„Wenn ein Projekt die geplante Zykluszeit nicht erreicht, besteht die erste Reaktion oft darin, nach mehr Geschwindigkeit zu suchen. In der Praxis ist die Lösung jedoch fast immer eine andere.“
Das Streben nach Leistung
In der Welt der Automatisierung ist es natürlich, hohe Leistung mit immer höheren Geschwindigkeiten zu assoziieren.
Wenn eine Maschine zu langsam produziert, führt der Instinkt dazu, Beschleunigungen, Geschwindigkeiten und Dynamik der Achsen zu erhöhen. Auf dem Papier scheint die Überlegung korrekt: Weniger Zeit für jede Bewegung bedeutet mehr produzierte Teile im Laufe des Tages.
Die Realität ist jedoch oft komplexer.
Wer automatische Systeme konstruiert, weiß genau, dass die Zykluszeit das Ergebnis des Gleichgewichts zwischen Dutzenden von Faktoren ist. Sich ausschließlich auf die Bewegung zu konzentrieren, birgt das Risiko, das Problem zu verlagern, anstatt es zu lösen.
Der Engpass liegt selten dort, wo wir ihn vermuten
Jede Maschine besteht aus einer Abfolge von Vorgängen.
Bewegungen, Bearbeitungen, Wartezeiten, Kontrollen, Werkzeugwechsel, Signalerfassung, Kommunikation zwischen Geräten.
Wenn eine einzige dieser Phasen mehr Zeit als die anderen benötigt, wird die gesamte Anlage gezwungen sein, darauf zu warten.
Eine Erhöhung der Geschwindigkeit einer Achse um 20 % kann nahezu keine Auswirkung haben, wenn die eigentliche Begrenzung durch ein Bildverarbeitungssystem, eine Greifphase der Komponente oder einfach durch die Reaktionszeiten einer Ausrüstung dargestellt wird.
Vor einem Eingriff ist es daher grundlegend zu verstehen, wo sich der Engpass tatsächlich befindet.
Mehr Geschwindigkeit bedeutet auch mehr Energie
Jede Leistungssteigerung bringt Konsequenzen mit sich, die nicht immer berücksichtigt werden.
Höhere Beschleunigungen erzeugen größere Kräfte, erhöhen die Belastungen auf die Struktur und erfordern eine genauere Kontrolle der Vibrationen.
Auch das Bewegungsprofil wird empfindlicher.
Eine zu aggressive Dynamik kann die Stabilität des Prozesses beeinträchtigen, insbesondere wenn empfindliche Komponenten bewegt werden oder wenn die Präzision über die Zeit konstant bleiben muss.
Das Ziel ist nicht, sich so schnell wie möglich zu bewegen, sondern eine wiederholbare, kontrollierte und mit dem Produktionsprozess kohärente Bewegung zu erzielen.
Die Produktivität entsteht aus dem Gleichgewicht
Die effizientesten Maschinen sind nicht notwendigerweise diejenigen mit den schnellsten Achsen.
Es sind diejenigen, bei denen jedes Element harmonisch arbeitet.
Eine perfekt mit dem Rest des Zyklus synchronisierte Bewegung ermöglicht es, Totzeiten zu eliminieren, Wartezeiten zu reduzieren und jede Phase der Produktion optimal zu nutzen.
In vielen Fällen ist es gerade diese Gesamtoptimierung, die die bedeutendsten Verbesserungen erzeugt.
Auch wenige Zehntelsekunden machen den Unterschied
Stellen wir uns eine Maschine vor, die einen Zyklus in fünf Sekunden abschließt.
Die Zykluszeit um nur zwei Zehntelsekunden zu reduzieren, kann wie ein marginales Ergebnis erscheinen.
Bei Tausenden von täglichen Zyklen kann sich dieser kleine Unterschied jedoch in Hunderte zusätzlich produzierte Teile pro Woche verwandeln.
Der Punkt ist, dass diese Verbesserungen selten von einer einzelnen Komponente herrühren.
Sie entstehen aus der Analyse des gesamten Prozesses.
Die Konstruktion zählt mehr als die Komponente
Wenn eine Maschine die erwarteten Leistungen nicht erreicht, ist es natürlich, die Ursache in der offensichtlichsten Komponente zu suchen.
In den meisten Fällen hängt das Verhalten der Anlage jedoch von der Interaktion zwischen all ihren Teilen ab.
Steifigkeit der Struktur, Massenverteilung, Kinematik, Synchronisation der Bewegungen, Steuerungssoftware und Maschinenlogik tragen alle zum gleichen Ergebnis bei.
Aus diesem Grund bedeutet über Leistung zu sprechen, über Konstruktion zu sprechen, noch bevor es um Komponenten geht.
Das Ziel ist nicht, schneller zu sein
Jede Maschine wird entwickelt, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen.
Die richtige Frage ist nicht, welche die maximal erreichbare Geschwindigkeit ist, sondern welche die optimale Geschwindigkeit ist, um Produktivität, Zuverlässigkeit und Prozessqualität zu gewährleisten.
In einigen Fällen stellt die Erhöhung der Dynamik die beste Lösung dar.
In anderen ermöglicht eine ausgewogenere Konstruktion, überlegene Ergebnisse zu erzielen, während scheinbar weniger extreme Leistungen beibehalten werden.
Schlussfolgerungen
In der industriellen Automatisierung hängt die Produktivität nicht von einer einzelnen Zahl ab, die auf einem Datenblatt angegeben ist.
Sie ist das Ergebnis des Gleichgewichts zwischen Bewegung, Steuerung, Mechanik und Prozess.
Aus diesem Grund sollte die erste Frage, wenn eine Maschine zu langsam erscheint, nicht„Wie kann ich sie schneller machen?“lauten, sondern vielmehr„Wo verliert sie tatsächlich Zeit?“
Sehr oft entsteht gerade aus dieser Antwort die wichtigste Verbesserung.
