Intralogistik : Flexible Taktung, höherer Output

Wer Produktivität und Flexibilität steigern möchte, braucht Anlagen, die bei weniger Input mehr Output produzieren, kürzere Durchsatzzeiten aufweisen und sich schnell und unkompliziert auf neue Formate umrüsten lassen. Doch wie lässt sich das bewerkstelligen? Insbesondere das in den meisten Produktionsumgebungen taktgebende Transportsystem stellt hier einen wichtigen Ansatzpunkt dar. Mit seiner Beförderungsgeschwindigkeit gibt es die Taktzeit von Fertigungs- oder Verpackungsprozessen vor und ist damit als entscheidendes Element der Maschinenarchitektur. In diesem Sinne kann sich ein Blick auf moderne Transportlösungen lohnen, die nicht an eine starre, gleichbleibende Taktung gebunden sind. Mit der neuen Multi Carrier-Lösung Lexium MC12 von Schneider Electric ist es zum Beispiel möglich, individuelle und flexible Bewegungsprofile zu realisieren, die ein höheres Ausbringungsvolumen und kompaktere Maschinendesigns zur Folge haben.

Die technischen Details

Grundsätzlich besteht der Multi Carrier von Schneider Electric aus frei kombinierbaren Motorsegmenten (45 Grad Kurven und Geraden) sowie werkzeuglos darauf aufsetzbaren Carriern. Die Carrier werden mit einer Anzugskraft von 380 N allein durch das Magnetfeld am Track gehalten und lassen sich mit einer Genauigkeit von 0,03 mm auf den Geraden und 0,05 mm in den Kurven positionieren. Sämtliche Carrier können zudem mit einem individuellen Bewegungsprofil über den Track bewegt werden und sind in der Lage, bis zu 2,2 Kilogramm an Nutzlast zu tragen. Da der Verkabelungsaufwand mithilfe einfacher Steckelemente auf ein Minimum reduzierbar ist, lassen sich Auf- und Umbauten schnell und unkompliziert realisieren. Außerdem bleibt im Fall geschlossener (z.B. kreisförmiger) Schienenlayouts der Innenraum zwischen den Motorsegmenten frei und kann für Roboter oder andere Prozessstationen genutzt werden. Dies und die Tatsache, dass aufgrund der hohen Bewegungsgenauigkeit auch in den Kurven Bearbeitungsschritte ausgeführt werden können, trägt zur Umsetzung deutlich kompakterer Maschinendesigns bei.

Kompakte Maschinen mit flexiblerer Taktung

Ein Multi Carrier, wie der die aus dem Hause Schneider Electric, soll vor allem in der diskreten Fertigung oder im Rahmen von Verpackungsaufgaben punkten können. Dank der technischen Ausgereiftheit und Flexibilität soll er dazu beitragen, automatisierte Tätigkeiten wie Abfüllen, Gruppieren, Stapeln, Aufsammeln oder Platzieren zu optimieren. Die frei und unabhängig voneinander bewegbaren Carrier lassen sich absolut oder relativ positionieren und können punktgenau mit anderen Mechaniken (zum Beispiel Roboter) synchronisiert werden. Durch die flexible Taktung der Carrier ist es möglich, Prozessstationen zur Materialbearbeitung enger zusammenrücken zu lassen oder auf bestimmte, redundant eingesetzte Stationen, komplett zu verzichten. Auf diese Weise lassen sich deutlich kompaktere Maschinendesigns realisieren, die dank kürzerer Durchsatzzeiten den Output einer Anlage erhöhen, ohne Einbußen bei der Produktqualität zu riskieren. Denn aufgrund der technischen Fähigkeit der Carrier, ihre Geschwindigkeit positionsunabhängig und individuell anzupassen, können diese während der Bearbeitung langsamer und zwischen den Prozessstationen schneller fahren. So kann ein bestimmtes Produkt zum Beispiel länger im Arbeitsraum einer Prozessstation verbleiben und die verlorene Zeit wird durch eine höhere Transportgeschwindigkeit zwischen den Stationen wieder aufgeholt.

Durchgängige Software für die gesamte Maschine

Lexium MC12 ist fester Bestandteil der Automatisierungsplattform PacDrive 3 und vollständig in die IIoT-Lösungsarchitektur EcoStruxure Machine von Schneider Electric integriert. Damit ist sichergestellt, dass zwischen physischer Maschine und übergeordneter Softwareebene eine maximale Datendurchgängigkeit besteht. Innerhalb der Softwareumgebung EcoStruxure Machine Expert lassen sich Planung, Simulation, Programmierung und Inbetriebnahme einer gesamten Anlage ohne Brüche oder Exports durchführen. Dazu entsteht bereits zu einer sehr frühen Phase der Entwicklung ein virtuelles Abbild der Maschine, das sowohl den Multi Carrier als auch die unterschiedlichen Prozessstationen beinhaltet – beide werden von nur einem LMC Motion Controller gesteuert. Anhand des dreidimensionalen Digital Twins können sämtliche Bewegungsabläufe simuliert, visualisiert und auf ihren Nutzen hin überprüft werden, noch bevor ein einziges Stück Hardware verbaut wurde. Für die Programmierung einer Anlage bietet die Simulation ebenfalls Vorteile. Da der Programmcode bereits durch die Simulation im Digital Twin überprüft wird, erfolgt die Inbetriebnahme nicht nur weniger fehleranfällig, sondern auch deutlich schneller. Unterstützt wird die exakte Synchronisierung von Multi Carrier und Prozessstationen zudem von umfangreichen Softwarebibliotheken, die vorgefertigte Funktionsbausteine für bestimmte Bewegungsabläufe enthalten. Im Unterschied zu herkömmlichen Produkttransportlösungen ist es mithilfe des flexiblen Multi Carrier Systems möglich, sogenannte Stationslogiken zu etablieren. Dazu werden einzelne Bearbeitungsstationen nur dann angefahren, wenn das entsprechende Fahrsignal gegeben wurde. Auch Wartepositionen können definiert werden. Ist diese Logik einmal für den Master-Carrier etabliert, lässt sie sich beliebig auf weitere Carrier übertragen. Auch neue Carrier, die im Bedarfsfall zusätzlich aufgesetzt werden, übernehmen eigenständig und ohne Konfigurationsaufwand die Routine der anderen. Ein bestimmtes Abstandsmaß sowie eine Kollisionskontrolle sind automatisch eingerichtet.

Schnelle Umrüstung und kleine Losgrößen

Einfache Montage, unabhängige Taktung, durchgängige Softwareunterstützung und unkomplizierte Programmierung verspricht Schneider Electric mit seinem neuen Multi Carrier. Bei Formatwechseln zum Beispiel reicht es aus, wenn innerhalb der Softwareoberfläche lediglich die Parameter einer neuen Karton- oder Flaschengröße eingegeben werden. Motorsegmente sowie Carrier stellen sich dann automatisch auf das neue Format um. Somit können nicht nur mehr Formate und Produkte mit ein und derselben Maschine verarbeitet und verpackt werden, es ist auch möglich, bestimmte Umrüstarbeiten „on the fly“ zu erledigen.