Schnell umrüstbare Lean-Production Montagelinie für die Auftragsmontage

Die ZENTNER One-Piece-Flow Montagelinie ermöglicht die wirtschaftliche Montage von Baugruppen bis zu der Größe von 750x750x200mm. Durch das One-Piece-Flow-Prinzip werden die Arbeitszeiten und die Nebenzeiten reduziert, Bestände in der Produktion verringert und die Nachverfolgbarkeit des Materialflusses sichergestellt. Die ZENTNER OPF-Linie kann für verschiedenste Produkte schnell umgerüstet werden.

Ausgangssituation

Bei der Firma ZENTNER werden in der Auftragsfertigung Produkte für die Medizintechnik und die Elektroindustrie verkaufsfertig hergestellt. Bei typischen Seriengrößen von 500 … 5.000 Stück werden hierbei sowohl Schaltschränke bestückt und verdrahtet, als auch mechanische Baugruppen montiert. Um den steigenden Ansprüchen an Wirtschaftlichkeit und Lieferzeit gerecht zu werden, hat die Firma ZENTNER ein neues Montagekonzept gesucht. Bisher wurde ein einzelner Montageschritt an 30 Einheiten abgearbeitet und die Erzeugnisse zwischengelagert, bevor der nächste Montageschritt durchgeführt werden konnte.

Die Nachteile liegen auf der Hand: große Materialbestände in der Fertigung; sehr großer Flächenbedarf durch die Zwischenlagerung von sperrigen Teilen; lange Durchlaufzeiten und kein kontinuierlicher Materialfluss.

 

Lösungsfindung

„Bei der Suche nach einem neuen Montagekonzept haben wir verschiedenste Alternativen untersucht, wobei wir uns am Ende einstimmig für die One-Piece-Flow Montage (OPF) in einer U-Linie entschieden haben" so der Geschäftsführer Achim Zentner. Bei der Lösungsfindung hat ein externes Ingenieurbüro die entscheidenden Anstöße gegeben.

Der One-Piece-Flow-Ansatz wurde in Japan als Teil des weltweit tausendfach kopierten Toyota Produktionssystems entwickelt. In den westlichen Ländern war lange Zeit die Fließband- oder Werkstattfertigung verbreitet. Beim One-Piece-Flow-Prinzip erfolgt die Montage auf in Serie hintereinander angeordneten Arbeitsstationen ohne Zwischenlager, wobei jede Einheit jede Arbeitsstation ohne Unterbrechung bis zum fertigen Endprodukt durchläuft. Auf diese Weise werden die Vorteile der Fließfertigung (optimale Arbeitsplatzgestaltung) und die Vorteile der Werkstattfertigung (höchste Flexibilität) miteinander verbunden. Die One-Piece-Flow Montagelinie ist meist U-förmig aufgebaut, da dadurch die geringsten Wege gegangen werden müssen. In der Linie können mehrere Werker hintereinander arbeiten. Durch das OPF-Prinzip wird die Arbeit abwechslungsreicher, die Bestände halbfertiger Erzeugnisse in der Montage werden auf nahezu Null reduziert und der Materialfluss kann lückenlos nachverfolgt werden. Andere Lean-Production-Ansätze wie KANBAN oder LCIA (Low-Cost-Automation) können ideal mit dem OPF-Konzept verknüpft werden.

Nachdem man sich für ein Grundprinzip entschieden hatte, ging es an die Detailplanung und Konstruktion der Montagelinie. Ganz oben auf der Anforderungsliste stand die schnelle Umrüstbarkeit, um diverse Produkte in Stückzahlen kleiner 100 abwechselnd montieren zu können und somit ein Wettbewerbsvorteil insbesondere bei kleinen und mittleren Stückzahlen zu schaffen.

In der Anwendung bei ZENTNER standen die Anforderungen im Vordergrund, dass große Mengen voluminöser Komponenten an den Arbeitsplätzen zugeführt werden können und dass das Umrüsten der Linie auf ein anders Produkt innerhalb von max. 30min. erfolgen kann. Außerdem musste das Handling von bis zu 80kg schweren Baugruppen realisiert werden. Gemäß den Grundsätzen der japanischen Lean-Management-Philosophie, wurde die Planung im eigenen Haus durchgeführt. Das Planungsbüro hat den Planungsprozess begleitet und weiteres Lean-Production-Spezialwissen mit eingebracht. Die Werker und Meister, die heute in der Linie arbeiten, haben diese selbst mit aufgebaut und waren somit von Anfang an bei der Einführung der neuen Produktionsphilosophie mit eingebunden. Außerdem sind sie in der Lage Anpassungen und Optimierungen in Eigenverantwortung durchzuführen und so den kontinuierlichen Verbesserungsprozess für die OPF-Linie künftig  voranzutreiben.

Realisierung der OPF-Linie

Das Material wird in Kleinladungsträgern von außen auf die Materialablagen gebracht. Über Beschriftungen an den Materialablagen wird die Position des Materials unverwechselbar bestimmt. Die Materialablagen lassen sich in der Höhe und im Winkel verstellen und sind somit an die Behältergröße anpassbar.

 

 

Das Besondere: mit einem Hochhubwagen können sie aus ihrer Halterung entnommen und in Regalen abgelegt werden. Auf diese Weise wird die Linie mit wenigen Handgriffen von einem zum nächsten Produkt umgerüstet. Der Materialfluss wird je nach Volumen und Umschlagshäufigkeit des Artikels über Karten- oder Behälter-KANBAN gesteuert.

„Anhand eines Produktes, welches zuvor nach dem klassischen Prinzip der Werkstattfertigung montiert wurde, konnten wir Nachweisen, dass wir die Montagezeiten, um 40% reduziert haben." so der Fertigungsleiter von ZENTNER.

Ein halbautomatisches Werkstückträgersystem ermöglicht den Transport des Werkstücks. Der Werkstückträger wird hierzu manuell weiter geschoben und am nächsten Arbeitsplatz durch eine simple Pneumatik selbsttätig, spielfrei arretiert. Auch hier wurde „lean" gedacht: die rein pneumatische Lösung wird von den Werkern ohne Programmiererkenntnisse beherrscht. Ein Drehteller ermöglicht dem Werker sich sein Werkstück in der jeweils ergonomisch optimalen Rotationslage zu positionieren.

 

 

„Besonders stolz sind wir auf unser digitales Anzeigesystem für Arbeits- und Prüfpläne." so Zentner. Die Pläne werden dem Werker auf Monitoren dargestellt. Der Fertigungsleiter kann vom Meisterbüro aus per Knopfdruck die Dokumentation der Linie auf das jeweils aktuelle Produkt umschalten. Die Inhalte werden direkt aus dem ERP-System geladen und in einem HTML-Bericht mit Bildern dargestellt. Per Fußtaster kann der Werker die Ansichten wechseln. Auf diese Weise gehören falsche Revisionen und aufwändiges Schreiben der Dokumentation der Vergangenheit an.

„Als Auftragsfertiger war es ein Risiko in eine komplexe Montagelinie zu investieren, da wir mit ständig wechselnden Produkten zu tun haben. Heute sind wir glücklich, dass wir diesen Weg gegangen sind. Wir haben bewiesen, dass man trotz der hohen Anforderungen an die Flexibilität, die an einen Auftragsfertiger gestellt werden, die Montage deutlich rationalisieren kann."

 

Autor: Dipl.-Ing. (FH) Markus Mayr

Video:  youtu.be/_HzxDaKQIZY

Homepage: www.zentner.de