Volkswagen Transmission Shanghai erfasst Werkzeugstandzeit mit Identifikationssystemen von Balluff

Datenträger mit Schreib-/Lesekopf

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Mit Sicherheit die Anlagenauslastung erhöhen

Vorrangig zeichnet Markenprodukte ein hohes Maß an Qualität aus. Auch Volkswagen ist seit Jahrzehnten für ausgereifte Technik und langlebige, zuverlässige Fahrzeuge bekannt. In dem chinesischen Getriebewerk setzt die Volkswagen Transmission Shanghai mit den RFID-Systemen für die industrielle Identifikation von Balluff aus dem Baden-Württembergischen Neuhausen nach wie vor auf das Qualitätssiegel „Made in Germany“. Seit letztem Jahr erlauben es dort die RFID-Komponenten der Serie BIS, die Werkzeuge papierlos zu identifizieren, lückenlos zu verfolgen und optimal zu nutzen. Somit lässt sich die Qualität der Getriebe sicherstellen und die Werkzeugkosten reduzieren.

Als erster Aggregatstandort des VW-Konzerns in China fertigt die Volkswagen Transmission Shanghai seit ihrer Gründung im Jahr 2001 Schaltgetriebe, u. a. für die Modelle Polo, Fabia, Touran, Bora, Octavia und Golf. Im Januar 2010 wurde das 1 Mio. Getriebe gebaut und mit den dann folgenden Investitionen ist man in der Lage, eine Kapazität von 500.000 Getrieben pro Jahr zu fertigen. Damit lässt sich der Bedarf der Kunden decken, zu denen neben Volkswagen mit den Standorten in China auch VW Polen und FAW-Car in Changchun zählen. „Diese enorme Nachfrage forderte, dass wir unsere Fertigung noch weiter automatisieren, um eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen und die Produktivität zu erhöhen“, erklärt Geschäftsführer Bodo Mehrländer die Neuerungen, die 2010 in der Werkzeugverwaltung Einzug hielten.

Bislang wurden die zahlreichen Werkzeuge zur Fertigung von Zahnrädern mit kleinen Papierschildern versehen. Darauf enthalten waren die wichtigsten Informationen wie Werkzeugnummer, Duplonummer und X-, Y- und Z-Daten. Weitere Angaben, darunter Lieferanten oder Standzeiten, konnten aus Platzgründen nicht notiert werden. Die begrenzte Information zu den einzelnen Werkzeugen war aber nur ein Nachteil, den diese Kennzeichnungs- und Identifikationsmethode mit sich brachte. „Viel schlimmer war, dass diese Schildchen hin und wieder verloren gingen, vertauscht oder gar falsch beschriftet wurden“, erläutert Mehrländer ein weiteres Manko. Eine Sicherheit bezüglich der korrekten Information auf dem richtigen Werkzeug gab es nicht. Die Standzeitkontrolle stellte ein zusätzliches Problem dar. Weil auf den Etiketten nicht festgehalten werden konnte, wann und wie lange ein Werkzeug schon in Verwendung war, wurde es oft zu früh oder zu spät ausgetauscht oder nachgearbeitet. Dadurch entstanden entweder unnötige Kosten oder Mängel in der Qualität des Werkstücks. Abhilfe sollte ein elektronisches System schaffen, das mit einer Industrial RFID-Lösung aus dem Hause Balluff verwirklicht wurde.

Durch Variantenvielfalt zum Industrie-Standard

Werkzeug mit integriertem Datenträger in der Werkzeughalterung

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BIS, das Balluff Identsystem, besteht standardmäßig aus drei Komponenten: Passiver Datenträger, aktiver Schreib/Lesekopf und Auswerteeinheit mit handelsüblichen Busschnittstellen zur Kommunikation mit der Peripherie. Verbindungskabel und ein Handyprogrammer als Zubehör ergänzen die Produktpalette. Über eine USB-Schnittstelle oder WLAN lassen sich mit diesem Service- und Testgerät die Daten in den Datenträgern prüfen und verändern. Die Schreib-/Leseköpfe sind in verschiedenen Bauformen erhältlich, sodass sie sich in nahezu jede Applikation integrieren lassen. „Balluff Identsystem stellt mittlerweile einen Industrie-Standard dar“, begründet Bernd Klotz, Abteilungsleiter Internationales Automobilindustriemanagement bei Balluff, die Marktführerschaft in diesem Bereich. Die Variantenvielfalt dieses Systems gestattet den Einsatz der Datenträger im Vakuum ebenso wie in Werkzeugmaschinen mit viel Kühl- und Schmiermitteln oder gar den Sterilisationseinsatz im Autoklaven.

„Die optimale Werkzeugnutzung, die papierlose Werkzeuginformation, die elektronische Datenübertragung und die Qualitätssicherung waren für Volkswagen Transmission Shanghai die Kriterien, sich für das Balluff-System zu entscheiden, mit dem all ihre Anforderungen erfüllt werden konnten“, erklärt Klotz. Die in China eingesetzten Datenträger besitzen ein Speichervolumen von jeweils 511 Byte. „Wichtig ist, dass die Datenträgerbelegung bereits im Vorfeld definiert wird“, beschreibt Klotz den Bedarf an Speicherkapazität bei der Auswahl aus dem großzügigen Sortiment. Da sich nämlich auf dem Datenträger viele Informationen, darunter Werkzeug-, Serien-, Zuliefer- und Maschinennummer, Werkzeugstandzeit, Fertigungsstufe oder Testresultate, ablegen lassen und die Datenträger bereits beim Werkzeughersteller in die Werkzeughalterungen geklebt werden, ist ein nachträglicher Austausch wegen einer zu gering bemessenen Speicherkapazität mit hohen Kosten verbunden.

Die Auswerteeinheiten bietet Balluff in unterschiedlichen Gehäusematerialien und Befestigungsmöglichkeiten an. Handelsübliche Schnittstellen, auch mit gängigen BUS-Anbindungen sind standardmäßig erhältlich. „Über die Profibus-Schnittstelle konnte die Auswerteeinheit bei VWTS ohne Probleme in die vorhandene Steuerung mit eingebunden werden“, erläutert Klotz die einfache Installation. Volkswagen Transmission Shanghai hat sogar die Möglichkeit, mehrere Schreib-/Leseköpfe an die Auswerteeinheit anzustecken, um das System dadurch später an geänderte Anforderungen anzupassen. Insgesamt wurden zehn Bearbeitungszentren und ein Voreinstellmessgerät mit Auswerteeinheiten versehen. Die Schreib-/Leseköpfe befinden sich am Voreinstellmessgerät, am Werkzeuglager, der Werkzeugmaschine und an der Standzeitkontrolle. Somit ist an jeder Stelle des Bearbeitungsprozesses ein transparenter Informationsaustausch gewährleistet.

Werkzeug und Daten bilden eine Einheit

Daten und Werkzeug sind fest miteinander verbunden

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„Unsere Prozesse konnten durch die Integration eines Balluff Identsystems deutlich verbessert und sicherer gemacht werden“, freut sich Mehrländer. „Vor allem ist nun sichergestellt, dass die Werkzeugdaten fest und eindeutig mit dem Werkzeug verbunden sind.“ In der Regel integrieren die Werkzeugzulieferer bereits die Datenträger im Werkzeughalter, wodurch dieser vor Verlust oder Vertauschen zuverlässig geschützt ist. Ein nachträgliches Einkleben ist natürlich auch möglich. Jedes Werkzeug, sei es neu oder nachgearbeitet, durchläuft als erste Station das Voreinstellmessgerät. Dort wird es genau vermessen und die entsprechenden Werte direkt und berührungslos auf den Datenträger geschrieben. Eingabefehler sind dadurch unmöglich. Dank der elektronischen Identifikationsmethode lassen sich jetzt sogar Toleranzen dem einzelnen Werkzeug zuordnen. Ein Zugewinn für die Fertigungsgenauigkeit, denn die Bearbeitungsmaschine wird von der Steuerung über diese Toleranz informiert und kann sich daraufhin exakt positionieren.

Nach der Voreinstellung wandern die Werkzeuge ins Lager. Die auf ihnen enthaltenen Daten sind vollständig, fehlerfrei, transparent und jederzeit abrufbar. Somit stehen die Werkzeuge unmittelbar zur Verfügung und lassen sich optimal nutzen. Die nächste Station im Prozess ist die Werkzeugmaschine. Vor jedem der zehn Bearbeitungszentren befindet sich ein Kommissionierplatz mit Schreib-/Lesekopf, über den die Werkzeugdaten ausgelesen und via Profibus an die Steuerung weitergeleitet werden. Das Magazin im Inneren des Bearbeitungszentrums positioniert sich daraufhin so, dass der für das Werkzeug vorgesehene Platz direkt an der Markierung liegt. Durch diese zuverlässige und eindeutige Zuordnung im Werkzeugmagazin und die automatische Übernahme der Werkzeugdaten in den Anlagenspeicher erhöht sich die Maschinenverfügbarkeit enorm. Falsches Eingeben oder das Vergessen von Daten ist auch hier ausgeschlossen.

Standzeiten erhöhen, Rüstzeiten verringern

Detailaufnahme der Auswerteeinheit

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„Großes Ratiopotenzial bietet uns die Standzeitkontrolle“, erläutert Mehrländer und meint damit den reduzierten Werkzeugbestand, die Folge des exakten Inventarisierens. „Weil wir nun jedes einzelne Werkzeug im Arbeitsprozess rückverfolgen können, gestaltet sich der Werkzeugeinsatz wesentlich effizienter und die Werkzeuge werden nur dann ausgetauscht oder nachgearbeitet, wenn es wirklich nötig ist.“ Aus der Datenspeicherung auf dem Werkzeughalter konnte in diesem Zusammenhang die Standzeit der Werkzeuge teilweise sogar erhöht werden. Dies wiederum bedeutet, dass sich der Lagerbestand verringert. Ist also das Werkzeug kurz vor dem Ablauf der angenommenen, statistischen und von der Maschine gemeldeten Standzeit noch für weitere Bearbeitungszyklen geeignet, wandert es nicht wie bisher in die Werkzeugschleiferei, sondern durchbricht den ursprünglichen Kreislauf, indem es entweder ins Lager oder wieder in ein Bearbeitungszentrum befördert wird. Auf diese Weise ist die Werkzeugnutzung optimiert und die maximale Werkzeugsicherheit garantiert. „Durch die Investition in das Industrial RFID von Balluff können wir in unserem Werk mit der damit verbundenen Prozessoptimierung jährlich 30.000 € sparen. Hinzu kommt, dass das System absolut wartungsfrei ist“, fasst Mehrländer den finanziellen Nutzen zusammen.

Bei Anlagen, die mit unterschiedlichen Werkzeugen arbeiten, ist ein Balluff Identsystem die Lösung, um Variantenvielfalt in der Fertigung mit wirtschaftlicher Auslastung zu kombinieren. Es gestattet die hauptzeitparallele Vorbereitung von Werkzeugwechseln und stellt optimale Ausführbedingungen für eine kürzestmögliche Werkzeugwechseldauer. Weil sogar – im Gegensatz zur manuellen Beladung der Werkzeuge – Werkzeugwechsel einer Arbeitsfolge zusammengefasst werden können, lässt sich die OEE (Overall Equipment Effectiveness) deutlich verbessern. Ferner verbessert sich die Maschinenauslastung auch durch die Synchronisation der Werkzeugwechsel-bedingten Stillstände sequentieller Arbeitsfolgen sowie die Optimierung der Vorgehensweise bei Typwechsel.

Volkswagen Transmission Shanghai will neben den bereits mit dem Balluff Identsystem ausgestatteten Maschinen noch weitere Anlagen mit einem System zur elektronischen Datenübertragung bestücken, um auch dort die Rüstzeiten zu reduzieren und die Standzeiten zu erhöhen. „Mit den Systemen von Balluff sind wir mehr als zufrieden und auch die Realisierung der Datenträgerbelegung war so überzeugend, dass wir nach wie vor in engem Kontakt stehen“, zieht Bodo Mehrländer das Fazit einer gelungenen Zusammenarbeit.

John Großpietsch

Autor: John Großpietsch

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