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Gewährleistung hoher Produktivität und fortschrittlicher Automatisierung zur Verbesserung der Produktqualität

Spitzentechnologie ist unerlässlich, um Lösungen für die vielfältigen Probleme zu finden, mit denen die Gesellschaft im Laufe der Zeit konfrontiert wird. Vor allem die Automatisierung und die Einsparung von Arbeitskräften werden in Zukunft Schlüsselfaktoren in den Produktionsstätten sein. Dem Werk Gifu ist es gelungen, eine Modelllinie aufzubauen, die langfristig eine unbemannte Produktion ermöglicht. Wir haben den General Manager Nariyoshi Fukushima zu den ersten Ansätzen und zukünftigen Zielen im Werk Gifu befragt.

Die Produktion von Vollbohrern, die mit manuellen Maschinen begann, hat sich inzwischen zu einer hochentwickelten Spitzentechnologie entwickelt, die weder einen bestimmten Standort noch Arbeitskräfte benötigt

Automatisierung mit dem Ziel, alle Faktoren zu verbessern

Als ich 1989 zu Mitsubishi Materials kam und meine Arbeit im Werk Gifu aufnahm, waren gelötete Bohrer der Haupttrend und Vollhartmetallbohrer befanden sich noch in der Entwicklung. Die meisten Fertigungsprozesse im Werk wurden mit manuellen Maschinen durchgeführt. 10 bis 20 Jahre lang konzentrierten wir uns auf Investitionen in die Anlagen, um die Produktion zu steigern und die Produktlinien zu erweitern. Heute sind Vollhartmetallbohrer das wichtigste Produkt, das im Werk hergestellt wird. 

Als 2018 das Projekt für eine fortschrittliche automatisierte Modelllinie begann, waren Vollhartmetallbohrer das Ziel. Das Production Technology Dept. wurde mit dem Projekt betraut, um Verbesserungen bei der Personaleinsparung, der Produktivität und den Prozessfähigkeiten zu erreichen. Obwohl die Abteilung mit einem kleinen Team besetzt war, waren die Mitglieder überaus kompetent.

Ich persönlich bin der Meinung, dass drei der vier wichtigsten Technologien – automatische Messung, automatischer Einstellungswechsel und automatische Übertragung – bereits etabliert wurden. Arbeitsgänge, die während des Schleifens und des Schärfens die langfristige kontinuierliche Bearbeitung unterbrochen hatten, wurden durch die Einführung von unbemannten Arbeitsgängen optimiert. Die einzige Ausnahme bildeten die für die Qualitätssicherung erforderlichen Arbeitsgänge. Dies führte zu einer noch größeren Qualitätsstabilität, als wir erwartet hatten. Was wir im Werk Gifu entwickelt haben, ist eine breit anwendbare Technologie, die an jedem Standort von jedem eingesetzt werden kann. Deshalb denken wir darüber nach, den Einsatz des Systems nicht nur auf Japan zu beschränken, sondern auch auf Standorte in Übersee auszuweiten.

Worauf wir uns jetzt konzentrieren müssen, ist die effektive Nutzung von Daten, um intelligente Abläufe zu erreichen. Wir haben den gesamten Betrieb und die Arbeitsraten visualisiert und prüfen nun, wie wir die Daten am besten analysieren und Probleme vermeiden können. Wir haben auch mit der Arbeit an fortschrittlichen Automatisierungslinien für Vollhartmetallbohrer mit kleinem Durchmesser, CBN-Werkzeuge und Metallprodukte begonnen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Aufsichtspersonen auf die künftige Expansion nach Übersee vorzubereiten.

Im Geschäftsjahr 2023 feierte das Werk Gifu sein 50-jähriges Bestehen. Ich bin sehr beeindruckt von den Fortschritten, die in den letzten 30 Jahren erzielt wurden. Das sind herausragende Ergebnisse, die durch den unermüdlichen Einsatz qualifizierter Mitarbeiter im Werk Gifu erreicht wurden. Jetzt haben wir unser nächstes Ziel vor Augen: die drastische Verbesserung des Automatisierungsgrades im Werk Gifu bis 2030. 

Interne Entwicklung des fortschrittlichen NC-Programms 

Für unser automatisches Messsystem werden Sensoren und CCD-Kameras in die Maschinen eingebaut, um Daten für die automatische Einstellung des nächsten Werkzeugs zu senden. Es gab viele Probleme zu lösen, und wir mussten den Bereich abseits des Mittelwerts für die Einstellung bestimmen und eine Strategie für unsere Reaktion auf fehlgeschlagene Messungen entwickeln. Obwohl wir extrem viel zu tun hatten, wollten wir die Arbeit nicht auslagern, denn wir hatten uns jahrelang um den Aufbau von Know-how bemüht und wollten es daher selbst in die Hand nehmen. Wir haben etwa ein Jahr lang nach dem Trial-and-Error-Prinzip gearbeitet, um ein Programm zu entwickeln, mit dem wir die Technologie der Mittelwerteinstellung für die Größe einführen konnten. Für unseren automatischen Einstellungswechsel ist eine NC-gesteuerte Auflage in die Schleifmaschine integriert. Durch die Anwendung unseres gesammelten Know-hows bei der Entwicklung verlief die Automatisierung relativ reibungslos.

Produktlinien mit mehreren Robotern

Für die automatische Übertragung haben wir ein integriertes System eingerichtet, das die Zeitpläne für verschiedene Maschinen verwaltet, indem es Anweisungen an eine Palette mit RFID (Radiofrequenz-Identifikation) gibt, die über eine berührungslose Telekommunikationsfunktion verfügt. Durch den Einsatz von feststehenden 6-Achsen-Roboterarmen, die den AMR (autonomer mobiler Roboter) und die Maschinen miteinander verbinden, wurde eine automatische Übertragung von Arbeitsmaterial zwischen den Prozessen erreicht. Wir haben Probleme im Zusammenhang mit der drahtlosen Telekommunikation, den Steuerungsmethoden und der Batterielebensdauer gelöst, bevor wir im Sommer 2021 dann den Vollbetrieb aufnahmen. Auch danach haben wir weiter an der Verbesserung des Systems gearbeitet. Im Geschäftsjahr 2022 haben wir eine unbemannte Produktlinie entwickelt, die über einen längeren Zeitraum betrieben werden kann, indem wir ein 2-Achsen-Förderband am AMR durch 6-Achsen-Roboterarme ersetzt haben, die einen größeren Bewegungsfreiheitsgrad aufweisen.

Bereitstellung eines einheitlichen Cloud-Managements

Wir haben auch ein einheitliches Cloud-Managementsystem für die von den Bearbeitungsmaschinen gesammelten Daten entwickelt und versuchen derzeit, ein lernendes System für die Maschine einzurichten, das anhand der Daten vorhersagen kann, wie sich Veränderungen in der Umgebung auf die Bearbeitungsergebnisse auswirken. Auf diese Weise können wir unser Projekt der Smart Factory weiter vorantreiben. Derzeit werden nur die Schleif- und Honprozesse automatisiert. Wir möchten das fortschrittliche Automatisierungssystem auf eine breite Palette von Bearbeitungsprozessen anwenden und eine Produktlinie aufbauen, die Produktivitätsverbesserungen, Budgetkontrolle für die Produktion, Qualitätsverbesserungen und vorausschauende Wartung über die Cloud einheitlich verwalten kann.