Produktion : Wie EVVA die Losgröße 1-Fertigung automatisiert

EVVA Sicherheitstechnologie ist Entwickler und Hersteller von mechanischen und elektronischen Schließsystemen. In einem Forschungsprojekt mit dem CDP (Center for Digital Production) wurde die Sonderfertigung automatisiert. Michael Kiel, Florian Pauker und Andreas Graf sprachen mit FACTORY über die automatisierte Losgröße 1-Fertigung.

FACTORY: Was macht das neue Sonderfertigungssystem am Produktionsstandort in Wien so besonders?

Michael Kiel: Diese Maschine produziert in Standardlieferzeit Sonderapplikationen. Zuvor wurden Sonderanfertigungen händisch gefertigt. Ein zeitaufwendiges Unterfangen. Es entstand der Wunsch, einer automatisierten Losgröße 1 -Fertigung. Der Sonderwunsch der Kunden sollte direkt an die Maschine übermittelt werden. Nach meiner Einschätzung bietet kein Wettbewerber eine derartige Flexibilität. Das System deckt die letzten 5% des Produktportfolios ab. Neben der Transparenz von Kosten können wir dadurch unser Portfolio erweitern.

FACTORY: Von welchen Produktionsmengen sprechen wir hier?

Kiel: Von der Stückzahl macht es 1 Prozent aus, aber von den Aufträgen sind es 10 Prozent. Durchaus eine signifikante Anzahl.

FACTORY: Wie sah die technische Umsetzung aus?

Florian Pauker: Die erfolgte im Zuge eines Forschungsprojektes im Rahmen des CDP (Center for Digital Production). Die Fertigungszelle entstand in Zusammenarbeit mit Emco, der Universität Wien und der TU-Wien. Der österreichische Werkzeugmaschinehersteller war stark in den Maschinenauswahlprozess involviert. Die Ausgangslage sah folgendermaßen aus: Es war keine Maschine vorhanden und es lag kein Konzept vor. Abgesehen davon, dass die Sonderfertigung in Standardzeit erfolgen sollte, gab es die Anforderung der Trockenbearbeitung. Zuerst hat sich das Projektteam angesehen, wie diese Wünsche umgesetzt werden konnten.

FACTORY: Wieso eine Trockenbearbeitung?

Andreas Graf: Bei EVVA haben wir vor ca. 25 Jahren begonnen Maschinen zu konstruieren, die eine Trockenbearbeitung ermöglichen. Wir produzieren Messingteile ohne den Einsatz von Kühlschmierstoff. Das kann kaum ein Wettbewerber und ist Kernknowhow von EVVA. Dieses „Clean Produktion“-Verfahren wirkt sich auf die Nachhaltigkeit unserer Produktion aus. Mit dieser Ausgangslage die Produktion zu automatisieren – womit ganz andere Schwerpunkte gesetzt werden – war dies eine Herausforderung.

Pauker: Erschwerend kam hinzu, dass wir es uns zum Ziel gesetzt hatten bei dem Projekt Standardkomponenten zu verwenden und keine Sondermaschinen. Denn mit Standardlösungen lassen sich Wartbarkeit, Verfügbarkeit und Komplexität besser beherrschen.

FACTORY: Welche neuen Produktionstechniken kommen zum Einsatz?

Pauker: Für das neue Produktionssystem kommt ein Cobot von Universal Robots in Verbindung mit einer Linearachse zum Einsatz. Ein 5-Achs Dreh-Fräszentrum übernimmt die Komplettbearbeitung. Die Maschine hat eine hohe Fertigungstiefe. Als Beispiel: alle Schlösser der Firma EVVA werden an der Stirnseite geräumt und graviert, bisher ein separates Verfahren. Bei der Anlage für die Sonderfertigung haben wir den Bearbeitungsschritt integriert.

Auch IT-seitig steckt einiges dahinter. Der neue CAD-CAM Prozess erlaubt uns die virtuelle Arbeitsvorbereitung und die Arbeit mit Digital Twins. Die Produktentwicklung erfolgt über Solidworks. Durch die Simulation der Bearbeitungsabläufe mit CheckItB4 von Pimpel überprüfen wir die Machbarkeit von Werkstücken. Die Programmierung der CNC-Bearbeitungszentren erfolgt über das CAM-System Esprit TNG (DP Technology).

FACTORY: Welche Erkenntnisse habe Sie bei der Integration der unterschiedlichen Systeme gewonnen?

Pauker: Als Kommunikationstechnologie nutzen wir OPC-UA. Die digitale und teils automatisierte Erstellung der Fertigungsprogramme (NC-Programme) (CAM) war uns dabei wichtig.

FACTORY: Warum OPC UA?

Pauker: Es wird als der Standard in der Industrie gesehen. Ich denke, es ist der richtige Weg. Obwohl man klar sagen muss, dass es technologische Nachteile und Probleme mit den Standards gibt. Wir als Unternehmen – aber auch generell die Industrie - kann nur durch die Anwendung von OPC UA die Weiterentwicklung und Verbesserung unterstützten. Es geht darum Grundprinzipien zu erarbeiten, die der Industrie in Zukunft helfen rascher auf neu aufkommende Technologien zu wechseln.

FACTORY: Sie sprechen von Nachteilen bei OPC UA, welche sind das?

Pauker: Standardmodelle sind nur bedingt verfügbar, deren Anzahl wächst aber stetig in den letzten Jahren. Dies ist nicht zuletzt der komplexen Spezifikation des Kommunikationsstandards geschuldet. Wir sprechen von rund 2.000 Seiten Spezifikation des Grundstandards; plus Erweiterungen. Es gibt einigen Interpretationsspielraum innerhalb der Spezifikationen und wenige Tools, die einem bei der Umsetzung und Entwicklung unterstützen. Was ebenfalls zu bedenken ist: Der Standard ist verhältnismäßig alt – erstmals 2006 initiiert – aber erst in den letzten Jahren begann der Hype.

FACTORY: Forschungsprojekte unterscheiden sich von „normalen“ Projekten: Wie waren hier Ihre Erfahrungen?

Pauker: Das Forschungsprojekt war weniger planbar, da sich die Themen mit der Zeit entwickelt haben. Es waren viele beteiligte Akteure eingebunden, das sorgte für zusätzliche Komplexität. Vor allem die Koordination und Umsetzung waren bei dem interdisziplinären Thema anspruchsvoll. Fachexperten verwenden Begriffe unterschiedlich: Ein Informatiker versteht unter einem Prozess etwas anders als ein Maschinenbauer. Auch die Anforderungen an Systeme unterscheiden sich: Der Maschinenbauer will Verfügbarkeit und Schnelligkeit, für einen Informatiker geht es z.B. um Security.

Graf: Das kann ich nur bestätigen. Mein Team hat die Inbetriebnahme der Maschine unterstützt. Das Projekt hat verdeutlichen, dass unterschiedliche Denkweisen berücksichtigt werden müssen. Es war interessant diese andere Seite des Maschinenbaus kennenzulernen.

FACTORY: Sie haben erwähnt, dass ein Cobot zum Einsatz kommt. Worin sehen Sie die Einsatzmöglichkeiten?

Pauker: Ein Cobot wird nie die Zykluszeit von einem Industrieroboter erreichen. Wir verfolgen den Ansatz, dass es für den Betrieb eines Cobots keinen Programmier-Experten braucht. Die Maschinenbediener programmieren den Cobot selbst, beispielsweise die Abgreifpositionen unterschiedlicher Geometrien. Ziel ist es, die Berührungsangst gegenüber der neuen Technologie abzubauen.

FACTORY: Noch eine andere Frage: Wie sieht bei EVVA die Vision hinsichtlich der Digitalisierung aus?

Kiel: Das Projekt der Sonderfertigung ist nur ein Puzzlestein in unserer Gesamtvision. EVVA möchte schrittweise und in Kooperation mit Partnern in der Produktion und Fertigung die durchgängige Digitalisierung realisieren. Dazu arbeiten wir an weiteren Projekten, wie einem Werkerassistenzsystem für die Montage. Mit einer Produktions-Informations-App arbeiten wir an der Echtzeitinformation des Auftragsstatus. Schritt für Schritt lernen wir, welche Daten machen überhaupt Sinn. Es muss nicht gleich jede Drehzahlveränderung jeder Spindel in der Cloud dokumentiert werden. Wir lernen in diesen Projekten und gönne uns diese Spielwiese.

FACTORY: Wenn wie von Spielwiese sprechen, mit welchen Technologien beschäftigt sich EVVA darüber hinaus?

Kiel: Den Kunststoff-3D-Druck nutzen wir für die Herstellung komplexer Kunststoffteile. Metall-3D-Druck ist für unsere Ansprüche noch nicht ausreichend erprobt. Lasertechnik nutzen wir für die Beschriftung unserer Produkte. Zu guter Letzt, verwenden wir Kameratechnik für die 100 Prozentprüfung bei der Montage.

FACTORY: Abschließend: wie schätzen Sie die Auswirkungen von Covid-19 auf EVVA ein?

Kiel: Die aktuelle Situation (Covid 19) hält uns einen Spiegel vor. Als hochflexibler Variantenfertiger ist ein professionelles Prozessmanagement und eine hoher Digitalisierungsgrad essenziell. Hier haben wir nun unsere Schwachstellen erkannt und erarbeiten nachhaltige Lösungen. Auf der anderen Seite haben wir nun erfahren, dass unsere Standortstrategie mit der hohen Wertschöpfung die Supply Chain sehr gut absichert.

Danke für das Gespräch!

Michael Kiel, Konzernbereichsleiter Operations, sorgt bei EVVA für die Exzellenzentwicklung über alle Standorte. Qualifizierte Mitarbeiter sind für ihn die wichtigste Zutat für Exzellenz.

Andreas Graf, Bereichsleiter Automatisierungstechnik und Produktion Elektronik bei EVVA, verantwortet unter anderem den Bau und die Konzeption neuer Maschinen sowie die Instandhaltung.

Florian Pauker, Projektmanager Operations für Digitalisierung und OPC UA-Experte unterstützt Digitalisierungsaktivitäten bei der EVVA.