Wie intelligente Automatisierung die Herstellung von elektrischen Produkten neu gestaltet

Für Hersteller von Niederspannungs-Elektroprodukten wie Leitungsschutzschaltern (MCBs), Leistungsschaltern (MCCBs), Fehlerstromschutzschaltern (RCCBs), Wechselstrom-Schützen und Überspannungsschutzgeräten geht es im Wettbewerb nicht mehr nur darum, die Arbeitskosten zu senken. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, täglich tausende sicherheitskritische Geräte mit gleichbleibender Qualität und Rückverfolgbarkeit herzustellen und gleichzeitig die Flexibilität zu bewahren, häufig zwischen verschiedenen Modellen zu wechseln. Genau das ist das Problem, intelligente Automatisierung wurde entwickelt, um es zu lösen. Anstatt einer einzelnen Maschine, die immer wieder dieselbe feste Bewegung ausführt, verfügt dieses System über eine Kombination aus mechanischer Manipulation, Echtzeitüberwachung, Datenerfassung und -verarbeitung, wodurch eine gesamte Montagelinie in der Lage ist, sich während des Betriebs selbst zu überprüfen.

Dieser Artikel skizziert das Konzept der intelligente Automatisierung im Kontext von Montage- und Prüflinien für elektrische Komponenten. Er erläutert weiter den Unterschied zwischen intelligenter Automatisierung und konventioneller Automatisierung und zeigt den Bereich auf, in dem sie für Hersteller von MCB- und MCCB-Produkten den klarsten Nutzen bringt. Der Artikel legt einen besonderen Fokus auf Hersteller, die in Indien und mehreren schnell wachsenden Exportmärkten wachsen wollen, in denen die richtige Reihenfolge der Investitionen ebenso wichtig ist wie die Wahl der richtigen Technologie.

Die Dringlichkeit ist spürbar – während qualifizierte Arbeitskräfte immer schwerer zu finden und zu halten sind, verschärfen globale Kunden die Anforderungen an ihre Lieferanten, insbesondere große Distributoren und Schaltschrankbauer aus Indien, dem Nahen Osten und Afrika. Montagelinien, die an kritischen Punkten auf manuelle Entscheidungen angewiesen sind, leiden daher sowohl unter Qualitätsminderung durch Ermüdung der Bediener als auch unter potenziellen Audit-Fehlschlägen, die zur vollständigen Aussetzung aller Lieferungen führen können. Intelligente Automatisierung geht das Problem an der Wurzel an, indem sie Qualitätskontrolle und Dokumentation automatisiert, sodass sich die Mitarbeiter nicht auf ihr Gedächtnis und ihre Aufmerksamkeit verlassen müssen.

Intelligente Automatisierung in der Niederspannungs-Elektroherstellung

In dieser Branche, intelligente Automatisierung bezieht sich auf Fertigungssysteme, die weit über den einfachen Transport von Teilen von einem Ort zum anderen hinausgehen. Die Ausrüstung erkennt den Zustand aller Komponenten, prüft sie anhand festgelegter Standards, ergreift relevante Maßnahmen, ohne auf eine Auslösung durch Unterstützung zu warten. Zum Beispiel misst eine bestimmte Position in der MCB-Produktionslinie den Abstand zwischen den Kontakten, bestätigt das Vorhandensein der Feder, überprüft die Auslöseleistung des Auslösestroms und führt die Operationen des Weiterreichens der Einheit an den nächsten Standort oder des Entfernens defekter Elemente durch – alle Vorgänge sind mit der entsprechenden Seriennummer verknüpft.

Der Begriff “intelligent” weist auf die Rückkopplungsschleife hin. Eine herkömmliche pneumatische Presse fertigt dasselbe Teil auf dieselbe Weise, unabhängig davon, ob das Teil fehlerhaft oder einwandfrei ist. Was das intelligente Automatisierungssystem betrifft,, es verarbeitet die Informationen nach jedem Laufzyklus und nutzt sie doppelt: für die Qualitätssicherung in Echtzeit und für die permanente Datenerfassung, die für nachfolgende Operationen der Qualitätskontrolle und der Technikabteilungen nützlich ist. Es ist das doppelte Engagement – Herstellung und Bestätigung – das eine zeitgemäße Produktionslinie von einer mechanischen unterscheidet.

Ein bestes Beispiel kann dies veranschaulichen. Im Fall eines manuellen RCCB-Prüfstands führt der Bediener einen Fehlerstrom ein, notiert eine Auslösung und schreibt das Ergebnis in das Dokument. Der Aufzeichnungsprozess kann durch Ermüdung, Ablenkung oder Marktdruck gestört werden. Wenn die Arbeit von einem automatisierten Prüfstand erledigt wird, gibt es keine Probleme bei der ordnungsgemäßen Verarbeitung der Daten, da der Prozess kontrolliert wird, die Informationen elektronisch mit sofortigem Vergleich zu IEC-Grenzwerten erfasst werden und die Ergebnisse in der Datenbank registriert sind, die mit der Seriennummer des Produkts verbunden ist. Das Produkt kann nicht weitergehen, wenn es den Test nicht erfolgreich bestanden hat.

Traditionelle Automatisierung versus intelligente Automatisierung

Alle elektrischen Fabriken verfügen über eine Form der Automatisierung. Dies kann etwas so Einfaches sein wie ein Indexiertisch, ein Vibrationsschalentrichter oder eine halbautomatische Nietstation. Während diese Maschinen wichtig sind, sind sie meist offene Regelkreissysteme. Sie können eine feste Bewegung ausführen, verlassen sich jedoch darauf, dass der Bediener ein Problem erkennt. Intelligente Automatisierung schließt diese Lücke, und der Unterschied zwischen konventionellen und intelligenten Systemen ist im gesamten Produktionsprozess sehr deutlich.

Traditionelle Automatisierungslösungen arbeiten mit vordefinierten Aktionen. Intelligente Systeme hingegen liefern Lösungen basierend auf Informationen von Sensoren.
Eine traditionelle Produktionslinie erkennt Fehler nur bei der Endkontrolle, während intelligente Systeme Fehler an der Stelle der Fehlerentstehung erkennen können.
Traditionelle Ausrüstung produziert Waren, aber mit Hilfe von intelligenten Automatisierungslösungen ist es möglich, Daten darüber zu erzeugen, dass die produzierten Waren den IEC-Anforderungen entsprechen.
Der Umrüstprozess in der traditionellen Fertigung erfordert eine physische Änderung der Ausrüstung, während die intelligente Fertigung auf digitale Designs für einen schnellen Umrüstprozess setzt.

Der kulturelle Faktor sollte ebenfalls nicht übersehen werden. Traditionelle Automatisierung sieht die Inspektionsabteilung als verantwortlich für die Qualität an. Bei intelligenter Automatisierung wird Qualität zum Grund, von einer Station zur nächsten zu gelangen.

Die praktische Erkenntnis ist, dass man selten alles auf einmal ersetzt. Die meisten Hersteller führen intelligente Automatisierung dies in Stufen durch, indem sie die Stationen mit dem höchsten Qualitätsrisiko und den höchsten Arbeitskosten zuerst aufrüsten, bevor sie den Rest der Linie angehen. Ein strukturierter, phasenweiser Weg ist in der Regel der sicherste Weg, sowohl den Cashflow als auch die Produktion zu schützen, und es ist der Ansatz, den wir unter Automatisierungssystem-Upgrade-Services.

näher beschreiben.

Fahren Sie mit dem Live-Test fort, um die ordnungsgemäße Ein-Aus-Funktion des Geräts unter normaler Last sicherzustellen und messen Sie die Spannungsabfälle während des Betriebs. intelligente Automatisierung ist einfacher, wenn man es in die Technologien aufteilt, die den Feedback-Loop ermöglichen. Vier Bausteine erscheinen in fast jeder fortschrittlichen elektrischen Produktionslinie.

Maschinelles Sehen und Inline-Inspektion

Vision-Systeme, die Augen der Linie. An einer MCB- oder MCCB-Station kann eine Kamera prüfen, ob eine Feder und ein Kontakt vorhanden sind, die Markierung am Gehäuse lesen und verifizieren sowie die Position eines Flaggenanzeigers überwachen. Die Inspektion findet in der Linie statt und nicht an einem separaten Kontrollprüfstand, was die Identifikation und Entfernung fehlerhafter Teile innerhalb weniger Sekunden nach Fehlerauftreten ermöglicht, anstatt erst nach einigen Stunden in der Endverpackungsphase.

Sensorfusion und Echtzeitmessung

Nur informierte Stationen vermeiden die Verwendung einer Einzelmessung für den Betrieb. Kraftsensoren werden an Niet- oder Pressstationen eingesetzt, um zu bestimmen, ob die Verbindung korrekt ausgeführt wurde; Laser-Distanzsensoren liefern den Wert des Spalts im Millimeterbereich; Prüfstandsmessgeräte, die Strom und Spannung anzeigen, ermöglichen die Bestimmung elektrischer Prozesse. Die Kombination mehrerer Signale derselben Einheit, bekannt als Sensorfusion, liefert ein zuverlässigeres Ergebnis als jedes einzelne Signal allein.

PLC-, SCADA- und MES-Integration

Die genannten Messungen werden erst relevant, wenn sie miteinander vernetzt sind. Intelligente Automatisierung erfordert die Integration von Stationssteuerungen (PLCs) mit Liniensteuerungssystemen (SCADA) zu einem Manufacturing Execution System (MES). Der ISA-95-Standard definiert detailliert, wie diese Ebenen kommunizieren müssen, um sicherzustellen, dass jedes Gerät während seines gesamten Produktionsprozesses vom ersten Arbeitsplatz bis zur Verpackung die Daten aufzeichnet. Die Integration verwandelt die getrennten intelligenten Geräte in eine vernetzte Linie.

KI-gestützte Prozessoptimierung

Sobald ausreichend Daten gesammelt sind, können Machine-Learning-Modelle Manager über Prozessabweichungen informieren, bevor Ausschuss entsteht, vorhersagen, wann eine Schweißelektrode oder ein Zuführgerät gewartet werden muss, und die Aufmerksamkeit auf die Anlagenstationen lenken, die den Durchsatz behindern. Wir müssen jedoch eine wichtige Einschränkung bei der Nutzung von KI klarstellen: Bei sicherheitsrelevanten elektrischen Produkten sollte KI immer Ingenieure unterstützen, aber nicht die harten Pass- und Fail-Grenzen ersetzen, wie sie in den Normen IEC 60898 und IEC 60947-2 definiert sind. Die Intelligenz kann helfen, den Prozess zu optimieren, während die Norm weiterhin definiert, was “gut” ist.

Intelligente Automatisierung entlang der Produktionskette von MCB, MCCB und RCCB

Der klarste Weg, den Wert von intelligenter Automatisierung für Niederspannungs-Elektroprodukte zu erkennen, ist, die Produktionskette Schritt für Schritt zu durchlaufen, da jede Stufe auf unterschiedliche Weise profitiert.

Montage

Bauteilzuführung, Nieten, Federeinsetzung und Mechanismusmontage sind alles Punkte, an denen ein kleiner Fehler zu einem Ausfall im Feld führen kann. Die Kraftüberwachung an jeder Presse bestätigt die Verbindung, das Vision-System bestätigt die Anwesenheit und Ausrichtung der Bauteile, und die Linie lehnt jede Einheit ab, die außerhalb der Toleranz liegt. Unsere Montageprojektlösungen basieren genau auf diesem geschlossenen Regelkreisprinzip.

Kalibrierung und elektrische Prüfung

Hier zahlt sich intelligente Automatisierung in der Regel am schnellsten aus, da manuelle Tests langsam, repetitiv und anfällig für menschliche Fehler sind. Automatisierte Prüfstände führen Auslöseprüfungen, Dielektrik- und Hochspannungsprüfungen sowie mechanische Dauerlauftests durch und erfassen das Ergebnis jeder Prüfung anhand der Seriennummer der Einheit. Sie können das Sortiment unter unserem Prüfstand-Projekt Equipment erkunden, das so konzipiert ist, dass Prüfbelege automatisch erzeugt werden, anstatt manuell übertragen zu werden.

Schweißen und Löten

Das Schweißen von Silberkontakten ist ein kritischer, qualitätsbestimmender Prozess für Leitungsschutzschalter (MCBs) und Schütze. Widerstands- und Laserschweißstationen mit Inline-Schweißqualitätsüberwachung stellen sicher, dass jede Verbindung den Spezifikationen entspricht, und Einheiten mit verdächtiger Schweißnaht werden sofort markiert. Sehen Sie sich unser Schweiß- und Lötprojekt Equipment an, um zu sehen, wie die Überwachung direkt in den Prozess integriert ist.

Markierung, Druck und Verpackung

Druck- und Sicherheitsetiketten sollten klar und korrekt sein; daher sollten die zuvor genannten Tampondruck- und Lasermarkierungsstationen sicherstellen, dass die Drucke korrekt sind. Der Prüfindikator sollte verifiziert werden, um sicherzustellen, dass er die richtige Farbe und Details aufweist. Danach folgt die Automatisierung der Verpackung, die überprüft, ob Produkt und Menge vor dem Kartonieren freigegeben sind.

Es besteht eine klare Konsistenz im Muster, da an den verschiedenen Prozessstufen regelmäßige Überprüfungen stattfinden, ganz zu schweigen davon, dass der durchgängige Leistungsfaktor auf allen Produktionsebenen sichtbar ist. Das bedeutet, dass Sie die Historie eines fertigen MCB oder MCCB jederzeit rückverfolgen können, bis hin zum Kartonierungsverfahren.

Warum intelligente Automatisierung für Hersteller elektrischer Produkte wichtig ist

Wenn die oben genannten Technologien zusammenarbeiten, verstärken sich die Vorteile. Die am häufigsten von MCB- und MCCB-Herstellern berichteten Vorteile beim Umstieg auf intelligente Automatisierung sind:

• Es gibt eine garantierte Qualität, da alle Produkte nach demselben Standard an einem einzigen Ort bewertet werden. Das System kann Daten für alle Produkte liefern, sodass es sowohl von der IEC als auch von Kunden auditiert werden kann.
  Das System ermöglicht es, die Abhängigkeit von hochqualifizierten Spezialisten zu verringern und diese an komplexeren technischen Problemen arbeiten zu lassen.
  Durch die Fehlererkennung im Prozess haben die Linien eine höhere Ausbeute, da Fehler vor der Endkontrolle erkannt werden.
  Das Automatisierungssystem ermöglicht auch kürzere Durchlaufzeiten beim Wechsel der Produktionsmodi.
  Die Daten dienen als Grundlage für kontinuierliche Verbesserungen.
  Es ist wichtig, der Versuchung zu widerstehen, diese Erfolge nur auf eine einzige Kennzahl zu reduzieren; es ist die Effizienz der Automatisierung, die den Erfolg ausmacht, und nicht einzelne Werte wie eine leichte Verbesserung der Ausbeute, eine Verringerung der Garantieansprüche oder ein schnellerer Übergang zu einem anderen Produktionsmodus. Außerdem sollte gesagt werden, dass ein blinder Vergleich von automatisierten und manuellen Produktionsmethoden zu einer falschen Bewertung führen kann, da die manuelle Technik solche Informationen nicht liefern kann.

Intelligente Automatisierung und IEC-Konformität

Compliance ist nicht mehr nur ein Dokument, das Sie am Ende erstellen; zunehmend verlangen Käufer Testnachweise pro Charge oder sogar pro Einheit. MCBs werden durch IEC 60898 (und IS 8828 in Indien), MCCBs durch IEC 60947-2, RCCBs durch IEC 61008 und IEC 61009 sowie Halbleiterrelais durch IEC 62314 geregelt. Weil intelligente Automatisierungssysteme Testdaten als natürlichen Teil der Produktion erfassen, wird Compliance zu einem Nebenprodukt der Produktfertigung und nicht zu einer separaten Papierarbeit. Rückverfolgbarkeit sollte von Anfang an in die Linie integriert werden und nicht erst nachträglich angebracht werden, wenn bereits eine Kundenprüfung geplant ist.

Häufige Hindernisse bei der Einführung und wie man sie überwindet

Wenn das Argument für intelligente Automatisierung so klar ist, warum zögern viele elektrische Fabriken? In der Praxis sind die Hindernisse vorhersehbar, und für jedes gibt es eine bewährte Lösung.

• Kostenüberlegungen: Das Vorhaben sollte als gestufter Finanzierungsansatz betrachtet werden, bei dem die Implementierung mit den Standorten beginnt, die das größte Risiko in Bezug auf Qualität oder Arbeitskosten darstellen, und nicht als einmalige große Ausgabe.
  Bedenken hinsichtlich Produktionsausfällen während der Installation: Ein modularer Inbetriebnahmeansatz ermöglicht es der neuesten intelligenten Station, parallel zur bestehenden Produktion zu arbeiten, bis sie als voll funktionsfähig etabliert ist, wodurch Betriebsunterbrechungen vermieden werden.
  Fachkräftemangel: Moderne Mensch-Maschine-Schnittstellen und Rezeptverwaltungssysteme reduzieren den Schulungsaufwand für das Personal, und ein qualifizierter Integrator übernimmt Installation und Schulung.
  Risiken der Bindung an einen Anbieter: Die Verwendung von PLC-, SCADA- und MES-Systemen, die auf international anerkannten Standards basieren, ermöglicht es den Kunden, einen Lieferantenwechsel aufgrund der Integration in ein proprietäres System zu vermeiden.
  Befürchtungen bezüglich Modellwechsel: Rezeptverwaltungssysteme ermöglichen die Speicherung der Parameter jedes Produktmodells, und der Wechsel von einem Modell zum anderen erfolgt mit nur wenigen Mausklicks.

  Diese Probleme sollten jedoch kein Hindernis für den Fortschritt eines Unternehmens darstellen. Die tatsächlichen Kosten des Nicht-Handelns – verlorene Ausschreibungen, nicht bestandene Audits, kontinuierlich steigende Arbeitskosten – sind in der Regel viel höher als die Kosten für den ersten Schritt. Die Unternehmen, die Schwierigkeiten haben, mitzuhalten, sind selten diejenigen, die zu früh gehandelt haben; vielmehr sind es diejenigen, die die Entscheidung aufgeschoben haben, bis ein verlorener Auftrag dies erforderlich machte.

Überlegungen für Hersteller in Indien und aufstrebenden Märkten

Die Lohnstruktur und das schnelle Nachfragewachstum machen einen schrittweisen Ansatz zu einer guten Option für Hersteller, die in Indien expandieren möchten. Die Implementierung halbautomatischer intelligenter Stationen bei Ihren wertschöpfenden Tätigkeiten wie Prüfung oder Schweißen kann eine bessere Rendite bieten als der Start mit einer vollständig automatisierten Werkstatt. Letztendlich hängt das Beste für Hersteller von ihrem Produktionsvolumen, Produktportfolio und Zugang zu Kapital ab.

Deshalb sollte praktische intelligenten Automatisierungslösungen sollte an die Fabrik angepasst werden und nicht als Einheitslösung verkauft werden. Ein Hersteller, der eine schmale, volumenstarke MCB-Reihe versendet, hat ganz andere Bedürfnisse als einer, der Dutzende von MCCB- und Schützvarianten in kleineren Chargen produziert. Benlong entwirft sowohl halbautomatisierte Stationen als auch Komplettsysteme, sodass die Investition dem tatsächlichen Stand des Unternehmens entspricht.

Die Exportdimension ist ebenfalls wichtig. Viele indische und regionale Hersteller bedienen nicht nur ihren heimischen Markt, sondern bieten auch auf Aufträge, bei denen der Kunde IEC-Prüfnachweise als Kaufbedingung verlangt. In diesem Zusammenhang, ist intelligente Automatisierung nicht nur eine Effizienzmaßnahme; für viele Ausschreibungen ist sie zu einer Marktzugangsvoraussetzung geworden. Eine Linie, die pro Einheit Prüfdaten mit jeder Lieferung übergeben kann, kann um Aufträge konkurrieren, die ein rein manueller Betrieb realistisch nicht gewinnen kann.

Wie Sie Ihre Reise zur intelligenten Automatisierung beginnen

Ein sinnvoller Weg zur intelligenten Automatisierung in der Fertigung folgt einer klaren Reihenfolge und nicht einem einzigen großen Kauf:

Es ist notwendig, den Prozess zu kartieren und die Stationen zu identifizieren, die die höchsten Qualitäts-, Einsparungs- oder Arbeitskostenanforderungen haben.

Sie sollten Kriterien für den erfolgreichen Abschluss jeder Prozessstation basierend auf der relevanten IEC-Norm festlegen.

Als nächstes definieren Sie die Informationen, die für jede produzierte Einheit gesammelt werden müssen (Seriennummer, Prüfparameter, Bedienername, Zeit).

Sobald Sie wissen, welche Daten gesammelt werden sollen, können Sie entscheiden, ob die Station oder die gesamte Linie automatisiert wird, unter Berücksichtigung des Produktionsvolumens, der Linienkombinationen und Ihrer finanziellen Möglichkeiten.

Es ist auch wichtig, die Integration von SPS, SCADA und MES im Voraus zu planen, damit die Daten an einem Ort gespeichert werden können und nicht auf jeder einzelnen Maschine.

Schließlich sollten Sie ein Unternehmen finden, das sich auf die Herstellung von Niederspannungsprodukten spezialisiert hat und nicht nur auf Montagetechnologien.

Abschluss

Intelligente Automatisierung ist keine einzelne Maschine, die Sie von der Stange kaufen; es ist eine Fähigkeit, die Sie Station für Station aufbauen, indem Sie den Kreislauf zwischen der Herstellung eines Produkts und dessen Nachweis schließen. Für MCB-, MCCB- und RCCB-Hersteller werden die Unternehmen, die im nächsten Jahrzehnt führend sind, diejenigen sein, deren Linien Qualität garantieren, sich schnell an neue Modelle anpassen und die nachvollziehbaren Daten erzeugen, die ihre Kunden heute verlangen. Wenn Sie bereit sind, diesen Weg zu planen, erkunden Sie unsere Produktionslinienprojekte Fähigkeiten oder sprechen Sie mit unseren Ingenieuren über eine Lösung, die auf Ihre Produkte und Ihr Volumen abgestimmt ist.

Huang Xiaolei | Benlong Automatisierung