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Schaufenster Innovation: Simulation der Automatisierung bei der Herstellung von Fenstern

Invio Automation, ein Systemintegrator für industrielle Automatisierung, wurde kürzlich mit folgender Situation konfrontiert. Das Invio-Beratungsteam “Factory of the Future Consulting” wurde von einem Erstausrüster für Baumaterialien, der Fenster zusammenbaut, beauftragt, zu prüfen, wie der Durchsatz bei gleichbleibender oder verringerter Gesamtarbeitszeit erhöht werden kann.

Das Invio-Beratungsteam begann seinen Prozess, indem es gemeinsam mit dem Kunden eine lange Liste möglicher Ideen entwickelte. Von dort aus musste das Invio-Team die lange Liste der Ideen auf eine kleine Anzahl potenzieller, äußerst wirkungsvoller Projekte eingrenzen. Das bedeutete, mehrere Konzepte mit dem Kunden zu überprüfen, den ROI jeder Idee zu bewerten und die ausgewählten Vorschläge den Geschäftsführern vorzustellen. In der Vergangenheit war dieser Prozess sehr aufwändig und erforderte häufig den Einsatz von Tools wie PowerPoint, um aufkeimende Ideen visuell zu vermitteln. Für dieses Projekt wandte sich Invio Automation jedoch an die Fertigungssimulationssoftware von Visual Components, um seinen Ideenfindungsprozess zu beschleunigen.

Die daraus resultierenden Vorschläge wurden in kürzerer Zeit erstellt, strenger bewertet und fanden bei den Kunden mehr Unterstützung als bei früheren Projekten. In dieser Fallstudie wird erläutert, wie dies erreicht wurde und wie die Software von Visual Components zum Erfolg des Vorhabens beigetragen hat.

Die einzelnen Abschnitte des Artikels behandeln:

Lösen komplexer technischer Probleme für die größten Industrieunternehmen der Welt

In vielen Branchen stehen die Hersteller unter dem Druck, die Qualität zu verbessern und die Kosten zu senken. Eine zusätzliche und weit verbreitete Herausforderung ist der Arbeitskräftemangel, der sich aus der hohen Zahl von Pensionierungen und den Schwierigkeiten bei der Personalbeschaffung ergibt. Für viele Hersteller, darunter auch das in dieser Fallstudie behandelte Unternehmen, besteht die größte Herausforderung darin, eine hohe Nachfrage zu befriedigen.

Die meisten Hersteller wissen, dass Automatisierung ein Weg ist, diese Probleme zu lösen. Für einige bedeutet Automatisierung Roboter und CNC-Maschinen. Für andere sind es autonome fahrerlose Transportsysteme (AGVs) oder autonome mobile Roboter (AMRs), in die sie investieren. Und viele suchen weiter im Bereich der Hyper-Automatisierung, bei der alle Aspekte des Unternehmens für Verbesserungen in Frage kommen.

Wenn Hersteller schrittweise Prozessverbesserungen anstreben, wenden sie sich häufig zunächst an einen Systemintegrator für industrielle Automatisierung. Invio Automation ist einer der größeren Integratoren in Nordamerika und bietet ein umfangreiches Leistungsspektrum an. AMRs, maßgeschneiderte Montagezellen, Roboterautomation, maschinelle Bildverarbeitungssysteme und Anwendungen für die Handhabung von Materialbahnen sind nur einige ihrer Fachgebiete.

Invio arbeitet mit Kunden in Branchen wie Medizintechnik, erneuerbare Energien, Automobilindustrie und Bauprodukte. Ein gemeinsames Problem vieler Kunden in all diesen Bereichen besteht darin, dass sie entweder nicht wissen, was Automatisierung für sie bedeuten könnte, oder dass sie nicht wissen, wo sie mit der Automatisierung ihrer bestehenden, oft sehr manuellen Abläufe beginnen sollen. Für diese Unternehmen bietet Invio seinen Factory of the Future Consulting Service an.

Der Factory of the Future Prozess beginnt mit einem Workshop vor Ort, um die bestehenden Produktionsabläufe des Kunden zu überprüfen. Fachexperten und andere Mitarbeiter von Invio Automation treffen sich im Werk des Kunden, um Potenziale zu identifizieren. Nach dem Workshop vor Ort entwickeln die Ingenieure von Invio 3D-Konzepte und Simulationen. Durch ein hohes Maß an Zusammenarbeit mit dem Kunden über einen Zeitraum von nur wenigen Wochen entsteht eine Liste erster Zielprojekte und die Basis für eine dauerhafte Beziehung.

Lösungsfindung für eine steigende Nachfrage

Die Herstellung von Fenstern für die Bauindustrie ist ein bedeutendes Wirtschaftssegment. Einem von Research and Markets veröffentlichten Bericht zufolge wird für den globalen Fenstermarkt bis zum Ende des Jahrzehnts ein Wachstum von ca. 9 % CAGR erwartet.

Die Fenster sind für wiederholtes Öffnen, schnelle Bedienung und raue Umgebungen ausgelegt. Viele sind mit Sicherheitsmerkmalen ausgestattet, und einige sind kraftbetätigt. Die Kunden verlangen eine große Auswahl an Formen und Größen und ein hohes Maß an Individualisierung. Daher haben die Hersteller dieser Art von Fenstern bisher nur sehr wenig Automatisierung angewandt.

Invio Automation wurde von einem Fensterhersteller beauftragt, ein Beratungsprojekt zu leiten, das sich auf die Automatisierung von Prozessen konzentriert, die in der Vergangenheit stark manuell ausgeführt wurden. Die Prozesse dieses Herstellers sind in den letzten zehn Jahren weitgehend unverändert geblieben und bestanden aus manuellen Fertigungsschritten, manueller Montage, unstrukturiertem Materialhandling und vielem mehr. Angesichts der steigenden Nachfrage nach ihren Produkten war der Unternehmensleitung klar, dass sich etwas ändern musste, um mit der wachsenden Nachfrage Schritt zu halten. Für Invio und das Kundenteam bestand das Hauptziel der Studie darin, Projekte zu identifizieren und zu definieren, die eine erhebliche Steigerung der Produktion ohne zusätzliche Arbeitskräfte ermöglichen würden. Qualitätsverbesserungen und andere indirekte Kosteneinsparungen wurden zwar nicht explizit angestrebt, wären aber natürlich sehr zu begrüßen.

Automatisierung und die Rolle der Visual Components

Invio Automation begann den Prozess mit einer Bestandsaufnahme der aktuellen Arbeitsabläufe des Kunden während eines Workshops vor Ort in der Fabrik. Das Team der Factory of the Future arbeitete mit dem Kunden zusammen, indem sie insgesamt 14 potenzielle Automatisierungs- und Prozessverbesserungsmöglichkeiten identifizierten. In den darauf folgenden Prüfungen und Gesprächen wurde die Sammlung von 14 Projekten auf drei Konzepte eingegrenzt, die mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Steigerung des Durchsatzes führen würden.

Jedes Konzept wurde sorgfältig untersucht, um die Optionen zu ermitteln, die Gerätetypen für die Fensterherstellung zu bestimmen und die erwarteten Vorteile zu erfassen. Invio nutzte die Software Visual Components, um diese Arbeiten zu unterstützen.

Visual Components ist führend auf dem Gebiet der 3D-Fertigungssimulation und verfolgt die Trends in der Automatisierung und Robotik, um den Herstellern bessere Werkzeuge für die Untersuchung von Produktionslinienkonzepten, Zellen und Arbeitsabläufen an die Hand zu geben. Die Simulation wird häufig für die Optimierung von Fertigungsprozessen eingesetzt, ist aber auch ein Werkzeug zur Bewertung des zu erwartenden Outputs von neuen Produktionsanlagen, Layouts und Arbeitsabläufen. Es ermöglicht die Bewertung von Faktoren wie Roboterreichweite und Zykluszeit, die Identifizierung von Produktionseinschränkungen und die Bewertung möglicher Durchsatzraten bei unterschiedlichen Produktionsplänen.

Ein besonders wichtiger Aspekt der Visual Components Software für Integratoren wie Invio Automation ist die Möglichkeit, ein 3D-Konzept-Rendering einer vorgeschlagenen Anordnung oder eines Layouts zu erstellen. Dies hilft einem Team, das Automatisierungskonzepte entwickelt, seine Ideen zu erläutern und so eine bessere Qualität des Feedbacks und der Anweisungen des Kunden zu erhalten.

In der Studie “Factory of the Future Consulting” verwendete Invio die Software Visual Components, um automatisierte Arbeitszellen zu erstellen, Automatisierungslösungen zu konzipieren und diese dem Kunden zu präsentieren.

Vorteile von Visual Components bei der Identifizierung potenzieller Automatisierungsaufgaben

Zum Zeitpunkt des Beginns dieser Beratungsstudie war die Fabriksimulationssoftware von Visual Components für Invio Automation neu. Zuvor hatte sich das Invio-Team auf eine Kombination aus 3D-CAD und PowerPoint verlassen, um Ideen zu kommunizieren und mit ihren Kunden zu diskutieren. Für diese Studie wollte das Ingenieurteam von Invio jedoch herausfinden, welche Vorteile der Einsatz der Simulationssoftware von Visual Components mit sich bringen würde.

Das Team sah die Vorteile in drei Bereichen:

1.         Geschwindigkeit

2.         Kommunikation mit dem Kunden

3.         Qualität der entwickelten Konzepte

In Bezug auf die Geschwindigkeit schätzt das Invio-Team, dass durch den Einsatz der Visual Components Software die Arbeitsabläufe im Vergleich zu den früheren Iterationen um das Dreifache beschleunigt werden konnten. Es wurde auch eine spürbare Verbesserung der Kundenwahrnehmung und des Verständnisses der vorgestellten Konzepte festgestellt.

Was die Qualität der Konzepte angeht, so war das Team der Meinung, dass die Visual Components Software gut für verschiedene Automatisierungsstufen geeignet ist. Ben Graham von Invio Automation sagte: “Es war so flexibel … Ob wir nun das Konzept dieser vollautomatischen Zelle entwickelten oder den Materialfluss für eine halbautomatische Anlage analysierten, wir fanden das Tool sehr leistungsfähig und wertvoll, als wir versuchten … zu bestimmen, was für den Kunden am besten ist.  “Die Flexibilität des Tools war enorm und ermöglichte es unserem Team, verschiedene Automatisierungsstufen zu untersuchen… von halbautomatischen Werkzeugen bis hin zu vollautomatischen Zellen…”

Simulation der Automatisierung in der Fensterherstellung

Der Beratungsprozess von Invio endet mit einem formellen Bericht, der dem Kunden vorgelegt wird. Der Bericht, den Invio Automation für den Hersteller von Durchfahrtsfenstern erstellt hat, befasst sich mit folgenden Themen:

Invio stellte fest, dass diese eher “trockenen” Fakten und Zahlen durch 3D-Konzept-Renderings und sogar Animationen der Vorschläge ein großes Gewicht erhielten. Ben Graham vom “Factory of the Future Consulting”-Team sagte: “Wir sind zu Visual Components übergegangen und haben das Visual Components-Modell nach der PowerPoint-Präsentation gezeigt, und sie schienen es [die Möglichkeiten der Automatisierung und den Umfang des Projekts] wirklich zu begreifen und zu verstehen.”

Mit Simulationen Ideen “verkaufen

Das Invio-Team war begeistert von der Reaktion des Kunden auf den Einsatz der Visual Components Software. Ben Graham sagte: “Wir sahen zu 100 % einen spürbaren Anstieg des positiven Feedbacks vom Kunden, als wir unsere Ergebnisse mit Visual Components zeigten.”

Dies verdeutlicht, dass die Fabriksimulation mehr ist als nur ein Werkzeug zur Optimierung von Fertigungsprozessen. Sie ist ein Weg, Optionen zu erkunden, um Ideen effektiver zu kommunizieren und diese zu diskutieren. Für Integratoren wie Invio Automation ist die Simulation ein wesentliches Werkzeug für die Geschäftsentwicklung und die Zufriedenheit der Kunden. Die Bedeutung, die Invio der Simulation zuschreibt, ist offensichtlich, denn das Unternehmen ist entschlossen, sie in seine zukünftigen Projekte einzubeziehen.

Visual Components

Das 1999 gegründete Unternehmen Visual Components ist einer der Pioniere der 3D-Simulation. Die 3D-Simulation von Visual Components hilft industriellen Produktionsunternehmen, Produktionslinien so effizient wie möglich zu entwerfen, zu testen, zu optimieren und zu entwickeln. Die OLP-Software von Delfoi Robotics bildet zusammen mit der 3D-Simulation eine Softwarelösung für die Digitalisierung von Produktionssystemen, die Stillstandszeiten deutlich reduziert, Produktionszeit spart und Roboterprogrammierungsprozesse verbessert.

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