Industrie 4.0 in der Praxis - Factory Innovation
Lean Production

Industrie 4.0 in der Praxis

Lean und Digitalisierung bei der KEBA GmbH

Lesedauer: 7 Minuten

30. August 2022 von Norbert Gronau und Hanna Theuer

Industrie 4.0 in der Praxis

Ziel dieser Serie ist es, anschaulich zu verdeutlichen, wie Industrie 4.0 in der Praxis wirkt. Dazu stellt Factory Innovation in loser Folge ausgewählte Fabriken vor, die Konzepte von Industrie 4.0 erfolgreich umgesetzt haben.

Bei der KEBA Industrial Automation Germany GmbH im mittelhessischen Lahnau werden schlanke Produktion und Ansätze der Digitalisierung erfolgreich verbunden. Dabei wird insbesondere die schlanke Produktion nicht nur als notwendiger Ansatz gesehen. Stattdessen hat sich bei den Mitarbeitenden ein tiefes Verständnis für Lean entwickelt: Eventuelle Schwachstellen werden aufgedeckt und Prozesse selbstständig verbessert. Dazu gehört auch, dass Vorrichtungen und sogar ganze Arbeitsstationen selbst gebaut werden – natürlich angepasst an die individuellen Anforderungen.

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Das international tätige Unternehmen mit Hauptsitz im österreichischen Linz entwickelt und produziert mit rund 2 000 Mitarbeitenden Automationslösungen für die Bereiche Industrieautomation, Bank- und Dienstleistungsautomation sowie Energieautomation. Am Standort in Lahnau sind rund 500 Mitarbeitende in den Bereichen Industrial, Handover und Energy Automation beschäftigt. Die Produktpalette umfasst unter anderem Pitch-Motoren für die Verstellung von Rotorblättern von Windkraftanlagen, Geldautomaten sowie Übergabe- und Zustelllösungen für Waren und Pakete. 

Dabei werden drei Produktfamilien an drei Linien produziert – insgesamt ca. 120 000 Geräte pro Jahr.

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Bild 1: Über das Andon-Board werden den Mitarbeitenden aktuelle Prozesskennzahlen angezeigt.

Jede Linie ist vollständig entsprechend dem Wertstrom aufgebaut: vom Materialeingang bis zum Versand. Die Variantenvielfalt ist extrem hoch: Bei den sieben bis acht Baureihen kann eine jeweils sehr hohe Anzahl von Faktoren individuell konfiguriert werden. Losgröße 1 ist daher keine Seltenheit. Auch daher wurden die Prozesse so gestaltet, dass sie eine hohe Wandlungsfähigkeit aufweisen. Dafür wurde beispielsweise ein Laser zum Beschriften von Gehäusen implementiert, durch den der Kundenentkopplungspunkt weit ans Ende des Prozesses geschoben werden kann. 

Die Organisation des Unternehmens ist an den Prinzipien der Holokratie ausgerichtet: dabei sind die Mitarbeitenden agil entsprechend ihren Fähigkeiten und Interessen in ein oder mehreren Kreisen aktiv. So werden transparente und partizipative Beteiligungsmöglichkeiten geschaffen und Hierarchien aufgelöst. Vorgesetztenfunktion und fachliches Weisungsrecht sind nicht miteinander verbunden. 

Eingesetzte Informationssysteme

Zur Planung und Abrechnung der Kundenaufträge in Lahnau wird seit über zehn Jahren Infor LN verwendet. Dabei steht für Programmierungen ein firmeninternes, vier Personen starkes Team zur Verfügung. Für Auswertungen wird das ERP-System mit QlikView und Qlik Sense ergänzt. Zur Ablage und Dokumentation wird das Dokumentenmanagement-System d.3 von d.velop verwendet.

Die digitale Ablage sämtlicher Dokumente als PDF ermöglicht die einfache Suche. Auch im Service wird auf digitale Dokumente gesetzt. Lediglich Lieferschein/Retoure werden den Lieferungen noch in Papierform beigelegt. Die Feinplanung wird mithilfe einer Lösung von ASCon durchgeführt, die an das ERP-System angebunden ist. 

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Auch werden Methoden zur Werkerassistenz genutzt. Ein Beispiel: Über einen Beamer wird der verantwortlichen Person an einem Bestückungsprozess einer Platine visualisiert, welches Bauteil an welche Stelle kommt (siehe Bild 3). Gerade bei der hohen vorhandenen Variantenvielfalt entsteht hier großer Nutzen – sowohl durch Zeitersparnis als auch Fehlerreduktion.

In der Schraubüberwachung in der Montage wird ELAM Tooling von Armbruster verwendet.

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Bild 3: Die Arbeitsstationen wurden von den Mitarbeitendenselbst konzipiert und erbaut – so kann sichergestellt werden, dass sie ihren Bedarfen bei der Prozessausführung gerecht werden.

Robotik

In die Prozesse eingebunden sind drei Knickarm- und ein Portalroboter – zwei davon werden in Koexistenz mit den Werkerinnen und Werkern für die Maschinenbe- und -entladung betrieben. Dabei wird bei Überschreitung des Sicherungsbereiches durch Menschen oder auch abgestelltes Material die Geschwindigkeit deutlich reduziert. Mobile Robotik wurde bereits getestet und als gut befunden. Allerdings reichen für die meisten Anwendungen die derzeit verfügbaren Flächen nicht aus; es ist jedoch ein Erweiterungsbau in Planung. Im Versand wird ein mobiler Roboter für die Folierung verwendet.

Low Cost Intelligence Automation

An einigen Stellen werden im Prozess intelligente Bestellregale von Beckhoff verwendet, die über EDI automatisch die Lieferanten informieren. 

Im Wareneingang und im Lager werden Wearables in einem frühen Test beim Picking verwendet. Dabei wird ein Handschuhscanner mit einem mobilem Rechner mit Visualisierung kombiniert, auf dem die Datenverarbeitung direkt läuft. Im Ergebnis können Wege(zeiten) zu den dezentralen Buchungsplätzen deutlich reduziert werden. Im nächsten Schritt sollen hier noch Etiketten- und Laserdrucker integriert werden.

Am Standort wurde – aufgrund interner Anforderungen durch die Mitarbeitenden – eine Condition-Monitoring-Funktion entwickelt, die auch in einem weiteren Werk erprobt werden soll.

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Bild 4: Mittels Beamer werden die zu verbauenden Bauteile
und ihre Position angezeigt. Am Transportträger befindet
sich ein RFID-Tag.

An einer Außenschleifmaschine im KEBA-Spindelwerk in Röllbach mit einer eigenen Steuerung wurden Vibrationssensoren eingebaut, um auffällige Schwingungen zu detektieren.

Weiterhin bieten die eigenen Antriebsregler eine sogenannte „Drive Based Condition Monitoring“-Funktion an, bei der Prozessauffälligkeiten direkt im Antrieb ausgewertet werden können. Somit können mit den KEBA-Tools und dem Prozess-Know-how des Kunden Condition-Monitoring-Funktionen direkt aus dem Antrieb heraus realisiert werden.

RFID-Tags werden zur Identifikation an einzelnen Arbeitsstationen verwendet. So werden an einer Arbeitsstation zunächst die Leiterplatte und das zugehörige Lötprogramm identifiziert. Mittels eines Beamers, der über dem Arbeitsplatz angebracht ist, werden dann die einzelnen Komponenten auf die Leiterplatte projiziert (siehe Bild 4). Die Zusammenstellung kundenindividueller Aufträge – gerade in der Kleinserie – wird so deutlich erleichtert, die Fehlerrate sinkt. 

Weiterbildung

Für die Mitarbeitenden gibt es eine Reihe von Weiterbildungsmöglichkeiten. Neben einigen allgemeinen Trainings – beispielsweise zum Arbeiten in einer Selbstorganisation – gibt es ein Kursbuch. Entsprechend der eigenen Rolle werden verschiedene Trainings durchlaufen. Bei der Einführung neuer Technologien werden zunächst Key-User geschult, die ihr Wissen dann prozessnah an weitere Beteiligte weitergeben. 

Fazit

Der Blick auf die Industrie 4.0-Landkarte der KEBA GmbH zeigt, dass bereits an einigen Stellen Ansätze von Industrie 4.0 verwendet werden. Der Unternehmensbesuch hat verdeutlicht, dass neue Technologien derzeit nur dann verwendet werden, wenn die Anforderungen aus dem Prozess heraus entstehen. Die Offenheit aller Beteiligten für Anpassungen ist deutlich zu spüren, ebenso die Motivation den eigenen Prozess besser und effektiver zu gestalten. 

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Bild 5: Industrie-4.0-Landkarte von KEBA.

Industrie 4.0 in der Praxis

Die Bandbreite möglicher Industrie-4.0-Technologien ist groß (siehe Bild). Basierend auf den Integrationssystemen ERP, Manufacturing Execution und Prozesssteuerung wird gezeigt, welche Informatiktechnologien eingesetzt werden. Besonderes Augenmerk wird auf die Verbindung zwischen Industrial Internet of Things, Smart Factory und Industrie 4.0 gelegt. Teilweise bauen Technologien aufeinander auf. So können smarte autonome Objekte erst sinnvoll eingesetzt werden, wenn zuvor aktive Objekte eingesetzt wurden. Andere Funktionen und Applikationen können nebeneinander eingesetzt werden. Nicht alle im Bild dargestellten Technologien müssen in einer Industrie-4.0-Fabrik vertreten sein.  

Bei der Beschreibung einer realen Fabrik werden diejenigen Bereiche von Industrie 4.0, die bereits realisiert wurden, in Grün dargestellt. Geplante Szenarien werden durch ein angeschnittenes Grün vermerkt, während Anwendungen, die sich in der konkreten Fabrik nicht als geeignet herausgestellt haben, in roter Farbe gezeigt werden. Mit diesen Einfärbungen ist jedoch in keinem Fall eine Wertung verbunden, denn die Einsatzbedingungen von Industrie 4.0 sind von Fabrik zu Fabrik unterschiedlich.

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