Laserbasierte Montageassistenz – sofort einsetzbar

Laserbasierte Montage-Assistenz

Durch Digitalisierung lassen sich in der Fertigung und Montage von Schaltschränken erhebliche Effizienzsteigerungen erzielen. Laserbasierte Montage-Assistenzsysteme können Teil einer Digitalisierungsstrategie sein. Insbesondere für kleinere und mittlere Betriebe sind sie eine schnell einsetzbare Lösung, um Prozesskosten zu reduzieren. Mit einer laserbasierten Montage-Assistenz können KMU bereits heute mit überschaubarem Aufwand eine wirtschaftliche Lösung für den Schaltschrankbau 4.0 realisieren.

Der Monteur wird sequentiell durch den Montagevorgang geleitet. (Bild: Eric Shambroom Photography)

Im Schaltschrankbau beträgt der Prozesskostenanteil bis zu 80 Prozent. Insbesondere die Beschriftung und das Aufbringen der Komponenten auf die Tragschienen sowie die Verdrahtung sind zeit- und personalintensiv. Laut der ISW Studie ‚Schaltschrankbau 4.0‘ (siehe auch SCHALTSCHRANKBAU Ausgabe 2/2018, Seite 14ff.) entfallen allein 49 Prozent der Arbeitszeit auf das Verdrahten der Schaltschränke. Davon sind circa 30 Prozent reine Vorbereitungsaufgaben. Hinzu kommt eine hohe Varianz der Komponenten und Schaltschrankkonfigurationen. So gaben über 60 Prozent der befragten Unternehmen einen hohen Sonderanteil an. Bisher ist der Schaltschrankbau jedoch wenig digitalisiert und papierbasierte Methoden sind nach wie vor weit verbreitet. Die wirtschaftliche Umsetzung einer Automatisierungslösung ist eine vielschichtige Herausforderung für viele Betriebe.

Zeitersparnis rentiert sich speziell für KMU

Die laserbasierte Montage-Assistenz stellt im Gegensatz zur Vollautomatisierung eine kostengünstige Lösung dar. Diese kann den hauptsächlich manuellen Prozess der Schaltschrankfertigung effizienter gestalten, ohne dabei den Menschen zu ersetzen. Vielmehr werden Monteure visuell unterstützt, zeitintensive Montagevorgänge sicherer und schneller auszuführen. Speziell in Betrieben mit 10 bis 50 Mitarbeitern und mit einem hohen Anteil an manuellen Montagetätigkeiten kommen die Effekte zum Tragen. Durchschnittlich sind Effizienzsteigerungen von bis zu 30 Prozent möglich. Die Lösung unterstützt somit auch kürzere Lieferzeiten, selbst bei niedrigen Losgrößen, ganz im Sinne der Industrie 4.0.

Schnellere Schaltschrankmontage dank digitaler Daten

Genau hier setzt das laserbasierte Montage-Assistenzsystem Assembly Pro an. Es kann für die Fertigung und Montage von Klemmenkästen, Kompaktschränken und Standschränken eingesetzt werden. Das System nutzt Laserprojektionsdaten, die auf digitalen CAD-Daten basieren. Laserprojektoren projizieren diese direkt auf die Montageplatte und zeigen so die genaue Position von Komponenten und die Reihenfolge der Verbauung an. Ergänzend können digitale Montageanweisungen und Zusatzinformationen als Text oder Grafik dargestellt werden.

Das größte Einsparpotenzial birgt der sehr zeitaufwendige Verdrahtungsprozess. Der Anteil der Arbeitsschritte ‚Verdrahten‘ und Markieren‘ an der Gesamtzeitersparnis kann bis zu 60 Prozent betragen. (Bild: LAP GmbH Laser Applikationen/ Eric Shambroom Photography)

Speziell unterstützt ein laserbasiertes Montage-Assistenzsystem folgende Arbeitsschritte

Mechanische Vorbereitung des Schaltschrankes und der Schaltschrankplatten, Anzeige der Bohrschablone: Bohrlöcher für Klemmenleisten und Kabelkanäle werden exakt auf der Montageplatte angezeigt. Das aufwendige Anzeichnen des Bohrbildes oder das Arbeiten mit Schablonen entfallen.

Darstellung der Länge und Position von Kabelkanälen und Klemmleisten: Bei der Konfektionierung der Kabelkanäle und Hutschienen werden die richtige Länge und Position der Hutschienen direkt auf die Montageplatte projiziert und dem Monteur visualisiert.

Anzeige der Montagepositionen von elektrischen Komponenten: Durch die Anzeige der Montageposition auf der Klemmenleiste erspart sich der Monteur den Blick in seine Fertigungsunterlagen. Die Bauteilposition wird passgenau mit dem Hinweis auf die Art des Bauteiles und die Betriebsmittelkennzeichnung auf der Montageplatte dargestellt.

Projektion von Verdrahtungsinformationen: Die Darstellung von Routinginformationen unterstützt die zeitaufwendigste Tätigkeit im Schaltanlagenbau. Die Laserprojektion führt den Monteur Schritt für Schritt durch den Verdrahtungsprozess.

Betriebsmittelkennzeichnung und Aufbringen von Typenschildern/Labels: Bis zu neun Prozent der gesamten Fertigungszeit wird laut ISW Studie für die Kennzeichnung aufgewendet. Durch das laserbasierte Montage-Assistenzsystem entfällt die Notwendigkeit, die einzelnen Positionen in einer papierbasierten Dokumentation nachzuschlagen.

Vorteile von Laserprojektionssystemen in Montageprozessen

Gute Sichtbarkeit für den Monteur: Die projizierten Laserlinien sind lichtstark und selbst bei variierendem Umgebungslicht gut sichtbar. Die Informationen sind im Sinne der Ergonomie auf das Wesentliche fokussiert und beeinträchtigen nicht die Konzentration des Monteurs. Im Gegensatz zu alternativen AR-Lösungen wird der Monteur nicht durch das Tragen einer AR-Brille eingeschränkt.

Zusätzliche Darstellung der digitalen Dokumentenmappe: Der zum Fertigungsauftrag zugehörige E-Plan kann auf dem Monitor dargestellt werden. Dadurch stehen dem Monteur bei Bedarf zusätzliche Informationen zur Verfügung. Papierbasiertes Arbeiten entfällt, Medienbrüche werden vermieden.

Erleichterte Navigation durch den Fertigungsauftrag: Beim Scannen der einzelnen Komponenten mittels Barcode-/QR-Code-Leser wird die zugehörige Bauteilposition aufgerufen. Der Monteur wird lückenlos durch den Montageprozess geleitet.

Bedienerfreundlichkeit: Das laserbasierte Montage-Assistenzsystem ist intuitiv einsetzbar. Auch gering qualifizierte Arbeitskräfte können das System bereits nach sehr kurzer Anlernzeit sicher bedienen. Bei dem Laser für das System handelt es sich um eine Lasereinrichtung der Klasse 2M. Diese darf ohne weitere Schutzmaßnahmen eingesetzt werden.

Leistungsfähigkeit: Im Vergleich zu Standard-Videoprojektoren sind Laserprojektionssysteme für den industriellen Einsatz spezifiziert sowie sehr robust und langlebig. Dank Diodentechnologie verfügt die Laserquelle über eine Lebensdauer von mindestens 30.000 Stunden.

Die Realisierung der Lösung erfolgt unkompliziert in nur vier Phasen. (Bild: LAP GmbH Laser Applikationen)

Vier Schritte zur Umsetzung einer Laserbasierten Montage-Assistenz

Ein laserbasiertes Montage-Assistenzsystem lässt sich mit überschaubarem Aufwand installieren und implementieren. Voraussetzung für die Einführung eines Systems ist, dass E-Pläne als CAD-Dateien vorliegen. Die Bearbeitung der originären CAD-Dateien kann in jedem gängigen CAD-Programm mit dem Austauschformat dxf erfolgen. 2D-CAD-Vorlagen reichen bereits aus, um gute Ergebnisse zu erzielen. Für das preisgünstige CAD-Programm Rhinoceros 3D stellt LAP außerdem ein kostenfreies Plug-in zur Verfügung, welches den Prozess der Arbeitsablauf- und -systemsteuerung unterstützt.

Mittels Barcode-Scanner wird die zugehörige Bauteilposition aufgerufen. (Bild: Eric Shambroom Photography)

Rentabilität

Laut der ISW Studie Schaltschrankbau 4.0 bieten die mechanische Bestückung und die Verdrahtung ein großes Optimierungspotenzial, da auf diese Arbeitsschritte rund 75 Prozent der benötigten Arbeitszeit entfallen. Zusätzliche 14 Prozent der Arbeitszeit nehmen die mechanische Bearbeitung und Prüfung in Anspruch. Dabei können die Arbeitsschritte der elektrischen Bestückung und Verdrahtung am meisten von einer Digitalisierung, beispielsweise in Form einer visuellen Anzeige, profitieren. In diesem Bereich geht knapp ein Drittel der Arbeitszeit durch das Lesen von Dokumenten verloren. Nach der Analyse des ISW könnte eine digitale Dokumentenmappe den Rechercheaufwand um bis zu 81 Prozent reduzieren. Durch den durchgängigen Einsatz eines laserbasierten Montage-Assistenzsystems lassen sich während der kompletten Schaltschrankfertigung Einsparungen erzielen. So kann eine Zeitersparnis von bis zu 30 Prozent erreicht werden. Ein typisches Assembly Pro System kann sich somit bereits nach nur 25 Schaltschränken rentieren.