Gerhard Schubert forciert Entwicklung eines MES- Systems sowie des automatischen Werkzeugwechsels

Die Produktionskosten beim Kunden senken

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Die Achema ist für die Gerhard Schubert GmbH eine von neun Etappen ihres diesjährigen Messemarathons. dei sprach mit Gerhard Schubert, dem geschäftsführenden Gesellschafter, in Crailsheim über die Auswirkungen der Wirtschaftskrise und dem daraus resultierenden Druck zur Rationalisierung. Mit dem automatischen Werkzeugwechsel sowie einem Manufacturing Execution System (MES) verspricht er den Kunden weitere Effizienzgewinne.

Sabine Koll

dei: Herr Schubert, dem deutschen Maschinenbau brechen derzeit auf breiter Front die Aufträge ein. Ist die Wirtschaftskrise auch in Ihrem Unternehmen angekommen?
Schubert: Die allgemeine Rezession merken wir durchaus, doch das entspricht dem üblichen Auf und Ab in der Wirtschaft. Alles andere wird meiner Meinung nach mehr oder weniger herbeigeredet. Auch wir verzeichnen Umsatzeinbußen – aber lange nicht in dem Ausmaß wie etwa die Automobilindustrie.
dei: Verlagern sich durch die Wirtschaftskrise die Anforderungen der Kunden an die Maschinen? Sind etwa weitere Rationalisierungspotenziale gefragt?
Schubert: Das hoffe ich doch sehr, da die hohe Effizienz unserer Maschinen ein wesentliches Differenzierungsmerkmal auf dem Markt ist. So überwacht eine Software die Temperatur aller Elektronikbauteile in einer Maschine, angefangen beim Motor über die Verstärker bis hin zu den Steuerungen. Damit lässt sich die Lebensdauer der elektronischen Bauteile deutlich verlängern, indem man rechtzeitig gegensteuert und nicht erst dann, wenn die Maschine schon stillsteht. Ein solches Feature hat keine andere Verpackungsmaschine.
dei: Zur Überwachung von Maschinen haben Sie ein Fertigungsmanagementsystem, kurz MES, entwickelt. Was bringt es den Kunden?
Schubert: Damit können sie die Effizienz ihrer Produktion steigern und somit zwischen 7 und 10 % der Produktionskosten einsparen. Das MES sorgt als Bindeglied zwischen dem Unternehmensmanagement und der Produktion für eine durchgängig vertikale Integration.
dei: Das heißt also, dass Ihr MES nicht an der Verpackungsmaschine Halt macht?
Schubert: Nein, der Verpackungsprozess ist nur ein kleiner Bereich. Wir können den gesamten Produktionsprozess einschließlich der Maschinen anderer Hersteller mit dem System abdecken. Insofern denken wir weit über den eigentlichen Verpackungsprozess hinaus. Das ist das Verdienst meines Sohnes Ralf, den ich gerne als den Bill Gates der Verpackungsindustrie bezeichne, weil er als Informatiker solche komplexen Projekte angeht.
dei: Wie weit sind Sie damit?
Schubert: Wir haben vor zwei Jahren mit der Entwicklung begonnen und haben mittlerweile einen eigenen Anlagenleitstand mit einigen MES-Funktionen verfügbar. Zu den MES-Funktionen gehören zum Beispiel Benutzerverwaltung, Übertragung der Einstelldaten an Maschinen und Geräten, Overall Equipment Effectiveness, Betriebs- und Prozessdatenerfassung sowie ein integriertes Qualitätsmonitoring. Der Anlagenleitstand erfüllt die Anforderungen von FDA CFR 21 Part 11 und der Pharmaindustrie. Im Moment bauen wir die erste Anlage für einen Kunden aus der Pharmabranche damit auf.
dei: Was umfasst das Qualitätsmonitoring?
Schubert: Das Qualitätsmonitoring dient der Erfassung, Archivierung und Auswertung von Qualitäts- und Prozessdaten. So lassen sich heute die für die von F44-Roboter eingesetzten Auflichtscanner und Kameras direkt am Leitstand anschließen. Damit kann zum Beispiel ein Scanner im Herstellungsprozess schlechte Produkte erkennen und Warnungen absetzen, bevor die Produkte die Pickerlinie erreichen. So lässt sich eine Menge Ausschuss vermeiden.
dei: Auch im Maschinenbau entdecken Sie noch immer Rationalisierungsmöglichkeiten – etwa mit dem automatischen Werkzeugwechsler. Wo steht denn das Projekt heute?
Schubert: Der automatische Werkzeugwechsel ist für mich die Krönung des Verpackungsmaschinenbaus, ein ganz alter Traum. Damit bringen wir unsere Maschinen regelrecht zum Leben. Doch auf dem Weg dahin müssen wir viele Einzelschritte gehen. Das fing damit an, dass wir die Steckverbindungen der Werkzeuge eliminieren mussten. Diese kontaktlosen Verbindungen haben wir vor zwei bis drei Jahren geschaffen. Als nächstes ging es um die Frage: Wie bekommen wir die Werkzeuge aus dem Magazin zur Maschine? Dafür haben wir das sogenannte Transmodul entwickelt, dass dieser Tage fertig geworden ist. Es bewegt sich allerdings noch nicht. Dafür gehen wir jetzt die Datenübertragung per Funk an.
dei: Wie funktioniert das Transmodul?
Schubert: Es handelt sich um ein Schienensystem mit kompakter Steuerung, das in der Maschine als Transportstrecke fungiert. Jedes Werkzeug erhält dabei eine eigene Frequenz, so dass das Transmodul diese bei Bedarf gezielt aufrufen kann. Und der Clou ist: Fällt ein Modul aus – sei es, weil die Vakuumpumpe, der Antriebsmotor, die Steuerungselektronik oder die Elektrik ausgefallen ist – hält die Maschine automatisch kurz an, das nachfolgende Modul schiebt das defekte Modul aus dem System und weiter geht es. Dafür melden sich die Module innerhalb von einer Sekunde mehrmals beim Controller an. Erfolgt keine Meldung eines Moduls, schließt der Controller daraus, dass dies nicht mehr richtig funktioniert und weist das nachfolgende Modul an, dieses hinauszuschieben.
dei: Hat das Transmodul noch weitere Aufgaben?
Schubert: Ja, wir wollen damit schließlich schon vor dem automatischen Werkzeugwechsel unser Geld verdienen. Daher wird das Transmodul in den TLM-Verpackungsmaschinen ab kommendem Jahr den Vakuumtransporteur ersetzen. Es hält dann die aufgerichteten Schachteln mittels Sauger am Boden fest. Die Schachteln durchlaufen, immer vom Transmodul getragen, die gesamte Maschine beziehungsweise sämtliche Teilmaschinen. Am Ende schwenkt das Modul nach unten und fährt am Schienenstrang hängend in die Ausgangsposition zurück.
dei: Und wie funktioniert dann der automatische Werkzeugwechsel?
Schubert: Aus einem Werkzeugschrank, der wie ein Paternoster rundlaufen wird, entnimmt ein Roboter die Werkzeuge. Das Transmodul transportiert das Werkzeug zur Maschine, dort übernimmt es wiede-rum ein Roboter, der es richtig einsetzt. So wird es einen ständigen Verkehr zwischen dem Werkzeugschrank und den verschiedenen Bearbeitungsstationen geben, im Extremfall fahren die Werkzeuge ständig in der Maschine herum.
dei: Ihre Maschinen werden durch Funkti- onalitäten wie MES und den automatischen Werkzeugwechsel zunehmend komplexer. Doch nicht alle Kunden haben an solchen Hightech-Maschinen Interesse, oder?
Schubert: Ja, deshalb wollen wir künftig auch wieder das Segment der einfacheren Maschinen – nicht der Billigmaschinen wohlgemerkt, das würde nicht zu uns passen – bedienen. Dafür werden wir in Zukunft noch mehr standardisieren. Wir wollen höhere Stückzahlen von standardisierten Teilmaschinen in Angriff nehmen und in diesem Bereich mit angepassten Kostensätzen arbeiten. So wollen wir beispielsweise nur noch Standardroboter einsetzen, so dass sich durch die Menge der Preis für die Maschine letztlich deutlich reduziert. Auch der elektrische Koppler, der Werkzeug und Roboter verbindet, kostet uns heute rund 170 Euro. Ein Gerät mit Stecker hingegen kommt auf 230 Euro, und dabei ist es auch noch fehleranfälliger als die kontaktlose Variante. Auch durch das Transmodul werden unsere Maschine letztlich preiswerter, weil wir mehr Standardkomponenten einsetzen können und wir so unsere Deckungskosten schneller erreichen.
dei: Angesichts steigender Energiekosten bemühen sich Maschinenbauer, ihre Maschinen möglichst energieeffizient auszulegen. Ist das für Sie auch ein Thema?
Schubert: Doch, durchaus. Wir werden unsere Transportbänder bald mit neuen Antrieben versehen. Für eine möglichst hohe Flexibilität sind die Transportbänder für einen Regelbereich von 50 bis 2500 mm/s ausgelegt – ein solches Spektrum beherrscht kein Antrieb. Daher kam ich auf die Idee, hier die CNC-Technik, wie sie in Robotern üblich ist, einzusetzen. Denn die Transportbänder benötigen vor allem beim Anziehen ein hohes Drehmoment zwischen 10 und 13 Nm. Wenn das Band läuft, reichen hingegen 4 Nm aus. CNC-Motoren können jedoch ohne Probleme mit einem Faktor fünf überlastet werden, so dass 4 Nm völlig ausreichend sind. Der Clou: Mit diesem Drehmoment reduziert sich der Energiebedarf eines Transportbands erheblich.
dei: Was wird auf Ihrem Stand auf der Achema zu sehen sein?
Schubert: Wir zeigen eine Thermoform-, Füll- und Verschließmaschine zum Einlegen von Fertigspritzen mittels TLM F44-Robotern in tief gezogene Trays, die anschließend per Ultraschall gleichzeitig versiegelt und gestanzt werden.
Halle 3.1, Stand D38
Online-Info www.dei.de/0509466
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