Flexible Fertigungssysteme (FMS): Automatisierung, Aufbau und Steuerung

Automatisierung in der Produktion: Grundlagen flexibler Fertigungssysteme

1. Definition der Automatisierung

Die Automatisierung verwendet die Technologie, um Prozesse ohne oder mit geringer Hilfe von Personen durchzuführen.
Es gibt fünf Gründe, Prozesse zu automatisieren:

2. Gründe für die Automatisierung

• Erhöhung der Produktivität
• Reduzierung der Kosten und Verminderung des Handarbeitsaufwands
• Verringerung des Ausschusses und der Serienmängel
• Beseitigung von Routinetätigkeiten
• Verbesserung der Sicherheit für die Mitarbeiter

3. Erläuterung der Strategien für die Automatisierung

• Stufe 1: Produktion mit manuellen Stationen. Einzelne, unabhängig arbeitende Personen bedienen Stationen. Diese Variante wird aufgrund des geringen Kosten- und Zeitaufwands verwendet.
• Stufe 2: Produktion mit automatisierten Stationen. Unabhängig arbeitende Stationen werden automatisiert. Wenn die Nachfrage steigt, wird die Automatisierung deutlich wirtschaftlich gerechtfertigt, da sie die Arbeitszeit reduziert und die Produktionsgeschwindigkeit erhöht.
• Stufe 3: Produktion mit integrierten, automatisierten Multi-Stationen. Automatisierte Stationen mit Operationen in Serie werden integriert und durch automatisierte Transportsysteme für Aufträge verbunden.

4. Flexible Fertigungssysteme (FMS)

Ein FMS ist ein System aus integrierten Werkzeugmaschinen, die über ein Materialflusssystem automatisch miteinander verbunden sind. Die Bedienung erfolgt durch Computer, teilweise automatisch oder mit konventioneller Technologie, zum Beispiel CNC-Maschinen.

5. Beispiel eines FMS

Ein Beispiel ist eine Abfüllanlage.

6. Einstufung eines FMS nach der Anzahl der Maschinen

Ein FMS wird anhand der Anzahl der Maschinen eingestuft, die an der Herstellung beteiligt sind:

• Flexible Zelle: 2 bis 3 Maschinen
• Flexibles System: 4 oder mehr Maschinen

7. Komponenten eines FMS

Ein FMS besteht aus folgenden Komponenten:

• Arbeitsstationen
• Ein Materialfluss- und Lagerungssystem
• Ein computergestütztes Steuerungssystem
• Personal

8. Layoutkonfigurationen eines FMS

• Anordnung in einer Linie
• Ringförmige Anordnung
• Leiterförmige Anordnung
• Skalare Anordnung

9. Anwendungen eines FMS

Ein FMS eignet sich vor allem für die Herstellung von Produkten in mittleren Stückzahlen, bei denen eine hohe Variantenvielfalt gefordert ist.

10. Definition der automatisierten Fertigung

Die automatisierte Fertigung dient dazu, Produktionsteile zu bearbeiten, die mehrere Operationen durchlaufen. Jede Operation wird an einer eigenen Station ausgeführt. Die Stationen sind durch ein Transportsystem miteinander verbunden, das jede Station über den Fortschritt des Werkstücks informiert. So entsteht eine automatisierte Produktionskette.

11. Konfigurationen automatisierter Fertigungssysteme

• Linienfertigung: Die Anlage wird in Abschnitte unterteilt, die in einer Linie angeordnet sind.
• Rundtaktfertigung (Rotationsstationen): Die Stationen sind kreisförmig angeordnet, das Werkstück wird rotierend weitergeführt.
• ATCM: Besteht aus zwei oder mehr Konfigurationen mit Schnittstellen zur Übergabe.
• ISED: Internationale Stationen sind im Kreis angeordnet.

12. Ebenen der Automatisierung

1. Ebene 1: Hardware, Sensoren, Aktoren usw.
2. Ebene 2: Einzelne Maschinen
3. Ebene 3: Zell- oder Systemebene, Fertigungssysteme, Maschinengruppen
4. Ebene 4: Ebene der Produktionsanlage, System
5. Ebene 5: Unternehmensinformationssystem, Corporate

13. Arbeitsstationen

• Lade- und Entladestationen: Das Be- und Entladen kann manuell, automatisiert oder kombiniert erfolgen. Dabei ist die Sicherheit zu beachten.
• Bearbeitungsstationen: Hier kommen CNC-Maschinen zum Einsatz. Sie sind für Dreh- und Frästeile vorgesehen.
• Weitere Bearbeitungsstationen: Das FMS umfasst auch andere mechanische Bearbeitungen wie Blechfertigung, Stanzen, Scheren und Biegen.
• Montage: Einige FMS dienen der Montage. Roboter sind so programmiert, dass sie verschiedene Aufgaben in einer festgelegten Reihenfolge ausführen und unterschiedliche Produkte fertigen können.
• Weitere Stationen und Anlagen: Inspektion, Teilereinigung, Plattformen und zentrale Kühlsysteme können in das FMS integriert werden.

14. Steuerung und Hilfssteuerungen

Sofortige Steuerung

Diese Steuerungsart stoppt die Linie sofort, wenn ein Defekt oder eine Fehlfunktion auftritt. Diese Reaktion auf ein Problem ist die einfachste, zuverlässigste und am leichtesten umzusetzende Lösung.

Speichernde Steuerung

Diese Steuerung wurde entwickelt, um den Betrieb der Linie fortzusetzen. Tritt ein Fehler an einem Teil auf, sendet das Programm ein Signal, dass an den folgenden Arbeitsstationen keine Arbeit mehr ausgeführt wird, bis das Ende der Linie erreicht ist.