[Fallstudie] Automatisierung Platinen-Handling in der Elektronik-Industrie

Um die Wettbewerbsfähigkeit aufrecht zu erhalten, setzen Unternehmen nach und nach auf robotergestützte Automatisierung, um Arbeitsabläufe effizienter zu gestalten. Diese Forderung nach Automatisierungslösungen bestehen auch in der Elektronik-Industrie. 

Gerade bei kleinen Losgrößen unter 500 Stück, sind flexible Automatisierungslösungen gefragt, gerade auch hinsichtlich wirtschaftlicher Gesichtspunkte.

Oftmals sind die Anwendungsfälle vermeintlich sehr individuell und gleichzeitig fehlt die entsprechende Expertise und Erfahrung zur Automatisierung mittels Robotik.

Genau aus diesem Grund kam unser Kunde mit seinem Anliegen auf uns zu, ihn hier entsprechend mit unserer Automatisierungs-Kompetenz zu unterstützen.

Problemstellung

Analyse Produktionsprozess

Bei der ersten Durchsprache mit dem Kunden und der darauffolgenden Analyse bestehender Produktionsprozesse und der zugehörigen Wertschöpfung, konnte schnell eine zeitliche Verschwendung nach dem LEAN-Gedanken ermittelt werden.

Unser Kunde hatte bereits eine automatisierte Platinen-Beschichtung. Hierfür kam bereits ein kleiner Lackier-Automat zum Einsatz. für  Dennoch mussten die Platinen durch einen Mitarbeiter einzeln von Hand in den Lackier-Automaten eingelegt werden.

Der Lackier-Prozess dauert hierbei zwischen 3 bis 5 Minuten je nach Variante. Der Mitarbeiter ist hierbei nicht aktiv involviert und hat währenddessen eine Wartezeit. Aufgrund der kurzen Zeiteinheit war es auch nicht praktikabel, den Mitarbeiter währenddessen mit anderen wertschöpfenden Tätigkeiten auszulasten. Denn dafür war die Zeit zu knapp, eine zusätzliche wertschöpfende Aufgabe konzentriert durchzuführen. Ohne diesen Fokus wiederum würde die Fehlerquote steigen.

 

Herausforderungen im Produktionsprozess

Somit war der Mitarbeiter an diesem Prozessschritt an Tätigkeiten mit geringer Wertschöpfung gebunden.
Durch die zusätzlichen Wartezeiten während der Lackier-Vorgänge, kam es folglich zu einer schlechten Auslastung des Mitarbeiters. Dies war auch deutlich anhand eines während der Analyse erstellen Taktzeitdiagramms visuell erkennbar.

Durch die taktgebundene Arbeit des Be- und Entladens des Lackier-Automats, war es auch nicht möglich den Mitarbeiter chargenweise oder phasenweise in den Wartezeiten anderweitig einzusetzen. Hierfür war die zur Verfügung stehende Wartezeit einfach zu kurz. An einen fokussierte Tätigkeit und wertschöpfende Auslastung war nicht zu denken.

Lösungsansatz

Entkopplung Mensch und Maschine

Um eine Verbesserung herbeizuführen, war wichtig, eine Entkopplung des Mitarbeiters vom Arbeitstakt zu erzielen. Dies konnte durch die Automatisierung der Einlegesituation mit einem Roboter realisiert werden.

Hierzu wurde ein HORST 900 der Firma Fruitcore Robotics mit samt einer mobilen Roboter-Plattform beschafft. Dieser besticht durch eine einfache Programmieroberfläche. Während wir bei der Erstinbetriebnahme somit lediglich beratend zur Seite stehen, kann eine Erweiterung auf andere Automatisierungsaufgaben direkt vom Kunden zukünftig selbstständig durchgeführt werden. Unser Ziel bei diesen kleinen Robotersystemen ist es, den Kunden zu befähigen, unabhängig und flexibel weitere Prozesse in seiner Produktion zu automatisieren. Das senkt auch die Hemmschwelle der Mitarbeiter, die nicht nur durch den Einsatz von Robotik entlastet werden, sondern auch die Umsetzung mit gestalten können.

Vorausschauend wurde deshalb nicht nur der Roboter beschafft, sondern eben auch eine mobile Arbeitsplattform, so dass es möglich ist, die Plattform samt Roboter auch zu anderen Arbeitsbereichen zu versetzen. Hierdurch wurde eine günstige und flexible Lösung geschaffen, zukünftig weitere Prozessschritte zu automatisieren.

Der Mitarbeiter selbst belädt den nun geschaffenen Pufferspeicher für die Platinen nun unabhängig vom Taktzyklus. Er wird hierfür nur wenige Minuten benötigt und kann anschließend sich fokussiert einer weiteren, wertschöpfenden Aufgabe widmen. Währenddessen entnimmt der Roboter taktgebunden die Platinen aus dem Pufferspeicher und legt diese in den Lackier-Automat ein. Ebenso entnimmt der Robter die nun beschichteten Platinen und stapelt sie in einem separaten Pufferspeicher ab, bevor sie dem nächsten Prozessschritt zugeführt werden.

Ergebnis

der Automatisierungslösung

In diesem Anwendungsfall konnten die Wartezeiten des Mitarbeiters somit vollständig eliminiert werden, da dieser nun unabhängig vom Arbeitstakt des Lackier-Automaten und des Roboters agieren konnte.

Darüber hinaus kann der Mitarbeiter mit einer weiteren wertschöpfenden Tätigkeiten ausgelastet werden.
Zudem hat der Mitarbeiter neben neuen komplexen Tätigkeiten auch zusätzlich noch Zeit sich der Qualitätssicherung zu widmen. Seine Auslastung konnte erheblich gesteigert werden.
 

Wirtschaftlichkeit

Steigerung durch Einsatz der Robotik

Auch wirtschaftlich konnte die vorgestellte Automatisierungslösung punkten und Einsparungen erzielen. So konnte rund 1/3 der Arbeitszeit eingespart werden und der Mitarbeiter von unnötigen Wartezeiten befreit werden. Eine Amortisierung ist somit in unter 2 Jahren möglich geworden.

Was sich rechnerisch gar nicht in Zahlen ausdrücken lässt, ist die Tatsache, dass die Akzeptanz der Robotik bei den Mitarbeitern gesteigert wurde. Durch die entfallenen Vorbehalte gegenüber der Robotik, kann diese nun auch in weiteren Prozessschritten zur Anwendung kommen und den Menschen bei der Arbeit unterstützen.

Ausblick

Automatisierungspotential nachfolgender Prozessschritte

Die Machbarkeit der Automatisierungsmöglichkeiten mittels der Robotik konnte erfolgreich nachgewiesen werden. Dadurch konnten die Bedenken der Mitarbeiter gegenüber der Robotik abgebaut werden.

Es wird nun eine Ausweitung auf den nachgelagerten Prozessschritt der Versiegelung der Elektronik-Komponenten angestrebt. Hierfür wurde der nächste Prozessschritt in der Produktion mit der Versiegelung von Elektronikkomponenten bereits ausgemacht. Der Kunde kann dies mit der mobilen Roboter-Plattform auch eigenständig testen und umsetzen.

Fazit

Diese Fallstudie zeigt, dass es auch in Betrieben fernab von hohen Stückzahlen und einer mehrschichtigen Serienproduktion möglich ist, das vorhandene Automatisierungspotential auszuschöpfen.

Gerade beim Ersteinsatz von Robotik macht es Sinn, zu Beginn erst einmal nur einen Teilbereich vollständig zu automatisieren. Einmal um schnelle Ergebnisse zu erhalten und gleichzeitig auch die Mitarbeiter zu sensibiliseren und gemeinsam für Fortschritt zu sorgen.

Denn in der Praxis ist die Hürde dafür deutlich niedriger, als in einem Rutsch eine komplette Produktion mit komplexen Produktionsprozessen in kürzester automatisieren zu wollen. Besser eignet sich bei KMU die Automatisierung schrittweise voranzutreiben. Wir sehen uns hier als Unterstützer, die dafür erforderliche Expertise in die Unternehmen einzubringen.

Ziel von Automatisierungen ist es also nicht, Mitarbeiter weg zu rationalisieren, sondern im Gegenteil, gerade in Zeiten des Fachkräftemangels die Mitarbeiter zu Fachkräften weiterzuentwickeln und in komplexen Tätigkeiten einzusetzen.

Egal, ob Sie auch in der Elektronik-Industrie sind oder aus einem anderen Bereich kommen und in Ihre Produktion automatisieren müssen, lassen Sie uns gemeinsam herausfinden, welches Potential in Ihrer Produktion schlummert. Zögern Sie also nicht und lassen Sie uns in einem unverbindlichen Erstgespräch klären, ob und wie wir Ihnen dabei helfen können, auch Ihre Produktion zu optimieren.