Effiziente und fehlersichere Pick-to-Light-Lösung

Bei wachsender Artikelanzahl werden Kleinteileregale schnell unübersichtlich, was häufiges und oft langwieriges Suchen nach dem benötigten Artikel mit sich bringt. Die Folgen neben dem hohen Zeitaufwand sind eine hohe Fehlerquote und Verzögerungen in der Fertigung. Dabei muss im Interesse einer höchstmöglichen Produktivität und Effizienz sichergestellt werden, dass benötigte C-Teile nicht nur permanent verfügbar sind, sondern bei Bedarf jederzeit und ohne Verzögerungen der Fertigung zugeführt werden können. Vor dieser Herausforderung stand KEB Automation bei der Materialversorgung von Montagearbeitsplätzen für Frequenzumrichter.

Die Montagearbeitsplätze sind mit Werkzeugen und Fertigungshilfsmitteln ausgestattet. Benötigte C-Teile werden in kleinen Sichtlagerkästen ergonomisch im Greifbereich des Mitarbeiters angeordnet. Auf der Front der Behälter sind jeweils Standard-Etiketten sowie QR-Codes mit Informationen über Materialnummer, Lagerort und Lagerplatz angebracht. Ist ein Lagerkasten leer, füllt der Monteur ihn am zentralen C-Teile-Regal wieder auf, wo über 60 Artikel in jeweils eigenen Behältern gelagert werden. Dabei musste bisher anhand einer Papierliste ermittelt werden, welche Kleinteile sich an welcher Stelle des Regals befinden. Allerdings ist die Verwaltung von Kleinteilen auf Papier zeitlich sehr aufwendig gewesen, denn bei der Montage von High-End Frequenzumrichtern werden mehrere hundert C-Teile verbaut.

„Einen erfahrenen Mitarbeiter, der ein ihm bekanntes Gerät montiert, müssen wir hier nicht unterstützen“, erklärt Phillip Hannesen, Digital Transformation Manager Produktion am Firmensitz in Barntrup. „Wer jeden Tag dieselben Schrauben aus dem Regal nimmt, der weiß, in welcher Box sie liegen. Interessant wird es, wenn neue Mitarbeitende angelernt, die Montage neuer Geräte erlernt, oder durch abteilungsfremde Mitarbeitende kommissioniert werden muss. In diesen Fällen entsteht ein hoher Suchaufwand am Regal.“ Das Assistenzsystem iCParts optimiert die Materialversorgung und sichert den effizienten Arbeitsfluss. Wenn der Mitarbeiter Nachschub benötigt, geht er mit seinem leeren Sichtlagerkasten zum zentralen C-Teile-Regal, wo er den QR-Code des Behälters einscannt. Das Assistenzsystem erfasst nun, welches Material angefordert wird und steuert den entsprechenden Bereich per WLS15-Linienleuchtenvon Turck an. Auf diese Weise führt das Assistenzsystem jeden Mitarbeiter direkt zum gewünschten Artikel. Ohne Zeit zu verlieren, kann er nun seinen leeren Behälter wieder auffüllen.

Die automatisierte Nachbestellung entnommener C-Teile übernimmt ein im C-Teile-Regal verbautes RFID-gestütztes Kanban-System des C-Teil-Lieferanten. Bei Kanban handelt es sich um eine Methode zur Prozesssteuerung, die sich am realen Verbrauch der C-Teile orientiert. Dabei wird die Nachbestellung per Funk in Echtzeit ausgelöst. Im Regal selbst werden die Teile in standardisierten Kleinladungsträgern (KLT) gelagert. KLT sowie der obere Regalboden sind mit RFID ausgestattet. Je nach Materialart sind im Regal mindestens zwei bis drei KLT je Artikel vorhanden, sodass immer ein voller Behälter nachrückt, wenn ein Leerbehälter herausgezogen wird.

Das Ablegen des leeren KLT auf den oberen Regalboden initiiert die Übermittlung der Artikel- und Behälterdaten zum Zentrallager des Lieferanten, wodurch die Nachbestellung eines neuen Behälters mit den entsprechenden C-Teilen ausgelöst wird. Auf diese Weise wird die frühzeitige Erkennung des Bedarfs garantiert und die benötigten Teile werden automatisch nachbestellt.

Der Abstand zwischen den Regalebenen ist im zentralen C-Teile-Regal begrenzt und bietet gerade genug Raum für die Sichtlagerkästen. Für einen Sensor und die entsprechende Verkabelung ist kein Platz. „Wir haben uns Gedanken darüber gemacht, wie so ein System überhaupt an diesem Regal realisiert werden kann“, beschreibt Viktor Derksen, Leiter Betriebsmittelbau bei KEB, die Ausgangssituation. „Hier wurde ein System benötigt, das entweder extern positioniert wird oder verborgen im Regal verbaut ist. Das sind Anforderungen, die wir mit den bisher verwendeten Komponenten nicht umsetzen konnten.“ Hierfür boten sich nun die WLS15-Linienleuchten von Turcks Optoelektronik-Partner Banner Engineering an. Die WLS15-Linienleuchte sind flache, kaskadierbare LED-Leuchten, die mit magnetischen Montagewinkeln in engen Räumen installiert werden können. Die 64 LEDs jedes Leuchtkörpers lassen sich nach Wunsch einzeln ansteuern. Mit ihrem 15-mm-Profil eignen sie sich für das Ausleuchten von Bereichen mit beengten Platzverhältnissen. Die Installation kann ohne Einschränkungen im laufenden Betrieb erfolgen.

Die hauseigene Steuerung und -Software von KEB ist für die Standardkomponenten in der Fertigung optimiert und hat sich bereits in anderen Lösungen von Turck bewährt, sodass ihr Einsatz auch in der Materiallogistik naheliegend ist. Die inhouse entwickelte Standardumgebung läuft auf einem am Regal angebrachten Windows-Tablet. Sämtliche benötigte Zugänge gibt es in dieser Umgebung bereits, weshalb auf bereits Vorhandenem aufgebaut werden kann. „Nach Programmierung der notwendigen Treiber sind die Linienleuchten über Modbus RTU 485 ansteuerbar. Die Verbindung zum Tablet stellt ein Banner RS485/USB-Konverter auf den Regalebenen sicher“, erklärt Derksen.

Die Implementierung der Leuchten fand zunächst in Barntrup statt. Die Ausstattung weiterer Lagerorte in den Werken vor Ort, aber auch an anderen Standorten ist geplant und wird vorangetrieben. „Besonders bei Anlerntätigkeiten sehe ich die große Stärke des Assistenzsystems“, sagt Hannesen. „Zudem besteht bei den WLS15-Leuchten auch Potenzial für andersartige Systeme. Die Leuchten sind in unterschiedlichen Längen erhältlich und lassen sich in verschiedenen Anwendungen montieren.“ Ein weiteres Assistenzsystem ist bereits im Aufbau und es werden zusätzliche Szenarien für ihren Einsatz geprüft. „Ein Assistenzsystem auf Basis der Banner PTL110-Serie unterstützt unsere Mitarbeiter bereits bei der Montage von Frequenzumrichtern. Zusammen mit dem WLS15 Pick-to-Light-System am C-Teile-Regal haben wir einen Gesamtprozess, bei dem das Picken für die Montage sowie das Nachfüllen der C-Teile über unsere Assistenzsysteme mit Turck-Komponenten effizient unterstützt wird.“