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Automatisierung

Blechlogistik

Bei der Automatisierung kommen Blechbearbeiter an automatischen Lagersystemen nicht vorbei. Lager sind dabei eng mit den Maschinen verbunden und bieten die Möglichkeit, Prozesse effizienter zu gestalten. Wie das funktioniert, erläutert Wolfgang Kienzler, Geschäftsleitung von Stopa.

Unser Fokus liegt auf dem Automatisierungsprozess und weniger auf dem allgemeinen Lager, sagt Wolfgang Kienzler, Geschäftsleitung des renommierten Lagerspezialisten Stopa in Achern-Gamshurst. „Wir wollen Maschine möglichst automatisiert bedienen, das ist mittlerweile auch unsere Kernkompetenz.“ Lager sind in der Welt von Stopa eher Logistikzentren als platzsparende Aufbewahrungsorte für Bleche. „Neun von zehn Systemen, die heute geordert werden, sind automatisiert“, ergänzt Kienzler. „Von unseren heute rund 2000 Systemen im Markt, sind etwa 1300 automatisiert, die restlichen 700 sind ältere Systeme.“

Die Zahlen verwundern wenig, denn Stopa arbeitet seit mehr als 30 Jahren eng mit den Blechbearbeitungspezialisten von Trumpf zusammen, die seit Jahren die Automatisierung zum Schwerpunkt erklärt haben. Stopa ist A-Lieferant und Single-Source für das Ditzinger Unternehmen im Bereich Lagertechnik. „Rund 90 Prozent unserer Aufträge kommen über die Zusammenarbeit mit Trumpf, der Rest sind Direktgeschäfte“, sagt Kienzler

Dabei ist Trumpf für die Maschinen und die Automatisierungskomponenten an der Maschine zuständig, Stopa kümmert sich um die automatische Materialbereitstellung. „Automatisiert“, sagt Kienzler, wird meist dann, wenn ein Kunde wachsen will.“ Das sei heute entweder mit einem Neubau, eventuell auch an einem neuen Standort und einer komplett neuen Fertigungsaustattung, oder einer Erweiterung eines bestehenden Maschinenparks verbunden.

Prinzipiell sind zwei automatische Lagerlösungen verfügbar: Turmlösungen und Lager. Turmlösungen sind kompakte, selbständige Lagertürme, an die ein oder zwei Maschinen direkt angebunden sind. Neben überwiegend manuell bedienten Lösungen bitet Stopa hier mit dem Stopa Flex ein vollautomatisches System mit kompletter Maschinenanbindung an. Turmlösungen werden eingesetzt, wenn der Materialumschlag nicht zu hoch ist. „Es kann aber auch ein Sicherheitsaspekt dahinterstehen. Ein spanischer Kunde beispielsweise hat drei separate Turmlösungen mit je zwei Maschinen installiert, weil er dann bei Ausfall eines Turms immer noch mit vier Maschinen weiterarbeiten kann.“ Da jeder Turm mit eigener Steuerung und eigenem Bediengerät ausgeführt ist, kommt diese Lösung teurer als ein Lager.

Der Übergangsbereich ist aber fließend. „Einem Kunden, der jährlich 100 t Material mit zwei Maschinen umschlägt, dem schlage ich eine Turmlösung vor. Es sei denn, er hat konkrete Wachstumsvorstellungen. Dann biete ich ihm ein Lager an, das zunächst in der ersten Ausbaustufe realisiert wird.“ sagt Kienzler. Idealerweise kann dabei schon im Startkonzept vorgesehen sein, wie die Erweiterungen aussehen, so dass lediglich die Lagerblöcke verlängert werden müssen. Denn je vorausschauender die Planung am Anfang, angefangen von der ein- oder zweireihig Ausführung über die Maschinenpositionen bis zur Wahl der Steuerung, desto einfacher sind Erweiterungen. Dabei ist jedes Lager ein Unikat und wird nach den Anfoderungen des Nutzers zusammengestellt.

Bei Stopa haben die Anwender bei Großlagern die Wahl zwischen verschiedene Premiumsystemen; das Stopa-Universal und Stopa- -Compact. Stopa Universal ist das ältere System, das mit Teleskopgabeln arbeitet, während Stopa-Compact die Lagerfächer als eine Art Schublade ausgestaltet hat. Das spart Bauhöhe, so dass auf derselben Grundfläche und bei gleicher Höhe im Stopa Compact mehr Bleche untergebracht werden können als im Stopa Universal. Eine jüngere Versionen des Kompaktlagers, das Stopa-compact II, ist nochmals optimiert und hat je Lagerblock gleich Platz für zwei zusätzliche Fächer. Bei diesem Kompaktlager sei zudem die integrierte Wiegetechnik optimiert, so dass mitlaufende Inventur gefahren werden kann.

Dazu kommen dann zahlreiche Automationskomponenten, vom Einlagerpodest über Drehgestelle und Kommissionierstationen bis zum Transportwagen. Der Vollständigkeit sei hier noch erwähnt, dass Stopa zudem Langgut-Lager anbietet, bei denen aktuell das Thema Automatisierung jedoch noch keine große Rolle spiele. Wenngleich man auch hier ein Langgut-Universal-Lager zur automatischen Versorgung einer Trumpf-Rohrlasermaschine gebaut habe.

Maschinensteuerung, Lagerverwaltungssystem und Lager-SPS

Das Herzstück für das Zusammenwirken aller Komponenten sind die Steuerungen. Hier wirken einmal die Steuerung der Maschine, und die SPS-Steuerung des Lagers zusammen, welche die Bewegungsläufe des Bediengeräts steuert. Übergeordnet gibt es eine Lagerverwaltungssoftware, die LVS, die alles koordiniert. „Diese Lagerverwaltungssoftware kommt in unserem Fall entweder von Stopa oder von Trumpf.“

Die Maschinensteuerung meldet, sobald sie einen Auftrag abruft, den Materialbedarf an die LVS. Dort wird ermittelt, wo das Material lagert und welche Palette nach dem First-in-first-out-Prinzip abgerufen wird. Mit diesen Informationen erstellt die LVS den Fahrbefehl für die Lager-SPS, die dann das Regalbediengerät entsprechend zur Palette und zur Übergabeposition an der Maschine steuert. Ist das Material an der Übergabeposition bereitgestellt, gibt die Lager-SPS eine entsprechende Info an die Maschinensteuerung, die dann das Handlingsgerät an der Maschine in Gang setzt.

Reichen die Tafeln einer Palette nicht aus, um einen Auftrag abzuarbeiten, meldet das Handlingsgerät der LVS, wenn die letzte Tafel von der Palette entnommen ist. Die Nebenzeit bis zur Fertigbearbeitung der letzten Tafel wird genutzt, um die leere Palette abzuräumen und weiteres Material anzuliefern.

Materialbereitstellung bei schnellen Maschinen und kurzen Auftragslaufzeiten

Aktuelle Herausforderung sind weniger lang- als vielmehr kürzerlaufende Aufträgen, die teils mit Ein-Tafel-Strategien bearbeitet werden. In diesen Fall sorgt Stopa mit verschieden Automationskomponenten für eine sichere Materialversorgung der Maschinen. Im einfachsten Fall reicht die Möglichkeit einer Priorisierung von Aufträge, so dass die Aufträge in der Materialbereitstellungsliste nach vorne rücken, bei denen ansonsten Maschinen mangels Material nicht arbeiten könnten.

Sind die Bearbeitungszeiten an einer Tafel allerdings so kurz, dass die Nebenzeit für eine neue Materialbereitstellung nicht reicht, kann mit einem zweiten Übergabefach oder mit kompletten Schnellwechseleinrichtungen gearbeitet werden. In diesen Systemen wird Material für ein oder mehrere Aufträge vorgelagert und von der Maschine unabhängig vom Regalbediengerät entnommen.

Schnelle Maschinen, kurzlaufende Aufträge

„Alternativ haben wir auch schon gezeigt, wie man mit vorkonfektionieren Paletten arbeiten kann. Dann werden in einem Kommissionierturm Paletten mit unterschiedlichen Tafeln in der Auftragsreihenfolge zusammengestellt, wie sie abgearbeitet werden. Damit kann komfortabel mit dem Ein-Tafel-Konzept aber ohne Wechselzeiten gearbeitet werden.“ Vorausgesetzt, die Aufträge sind entsprechend frühzeitig eingebucht.

Speziell im Dünnblechbereich sind mit dem Festkörperlasern die Maschinen so schnell geworden, dass heute immer mehr Lagersysteme mit zwei Regalbediengeräten ausgeliefert werden. Diese System bedienen zwei Maschinen gleichzeitig. Und sie haben den Vorteil, dass beim Ausfall eines Regalbediengerätes immer noch weiter gearbeitet werden kann. „Ein Jobshopper in Österreich betreibt mit einem Lager mit zwei Regalbediengeräten zwölf oder 14 Maschinen“, erläutert Kienzler die Leistungsfähigkeit

Automatische Lagersysteme reduzieren den Personalbedarf in der Fertigung. „Unsere Kunden arbeiten heute meist in zwei Schichten mit Bedienungsmannschaft und in der dritten Schicht mannlos. In solchen Anlagen sind fünf oder sechs Mann für zehn Maschinen zuständig. Bei diesem Automatisierungsgrad ist es allerdings auch egal, wo die Maschinen stehen, ob in Deutschland oder in China.“

Lagersystem für China

Und in China kommt das Thema Automatisierung derzeit sprunghaft. „China ist kein Billiglohnland mehr“ sagt Kienzler, der für Stopa derzeit den chinesischen Standort aufbaut. Entsprechend rüsten die chinesischen Firmen jetzt ihre Fertigung nach, um bei den Stückkosten mit den Wettbewerber mit automatisierter Fertigung mithalten zu können.

Stopa China wird vor allem wegen der Betreuung der Systeme installiert, der Vertrieb im Land der Mitte laufe ausschließlich über Trumpf. „Für China haben wir ein Lagersystem nach dem Motto ‚good enough‘ entwickelt. Ein erstes System haben wir hier gebaut und im Trumpf-Vorführzentrum in Changdong aufgestellt.“ Am Ende soll das Low-Cost-System in China produziert und dort zum halben Preis eines importierten europäischen Lagersystems angeboten werden. Angelegt war das Low-Cost-Lagersystem mit eingeschränkter Leistung, reduzierter Tragfähigkeit, weniger leistungsfähiger Software und weniger Anbindungsmöglichkeiten. „Aber die Kunden wollen das günstigere Lager, und sie wollen es an alle Automatisierungskomponenten anbinden können. Mittlerweile wird das erste verkaufte System bei einem chinesischen Kunden installiert. Allerdings betont Kienzler, dass es das Low-Cost-Lager nur im chinesischen Markt geben wird, ein Re-Import nach Europa sei zu teuer.

Der Vorteil aller automatischen Lagersystem in, dass der Anwender keine Voraussetzungen erfüllen muss, keine zusätzlichen Qualifikation benötigt oder gar die Mitarbeiter ausbilden muss. Es reicht, wenn dem Lagersystem am Wareneingang Material bereitgestellt wird. Den Rest vom Einlagern bis zum Wiederfinden und Bereitstellen des Material an den Maschinen erledigt das System aus Maschinensteuerung, LVS und Lager-SPS von selber. Der Bediener kann dann sogar auf der von uns gelieferten Visualisierung des Lagerzustands sehen, wie sich die Bediengeräte bewegen, wo das Lagermaterial liegt und dergleichen.

Auf dem Weg zu Industrie 4.0

Für seine Entwicklungen in Richtung Industrie 4.0 arbeitet Stopa eng mit Trumpf zusammen und wird in Sachen Datenübermittlung sich an die Lösungen von Trumpf andocken. Dazu wird aktuell festgelegt, welche Daten zu den Lagerzuständen für Trumpf oder den Anwender wichtig sind und welche Daten im Verbund weitergegeben werden. Wichtig dabei sei, dass die Daten gepackt werden und nur die vorher abgestimmten Datenpakete übermittelt werden. „Dabei ist es wichtig, sagt Kienzler, dass die Daten nur in der Cloud bereitgestellt werden, es aber über die Cloud keinen direkten Weg in das Firmennetzwerk des Anwenders gibt.

Referenzobjekt für Industrie 4.0 ist die neue Trumpf-Traumfabrik in Chicago. Dort sollen Lösung entstehen, die sich global im Markt anbieten lassen. Bemerkenswert: Diese Fabrik ist nicht nur Referenz- und Forschungsobjekt, sondern produziert internetgesteuert tatsächlich für amerikanische Kunden. „Die Lagertechnik in diesem Projekt ist zwar Standard, denn das Hauptthema dort ist die Vernetzung. Dafür entwickeln wir das autonome Systeme Variocart, ein freiverfahrbares Transportsystem, das alles machen kann vom Wareneingang bis zum Auslagern. Und wir koppeln in diesem Projekt ein Stopa-Compact-Lager mit einem „TruStore“, einer Turmvariante von Trumpf, zu einer Einheit.

Für die Lagerverwaltungssoftware werden dort Industrie-4.0-gerechte Lösungen zunächst in der Trumpf-LVS entwickelt und später 1:1 in die Stopa-LVS adaptiert. Für den Endkunden macht es dann keinen Unterschied mehr, ob eine Anlage mit Trumpf- oder Stopa-LVS betrieben wird, beide bieten dieselben Funktionalitäten. Wobei die Stopa-LVS flexibler ist und einfacher an spezifische Bedarfe des Anwenders angepasst werden kann. Denn jedes Lagerproblem ist individuell und jede Stopa-Lösung dazu ein Unikat.

www.stopa.com

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