Hersteller von kundenspezifischen automatisierten Montageanlagen

Um ihre Produktion von elektrischen Lenkeinheiten zu verdreifachen, kaufte der deutsche Automobilzulieferer keine weiteren Roboter. Stattdessen suchten sie nach einer maßgeschneiderten Automatisierungslösung für die vollständige Montage, die vom ersten gestanzten Metallteil bis zur letzten getesteten, serialisierten Einheit erforderlich ist. Sie verbrachten 18 Monate mit der Entwicklung vom Konzept bis zur Inbetriebnahme und produzierten letztendlich alle 12 Sekunden eine Lenkeinheit mit weniger als 10 Bedienern auf dem Werkstattboden. Obwohl es eine hohe Investition war, war die Rendite groß. Für jeden Hersteller, der vor ähnlichen Herausforderungen steht, wie z. B.: (ein neues Produkt, (Arbeitskräftemangel), (Qualitätsprobleme bei manueller Montage), sollte strategisch mit einem maßgeschneiderten Automatisierungsbauer zusammengearbeitet werden. Die Identifizierung des geeigneten Partners für Ihre Bedürfnisse unter den Hunderten von Integratoren/Maschinenbauern weltweit ist der erste und möglicherweise wichtigste Schritt in Ihrem Vorhaben.

Was ist eine maßgeschneiderte automatisierte Montagemaschine?

Eine maßgeschneiderte automatisierte Montagemaschine ist eine spezielle Art von Produktionsmaschine, die eine Reihe von Prozessen (z. B. Zuführen, Positionieren, Verbinden, Sichern, Schweißen, Prüfen, Etikettieren und Verpacken) ohne jegliche physische menschliche Beteiligung durchführt. Im Gegensatz zu standardisierten Robotik-Arbeitszellen, die für mehrere Produkte wiederverwendet werden können, ist eine maßgeschneiderte Montagemaschine speziell für ein einzelnes Produkt oder eine Produktfamilie konzipiert. Dies ist vergleichbar mit einem maßgeschneiderten Anzug; jede Station, Vorrichtung und jeder Sensor innerhalb der Maschine wurde speziell aufgenommen, weil er für das herzustellende Produkt erforderlich ist. Maßgeschneiderte Montagemaschinen werden von spezialisierten Ingenieurbüros gebaut, die Lösungen anbieten, die Maschinenbau, Steuerungssysteme, Pneumatiksysteme, Roboterausrüstung, optische Systeme und Software zu einer funktionierenden validierten Lösung integrieren. Daher ist das gelieferte Endprodukt kein “Katalogartikel”, sondern eine schlüsselfertige Fertigungslösung, die produziert; eine vorgegebene Taktzeit einhält, eine vorgegebene Qualitäts- und/oder Kostenanforderung erfüllt. Für einen detaillierten Einblick in die Technologien, die diesen Systemen zugrunde liegen, bietet unser Leitfaden Was ist Automatisierung? eine grundlegende Übersicht.

Bedeutende Hersteller maßgeschneiderter automatisierter Montagemaschinen

Die globale Landschaft umfasst eine Mischung aus großen multinationalen Automatisierungsintegratoren und fokussierten, unabhängigen Maschinenbauern. Die folgende Tabelle fasst mehrere anerkannte Namen zusammen, zusammen mit einem repräsentativen mittelgroßen Hersteller.

Für Hersteller im Bereich elektrischer Schutzgeräte ist ein fokussierter Partner wie Benlong Automation Technology Co., Ltd. bringt branchenspezifisches Engineering, das ein Generalist-Integrator nicht bieten kann. Mit Sitz in Wenzhou, China – dem Zentrum der weltweiten Niederspannungs-Elektroherstellung – entwirft und baut Benlong seit 2008 kundenspezifische Montage- und Testlinien für Miniatur-Leistungsschalter, Leistungsschalter, Luftleistungsschalter, Schütze, Überspannungsschutzgeräte und verwandte Geräte. Das Portfolio des Unternehmens umfasst vollautomatische Produktionslinien für MCBs, wie die MCB-Automatisierungslinie, die mehrere Stationen in einem einzigen kontinuierlichen Fluss integriert. Für einen umfassenderen Überblick über die verfügbaren automatisierten Lösungen für die Elektroherstellung deckt unsere Übersicht über den besten MCB-Automatisierungsprodukten die Bandbreite der Ausrüstung ab, die ein spezialisierter Hersteller bereitstellen kann.

Warum Hersteller in kundenspezifische Montageautomatisierung investieren

Die Entscheidung zur Inbetriebnahme einer kundenspezifischen Montagelinie konzentriert sich selten darauf, einen einzelnen Bediener zu ersetzen. Vielmehr wird sie meist durch die Notwendigkeit getrieben, eine Vielzahl kombinierter Probleme zu lösen, von denen viele mit vorhandener ‘Standard’-Ausrüstung nicht behoben werden können. Die häufigsten Gründe für die Inbetriebnahme neuer Ausrüstung sind:

• Produktkomplexität, die manuelle Montage überfordert. Da ein Medizinprodukt viele kleine Teile hat, die in einem Reinraum positioniert, ausgerichtet und verbunden werden müssen, ist dieses Gerät ein idealer Kandidat für die Automatisierung von Montageprozessen.
• Qualitätsanforderungen, die menschliche Konsistenz übersteigen. Das Fehlen eines O-Rings oder ein nachlässiges Anziehen einer Schraube kann zu lebensbedrohlichen Situationen in und um die Fahrzeugsicherheit führen. Ein automatisierter Produktprüfprozess kann jedes Mal die gleiche Kraft anwenden, jede Montageoperation überprüfen und fehlerhaft gefertigte Baugruppen ablehnen.
• Verfügbarkeit und Kosten von Arbeitskräften. Automatisierung kann einen Fertigungsengpass in einen Vorteil verwandeln – in Situationen mit hohen Preisen und/oder einem Mangel an qualifizierten Montagearbeitskräften.
• Durchsatzanforderungen. Um einen neuen Auftrag zu erfüllen, muss die durchschnittliche Stückzahl von 100 Einheiten pro Schicht auf 500 Einheiten pro Schicht erhöht werden. Eine vollständig konzipierte automatisierte Produktionslinie, die genau die benötigte Stückzahl produziert, wird dies erreichen.

Schlüsselkriterien zur Bewertung eines Herstellers kundenspezifischer Montageautomaten

Die Fähigkeit, eine betriebsbereite, kundenspezifische automatisierte Montageanlage zu erstellen, ist nicht in allen Maschinenbauwerkstätten verfügbar. Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen dem, was allgemeine Fertiger leisten können, und echten Automatisierungsintegratoren. Daher kann die Wahl des Automatisierungsintegrationspartners zu einer Maschine führen, die entweder die spezifizierte Produktionsrate nicht erreicht, die Qualitätsanforderungen nicht erfüllt oder eine automatisierte Maschine ist, die einfach nicht wie vorgesehen funktioniert. Die folgenden Kriterien helfen dabei, eine erfolgreiche Lieferantenauswahl gegenüber einer ungeeigneten Auswahl zu treffen:

• Branchenerfahrung. Hat der Hersteller bereits Maschinen für Ihr Unternehmen geliefert? Die Automobil-, Medizinprodukte-, Elektronik- und Konsumgüterindustrie haben unterschiedliche Vorschriften, Sauberkeits- und Validierungsanforderungen. Ein Hersteller, der dies bereits getan hat, lernt aus Erfahrung, wie man liefert, wodurch eine etablierte Lernkurve (in Ihrem Budget) entsteht.
• Tiefe der internen Ingenieurskompetenz. Die Kernkompetenz des Unternehmens sollte mechanisches Design, elektrisches Design, SPS-Programmierung, Vision-Integration und Robotik sein. Die Auslagerung der Steuerungstechnik benachteiligt den Hersteller bei der Fehlersuche in komplexen Abläufen; zudem wird er während des Debugging-Prozesses andere für auftretende Probleme verantwortlich machen.
• Strenge Projektmanagement. Jede kundenspezifische Linie ist ein eigenständiges Projekt mit definiertem Umfang, Kosten und Zeitplan. Der Kunde erhält die Sicherheit, dass der Hersteller die Ausrüstung gemäß den Spezifikationen bauen kann, durch einen linearen Prozess, der einen umfassenden Projektmanagementplan, einen formellen Design-Review-Prozess, einen Factory Acceptance Test (FAT) in der Fertigungsstätte und einen Site Acceptance Test (SAT) in der Einrichtung des Endbenutzers umfasst. Wenn der Projektvertrag diese Meilensteine für den Hersteller nicht definiert, liegt jede Verzögerung im Projekt in der Verantwortung des Herstellers, was ein höheres Risiko für den Kunden bedeutet.
• After-Sales-Support und Ersatzteile. Ein zusätzlicher Vorrat an Ersatzsensoren, Aktuatoren und Verschleißteilen ist für eine Maschine erforderlich, die 24 Stunden am Tag und 7 Tage die Woche läuft. Mit einem Hersteller, der einen Bestand an wichtigen Ersatzteilen in der Nähe der Maschine hält oder diese Teile innerhalb von vierundzwanzig (24) Stunden liefern kann, ist es möglich, einen vollständigen Stillstand Ihrer Fertigungslinie zu verhindern, wenn nur ein (1) Teil ausfällt.

Was bestimmt die Kosten einer kundenspezifischen Montageanlage?

Die Kosten für eine kundenspezifische automatisierte Montageanlage können stark variieren, was es unmöglich macht, eine konkrete Zahl anzugeben. Zum Beispiel kostet eine einfache Pick-and-Place-Zelle auf dem Labortisch typischerweise etwa $50.000, während eine vollautomatisierte, validierte Montageanlage für Medizinprodukte mit Sichtprüfung an jedem Arbeitsplatz, eingebettet in einen Reinraum und umfassender Rückverfolgbarkeitssoftware, bis zu $5 Millionen kosten kann. Die folgende Liste enthält einige der wichtigsten Komponenten, die zu den Gesamtkosten beitragen:

• Anzahl der Montageplätze und Komplexität jeder Operation. Jede Station fügt mechanische Struktur, Aktuatoren, Sensoren und Steuerungen hinzu.
• Erforderlicher Durchsatz (Taktzeit). Eine Montagelinie, die alle drei Sekunden Komponenten produziert, benötigt schnellere Aktuatoren, engere Steuerungssysteme und robustere Konstruktionen im Vergleich zu einer Montagelinie, die alle dreißig Sekunden Komponenten produziert.
• Anforderungen an Vision und Inspektion. Manuelle Linien können nicht die Verifikationsmöglichkeiten bieten, die mit höherer Auflösung von Kameras, Beleuchtung und Verarbeitungshardware erreicht werden können.
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Ingenieurdokumente und Testkosten summieren sich aufgrund aller Validierungen durch die FDA, CE-Kennzeichnung, ATEX-Zertifizierung und andere von einer Organisation vorgeschriebene Anforderungen.
• Materialhandling und Zuführung. Schalenförderer, Tablettförderer und Fördersysteme müssen auf die spezifischen Komponenten abgestimmt sein.

Wenn effizient verwaltet, wird eine Investition nach etwa 18 – 36 Monaten eine gute Kapitalrendite (ROI) aufgrund von Arbeitskosteneinsparungen, reduziertem Ausschuss, verbessertem Durchsatz und verbesserter Qualität erzielen. Das Wichtigste ist, mit einem Generalunternehmer zusammenzuarbeiten, der eine fundierte Kostenschätzung basierend auf einer klar definierten Spezifikation abgeben kann; dies ist viel hilfreicher als von einer stark verallgemeinerten Vorstellung der Ergebnisse auszugehen.

Wie wählt man den richtigen Hersteller für Ihr Projekt aus

Die Wahl eines Herstellers für kundenspezifische automatisierte Montageanlagen ist ein Kauf, der von sorgfältiger Detailbeachtung im Beschaffungsprozess profitiert. Ein systematischer Ansatz:

1. Definieren Sie Ihre Anforderungen präzise. Was sind die Spezifika des Produkts und etwaige damit verbundene Leistungsanforderungen? Wann soll die Produktion beginnen? Wie hoch werden die Produktionskosten sein? Welche Arten der Qualitätskontrolle werden durchgeführt? Wie hoch wird das Betriebsbudget sein? Wenn eine Anfrage (RFQ) klar angibt, was benötigt wird, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass der Lieferant einen ernsthaften Vorschlag unterbreitet.
2. Besuchen Sie die Fertigungsstätte des Herstellers. Mehr als in einer Broschüre zu finden ist, kann eine Fabrikbesichtigung zeigen, wie die Maschinen montiert werden, und ermöglicht es Ihnen, direkt mit Ingenieuren statt nur mit dem Vertriebsteam zu sprechen. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie eine der Maschinen in Betrieb sehen, die Ihrer ähnlich ist.
3. Überprüfen Sie Referenzen. Sprechen Sie mit früheren Kunden, um zu sehen, wie die Maschine funktioniert hat; wie die Zykluszeit im Vergleich zum tatsächlichen Lieferdatum war und ob die Maschine Nachbetreuung erhalten hat, ist ebenfalls wichtig.
4. Klären Sie die Abnahmekriterien. Der Vertrag sollte die Meilensteine sowohl für den FAT als auch den SAT festlegen. Diese umfassen die Arten der durchgeführten Tests, die Kriterien für das Bestehen dieser Tests und welche Maßnahmen im Falle eines Maschinenfehlers ergriffen werden.
5. Bewerten Sie die Gesamtkosten des Eigentums. Der anfängliche Kaufpreis ist nur einer der Kostenfaktoren, die mit dem Besitz einer Maschine über 10-15 Jahre verbunden sind. Weitere Kosten umfassen Ersatzteile, Wartungsschulungen und die fortlaufende Unterstützung durch den Hersteller.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen einer Standard-Montagemaschine und einer kundenspezifischen Maschine?

Standard-Montagemaschinen sind vorgefertigte Plattformen, die den Benutzern die Möglichkeit bieten, sich an mehrere Produkte anzupassen, meist innerhalb bestimmter Grenzen. Ein Beispiel hierfür ist ein Indexiertisch mit austauschbaren Werkzeugfunktionen, der den Benutzern die Flexibilität ermöglicht, Produkte effizient und präzise zu montieren. Kundenspezifische Montagemaschinen werden mit einer bestimmten Anwendung im Sinn konstruiert. Jeder Montagemechanismus (Station) und jede Montagevorrichtung (Werkzeug, das an ein Produkt angebracht wird) wird unter Berücksichtigung der spezifischen Form, des Materials und der Montagetechnik des Produkts entworfen.

Wie lange dauert es, eine kundenspezifische automatisierte Montagelinie zu bauen?

Die Lieferzeit variiert von Projekt zu Projekt je nach Schwierigkeitsgrad. Ein Einzelstationsgerät kann eine Lieferzeit von 4-6 Monaten vom Auftrag bis zur Lieferung haben, während ein mehrstationsfähiges, vollautomatisches System mit umfangreichen Tests/Validierungen je nach den spezifischen Anforderungen des Kunden zwischen 12 und 18 Monaten (oder länger) liegen kann. Der Zeitplan sollte folgende Komponenten umfassen: Designüberprüfung; Beschaffung; Bau; Factory Acceptance Test; Versand; Installation; und Site Acceptance Test.

Kann eine kundenspezifische Montagemaschine später für ein neues Produkt modifiziert werden?

Bis zu einem gewissen Grad, ja. Eine ordnungsgemäß konstruierte Maschine bietet eine gewisse Flexibilität bei der Einrichtung von Vorrichtungen und Programmen. Diese Maschine ist jedoch maßgeschneidert. Wenn Sie also eine wesentliche Änderung am Produkt haben – wie z. B. die Abmessungen des Produkts oder neue Arten von Komponenten – müssen Sie die Maschine neu konstruieren, um diese Änderungen zu berücksichtigen. Sie sollten mit Ihrem Hersteller über die Integration eines gewissen Maßes an Flexibilität in der Entwurfsphase sprechen, da es kostengünstiger ist, diese Funktionen während der Erstkonstruktion hinzuzufügen, als sie später als Nachrüstprozess zu implementieren.

Welche Branchen verwenden kundenspezifische automatisierte Montagemaschinen?

Kundenspezifische Automatisierung dominiert nahezu alle Branchen, die massenproduzierte physische Güter herstellen. Wichtige Beispiele sind die Herstellung von Automobil- und elektrischen Antriebskomponenten, medizinischen Geräten und Einwegartikeln, Unterhaltungselektronik, elektrischen Schutzgeräten (LS-Schaltern & MCCB’s), pharmazeutischer Verpackungen und Baugruppen, die im Luft- und Raumfahrtfertigungsprozess verwendet werden. Mit anderen Worten, fast jedes Produkt, das eine wiederholbare Montageabfolge hat und/oder ein bestimmtes Maß an Konsistenz in Qualität/Haltbarkeit erfordert, könnte automatisiert werden.

Referenzen

• ATS Automation Tooling Systems Inc. — Weltweit führend in kundenspezifischer Automatisierung und Integration für Life Sciences, Pharmazeutika und Konsumgüter.
• Eclipse Automation — Kundenspezifische automatisierte Lösungen für die Medizin-, Nuklear- und Transportindustrie.
• Arthur G. Russell Co. — Hochgeschwindigkeits-Automatisierungs- und Testsysteme für medizinische Einwegartikel und Konsumprodukte.
• FANUC Corporation — Industrierobotik, CNC-Systeme und Fabrikautomatisierungslösungen.
• RōBEX — Robotik-Integration und Automatisierung für Verpackung, Montage und Materialhandling.

Inbetriebnahme einer kundenspezifische automatisierte Montagemaschine ist eine Investitionsentscheidung, die ein Fertigungsunternehmen über ein Jahrzehnt oder länger prägt. Die richtige Maschine, gebaut vom richtigen Partner, wird zu einem Wettbewerbsvorteil: Sie senkt die Kosten, erhöht die Qualität und ermöglicht eine Produktionsrate, die Wettbewerber nicht leicht erreichen können. Die falsche Maschine wird zu einem teuren, ungenutzten Platz auf dem Fabrikboden. Der Unterschied liegt in der Strenge des Auswahlprozesses – der Klarheit der Spezifikation, der Tiefe der relevanten Erfahrung des Herstellers und der Struktur der Projektmeilensteine, die den Bau steuern. Benlong Automation ist eines der Unternehmen, das diese Strenge für den Bereich der elektrischen Fertigung bietet und jahrzehntelanges Fachwissen in Montagelinien übersetzt, die getestete, zertifizierte Geräte in dem Tempo produzieren, das die globalen Märkte verlangen.