Platten diesen Klassen zuordnen.

intelliStack: Bildung und Entnahme 'chaotischer' Stapel nach dem 'Tetris-Prinzip'

Zur Entkopplung von Produktionsprozessen kommen in der holzbearbeitenden Industrie häufig Stapel zum Einsatz. Bei automatisierten Systemen war man bisher auf sortenreine oder lineare Stapel beschränkt. intelliStack ermöglicht nun auch die Bildung und die Entnahme von 'chaotischen' Stapeln nach dem 'Tetris-Prinzip'. Dabei wird der Stapel so gebildet, dass möglichst viele Teile in eine Ebene (Lage) passen. Das reduziert die Stapelhöhe, reduziert die Anzahl der notwendigen Stapeltransporte und sorgt zudem für die notwendige Stabilität des Stapels. Wer ein fahrerloses Transportsystem einsetzt, schafft so für diese Art der Logistik eine hervorragende Basis.

MachineBoard: Die App von tapio für den Überblick über alle verbundenen Maschinen

Alle Maschinen in den vernetzten, individuellen Zellen sind mit dem Ökosystem tapio verbunden und über die App MachineBoard sichtbar. So hat der Anwender einen einfachen Überblick über alle Maschinen, auch unterschiedlicher Hersteller. Die App zeigt Maschinendaten und -zustände in Echtzeit an und setzt Push-Benachrichtigungen ab, wenn der Bediener an der Maschine benötigt wird. Außerdem liefert die App eine Auflistung aktueller Fehler, Warnungen und Aktionen, inklusive der verbleibenden Zeit bis zur nächsten Aktion. Der Vorteil für den Bediener: Er ist immer zur richtigen Zeit an der Maschine und flexibler in seiner täglichen Arbeit.

Fahrerloses Transportsystem TRANSBOT: Moderne Vernetzung für individuelle Zellen

Auf der LIGNA übernehmen TRANSBOTs die logistische Verbindung zwischen Zuschnitt, Bekantung, CNC-Bearbeitung und Verpackung. Die autonom fahrenden Transportroboter navigieren frei im Raum und verzichten dabei auf mechanische Hilfsmittel wie Schienen oder Magnetstreifen - das macht sie sehr flexibel für Logistikaufgaben.

Ist das Material in einem Produktionsschritt fertig bearbeitet, wird es auf sogenannte Trays (tischartige Konstruktionen) gestapelt. Auf der LIGNA wird diese Stapel-Routine durch verschiedene Roboter übernommen, die in die jeweiligen Bearbeitungszellen integriert sind. Ist ein Stapel fertig gebildet, fährt ein TRANSBOT unter das Tray, hebt es an und befördert den Stapel aus der Übergabestation, die mit der Bearbeitungszelle verbunden ist. Anschließend transportiert er den Stapel direkt zur nächsten Bearbeitung oder alternativ zu einem Flächenpuffer. Dieser gleicht die unterschiedlichen Taktleistungen der individuellen Bearbeitungszellen aus. Auf insgesamt 8 frei wählbaren Plätzen - jeder davon im Einzelzugriff - können leere Trays abgestellt oder volle Trays in Warteposition zwischengelagert werden, bis das Material wieder angefordert wird. So ist die kontinuierliche Material-Versorgung der Bearbeitungszentren und eine hohe Wertschöpfung sichergestellt.

Zuschnitt: SAWTEQ B-300 flexTec mit Roboterhandling und TRANSBOT Übergabestation

Ganz gleich welcher Schnittplan auf der Plattenaufteilsäge abgearbeitet werden soll - der Roboter weiß, was er zu tun hat. Er beschickt die Säge mit einer Platte für das Ausführen der Längsschnitte. Anschließend dreht er die Streifen und führt sie der Säge erneut zu, sodass diese alle Quer- und Nachschnitte erledigen kann. Die fertigen Teile erhalten vollautomatisch ein Etikett und der Roboter stapelt sie nach optimal angeordnetem Stapelmuster auf Paletten ab. Auch hier ermöglicht intelliStack (siehe Punkt 5) die Bildung und die Entnahme von 'chaotischen' Stapeln nach dem 'Tetris-Prinzip'. Dabei wird der Stapel so gebildet, dass möglichst viele Teile in eine Ebene (Lage) passen. Das reduziert die Stapelhöhe und sorgt für eine hohe Stapelstabilität.
Sind die Plattenpakete gebildet, werden sie über die angeschlossene Transportstrecke an die Übergabestation befördert. Anschließend holt ein TRANSBOT den Stapel ab und transportiert ihn zur nächsten Bearbeitungszelle oder zum Stapelbahnhof. Das Ergebnis ist ein vollverketteter Zuschnitt auf kleinem Raum.

Bekantung: EDGETEQ S-500 profiLine mit 2 FEEDBOT E-500 und TRANSBOT

In der Zelle zur Kantenbearbeitung arbeitet die Kantenanleimmaschine EDGETEQ S-500 profiLine vollautomatisiert in Kombination mit zwei Robotern und dem fahrerlosen Transportsystem. Die Roboter übernehmen gemeinsam mit den TRANSBOTs das Teilehandling und der Bediener muss nur noch bei einem Wechsel der Kantenbänder am Kantenmagazin eingreifen.

Während die EDGETEQ ihre Stärken in der Bekantung der Werkstücke ausspielt, sorgt die Automatisierung dafür, dass das richtige Material zum passenden Zeitpunkt für die Bekantung bereitgestellt wird. Dafür ist ein Beschickroboter am Einlauf der Kante positioniert. Er übernimmt die zu bekantenden Werkstücke aus einem sortierten Stapel und legt diese nacheinander auf dem Zuführsystem ab. Der zweite Roboter ist am Auslauf der Kantenanleimmaschine positioniert. Er entnimmt dort die bearbeiteten Teile und bildet einen Stapel in sortierter Anordnung für den nächsten Kantendurchlauf. Die Stapel werden - erneut mit Unterstützung von intelliStack (siehe Punkt 5) - auf Trays (tischartige Konstruktionen) gebildet und von einem der TRANSBOTs wieder zum Einlauf der Kante beim Beschickroboter befördert. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis die Werkstücke fertig bekantet sind.

Die Bekantungszelle kann sich jeder Betrieb flexibel zusammenstellen. Je nach Anforderung und Leistungswunsch kann die EDGETEQ von der Stand-alone Variante über die Integration von einem oder zwei Robotern bis zur vollautomatisierten Lösung mit variabler Verkettung durch das fahrerlose Transportsystem TRANSBOT erweitert werden.

CNC-Bearbeitung: Zwei DRILLTEQ V-200 und ein Roboter FEEDBOT D-200

Das vertikale CNC-Bearbeitungszentrum DRILLTEQ V-200 übernimmt die komplette Korpus-Bearbeitung inklusive bohren, fräsen und nuten. Auf der LIGNA zeigt HOMAG den Allrounder das erste Mal in Kombination mit einer Roboter-Automatisierung. Der Roboter FEEDBOT D-200 versorgt live auf der Messe gleich zwei DRILLTEQ V-200 parallel mit Teilen und macht die Bearbeitungszentren so zu einer automatisierten CNC-Zelle.

HOMAG zeigt mit dieser Lösung eine weitere Variante, wie die Wertschöpfung von manuell bedienbaren Maschinen durch Automatisierung gesteigert werden kann. Die Materialzufuhr in die CNC-Bearbeitungszelle übernehmen auch hier die fahrerlosen Transportroboter TRANSBOT. Die Logistikhelfer bringen den Materialstapel von der Bekantungszelle oder, nach Bedarf, vom Flächenpuffer direkt in den Zugriffsbereich des Roboters, der zwischen den beiden vertikalen Bohrmaschinen installiert ist.

Wie bei der Zuschnitt- und der Bekantungszelle versorgt auch hier ein Roboter die Bearbeitungsmaschinen mit Material, sobald das volle Tray an Position gebracht ist. Da er zwei Maschinen zu versorgen hat nimmt der Roboter ein Teil nach dem anderen vom Stapel und legt diese zur richtigen Zeit in die beiden vertikalen Bohrmaschinen zur Bearbeitung ein. Ist die Bearbeitung abgeschlossen, wird jedes Teil vom Roboter auf eine in die Zelle integrierte Rollenbahn abgelegt und weiter zur Verpackungszelle befördert.

Verpackung: Mensch-Maschine Interaktion im Verpackungsbereich

Der Transport der fertig bearbeiteten Teile aus den CNC-Maschinen erfolgt direkt über eine Rollenbahn in die Sortierung der Verpackungszelle. Über einen Scanner werden die Daten, die mit jedem Teil verbunden sind, ausgelesen und jetzt das erste Mal auch für die Besucher an der Anlage sichtbar.

Hier kommt der Maschinenbediener zum Einsatz. Er stellt die Werkstücke in einen Hordenwagen an eine vom ControllerMES definierte Position. Wo genau das ist, sieht der Bediener auf einem Monitor. Das Fertigungsleitsystem 'weiß' schon seit dem Zuschnitt, welches Teil wo im Hordenwagen später stehen wird. 40 Teile passen in einen der drei Hordenwagen, die in der Verpackungszelle vorbereitet sind. Den Transport der Hordenwagen von der Sortierung zur Kartonschneidemaschine übernimmt auch hier wieder das fahrerlose Transportsystem TRANSBOT. Ist ein Hordenwagen komplett mit Material belegt, startet der Bediener den Fahrauftrag und ein TRANSBOT bringt den vollen Wagen zum letzten Bearbeitungsschritt in dieser Fertigungszelle - dem Verpacken. Sobald der Bediener den Hordenwagen scannt, beginnt die Kartonschneidemaschine automatisch damit, die passende Verpackung für die Möbelteile zu schneiden. Während der Bediener an der Verpackung damit beschäftigt ist, die Möbelteile nach Muster in die Verpackung zu legen, steht ein Hordenwagen schon wieder für den Bediener an der Sortierung bereit.

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