Mobile Schraubstationen sichern höchste Qualität

ESSEN/KÖLN, Februar 2017. „Die Ansprüche an Schraubverbindungen sind in den letzten Jahren gestiegen. Selbst einfache und laut VDI 2862 ‚unkritische‘ Schraubstellen werden bei uns heute abgesichert und dokumentiert“, erklärt Stefan Attermeyer, Leiter der Abteilung Kundenqualität im Montagewerk der Deutz AG in Köln-Porz. Sicherheitskritische Schrauben, die gemäß der VDI-Richtlinie in die „Kategorie A“ eingestuft wurden, sind zum Beispiel die Pleuelverschraubungen im Motor. „Die haben wir schon immer abgesichert, und in den letzten 16 Jahren, die ich hier bin, ist es in keinem einzigen Fall zu Problemen gekommen“, versichert Attermeyer. Doch heute wünschten sich immer mehr Großkunden auch bei anderen Schraubverbindungen eine datentechnische Dokumentation. „Die von Hand dokumentierte Notiz, dass eine Schraubstelle x von Mitarbeiter y bearbeitet wurde – wie es an der Revisionsstation lange Zeit gängig war –, genügt nicht mehr“, betont Attermeyer. „Unabhängig davon verfolgen wir seit Jahren das Ziel, Unsicherheitsfaktoren so weit wie möglich auszuschalten. Dazu gehört auch der Mensch als Fehlerquelle.“ „Uns geht es nicht darum, den Bediener zu ersetzen“, macht Till Rautenbach deutlich. Er ist für Produktionsstrategien und Investitionsplanung am Standort verantwortlich – und damit für die gesamte Schraubtechnik. „Wir wollen nur vermeiden, dass sich der Mensch selbst kontrolliert, denn da liegt eine potenzielle Fehlerquelle. Eine Überwachung durch ein gesteuertes Schraubsystem sichert die Montage besser ab.“

Was in der Serienfertigung längst eingeführt ist, hat Deutz nun auch am Nacharbeitsplatz der neuen Motor-Baureihen mit Hubräumen unter vier Litern (TCD 2.9 und TCD 3.6) umgesetzt. Dort landen alle Motoren, die an der Linie von den Schraubersteuerungen – beziehungsweise von Mess- oder Dichtheitsprüfstationen – als „nicht in Ordnung montiert“ identifiziert wurden. Solche Motoren werden vom Montageleitrechner (MLR) für die Weiterfahrt via fahrerlosem Transportsystem (FTS) ins Prüffeld gesperrt. Stattdessen holt ein Gabelstaplerfahrer den Motor an der Linie ab und bringt ihn zum Revisionsplatz. „Früher musste unser Revisionsmonteur den Motor auseinandernehmen und prüfen, ob der Fehler zum Beispiel an der Schraube oder im Gewinde lag, dann neu verschrauben und den Motor manuell freigeben“, erklärt Rautenbach. Wie die ordnungsgemäß montierten Motoren, wurde er dann ins Prüffeld gefahren und nach bestandener Prüfung ausgeliefert. „Auch wenn sich diese Motoren prinzipiell nicht von den anderen unterscheiden, wollten wir die Qualität durch mehr als nur die Unterschrift des Mitarbeiters absichern“, sagt Attermeyer. „Wir haben dann zusammen mit den Kollegen von der IT überlegt, wie man die Produktionsbegleitkarten (PBKs) verbessern könnte, um für alle Motoren die gleiche Dokumentation zu haben.“

Deutz-IT-Spezialist Andreas Wehrmann entwickelte eine Lösung, die eine zentrale Montagesteuerung vorsieht: „Der Montageleitrechner weiß jederzeit, wo welcher Motor ist. Er erzeugt eine PBK, die wiederum alle dokumentationsfähigen Schraubwerkzeuge sowie die Mess- und Dichtmittelstationen in der Linie ansteuert“, erklärt Wehrmann. „Die PBK arbeiten mit Programmnummern, die über den in SAP hinterlegten Arbeitsplan kreiert werden. Diese Programmnummern wiederum wählen in jeder Schraubstation die sogenannten Jobs aus. Die Schraubersteuerungen melden im Anschluss ‚i. O.‘ für ‚in Ordnung‘ oder ‚n. i. O.‘ (nicht in Ordnung) an den Rechner zurück. Diese Daten stellen die Basis für die Revision dar.“ Um den kontinuierlichen Fluss an der Linie nicht zu unterbrechen, werden die Motoren aber selbst nach N.i.O.-Verschraubungen an die folgende Station weitergetaktet. „Das ist effizienter, als die ganze Linie anzuhalten“, sagt Rautenbach. „Denn wir arbeiten mit Sequenzboxen, die stationsbezogen alle für die Montage nötigen Teile enthalten.“ Aufgrund der hohen Varianz der Motoren könne man die Teile nicht einfach für den nächsten Motor verwenden. „Deshalb bauen wir jeden Motor erst fertig und überprüfen ihn dann am Ende der Linie in einem Qualitätstor“, begründet Rautenbach. „Bei diesem Endcheck wird der Status jeder einzelnen Station auf einem Monitor motorbezogen dargestellt. Von dort wird er freigegeben oder zur Nacharbeitsstation gefahren.“

Um die nachzuarbeitenden Motoren nun komplett zu vernetzen, entwickelte Deutz zusammen mit Atlas Copco Tools zwei sogenannte Tool-Carts. Diese mobilen Schraubstationen sind mit allen erforderlichen Schraubwerkzeugen, Einsteckwerkzeugen, Touch-Screen, Scanner, Signalampel und Steuerungen ausgestattet. „Die Spezifikation hatte es in sich“, sagt Atlas- Copco-Vertriebsberater Christian Ramoser. „Wir mussten dafür eine Sondersoftware programmieren und sämtliche Schraubparameter und Jobs hinterlegen.“ Angesichts von 2200 Motorvarianten und 400 bis 500 Schrauben pro Motor war dies keine leichte Aufgabe. Schließlich ist Deutz bekannt für individuelle Motorenlösungen. Das bedeutet auch für die Kollegen der Instandhaltung einen hohen Aufwand: „Wir müssen alle Änderungen an Schraubfällen, die in der Serienmontage umgesetzt werden, auch in der Revision ändern“, sagt Instandhalter Grischa Kunter, der in einem Sechs-Mann-Team die Schraubtechnik in der Motorenfertigung betreut. „In der Projektphase forderte das von unserer Abteilung sehr hohen Einsatz bei der Programmierung der Jobs und Parameter.“ Die Aufgabe war datentechnisch also umfangreich – aber mit wenigen Werkzeugen aus dem Atlas-Copco-Portfolio zu bewältigen: Pro Tool-Cart genügen zwei elektronisch gesteuerte Tensor-ST-Winkelschrauber (einer für Drehmomente von 5 bis 35 Newtonmeter [Nm] und einer für 15 bis 85 Nm) sowie zwei elektronische Drehmomentschlüssel vom Typ ST-Wrench (für Drehmomente bis 150 Nm und bis 400 Nm sowie für Offenmaulverschraubungen, wie die Überwurfmuttern an Einspritzleitungen). Hinzu kommen zwei Selektorboxen mit jeweils acht Steckschlüsseln.

Das Produktionsleitsystem hält alle Informationen über nachzubearbeitende Motoren bereit: welche Verschraubung betroffen ist und an welcher Station in der Serie sie mit welchen Parametern gefertigt wurde. Der Revisions-Mitarbeiter scannt den nachzubearbeitenden Motor. Die Software des Tool-Carts fragt die Motordaten beim Montageleitrechner ab und zeigt eine Auswahl aller seiner Stationsvorgänge an. Liefert der MLR-Server keine Daten, wird die Nachbearbeitung des Motors verweigert. Ansonsten steuert der MLR den Prozess, bis der Motor fertig ist.

Auf dem Bildschirm des Tool-Carts werden die Schraubstellen angezeigt. Der Werker beginnt dann, den Motor zu bearbeiten. Dabei löst er anhand seiner Erfahrung die nötigen Bauteile des Motors, um die nachzubearbeitende Stelle zu erreichen. „Die freie Entscheidung ist an verschiedenen Stellen sinnvoll, etwa wenn er von zwei Deckeln, die an einer Station verschraubt wurden, nur einen lösen muss, um an die eigentliche Schraubstelle zu gelangen“, erklärt Till Rautenbach. Dafür wurde eine sogenannte Split-Funktion programmiert, die dem Werker diese Freiheit lässt. Er wählt in der Software dann den Stationsvorgang an, den er erneut durchführen möchte. Die Software zeigt die Schraubsteuerung an, auf welcher der Job gestartet wurde. Der Mitarbeiter wählt das damit freigegebene Werkzeug aus und entnimmt der Selektorbox die erforderliche Nuss, die ihm per Leuchtdiode angezeigt wird, und montiert neu. Alle Schraubergebnisse werden aufgezeichnet und auf dem Bildschirm dargestellt. Auch die vorher gelösten Verschraubungen können wieder dokumentiert verschraubt werden. Bei Beendigung des Jobs werden die Schraubergebnisse an den MLR-Server gemeldet, vom MLR an das SAP-System übergeben und in der Motorendokumentation gespeichert. Die Schraubdaten der Revision sind dort separat gekennzeichnet.

Die erledigten Stationsschritte werden visuell hervorgehoben. Sobald die Nacharbeit beendet ist und der Revisionsmonteur alle Bauteile wieder angeschraubt hat, kann er den Motor in der Software abmelden. Wenn der Motor „i.O.“ abgemeldet wird, wird dies als Ergebnis an den MLR-Server gesendet. Die Fertigstellung des Nacharbeitsprozesses wird signalisiert. Erst dann wird der Motor für das Folgegewerk freigegeben.

„Mit dieser Struktur und Funktionalität ist sichergestellt, dass alle Verschraubungen der Motorendokumentation zugeordnet sind – auch die der beiden Repair-Stationen“, erklärt Atlas-Copco-Mitarbeiter Christian Ramoser. „Damit macht es keinerlei Unterschied mehr, ob an einem Motor Schraubstellen nachgearbeitet wurden oder nicht. Alle erhalten die gleiche Dokumentation.“

„Die Zusammenarbeit mit den IT-Kollegen von Atlas Copco hat sehr gut geklappt“, sagt Andreas Wehrmann. „Zum Beispiel wollten wir das System robust gegen Bedienerfehler auslegen.“ Dass ein Mitarbeiter etwa eine achtstellige Motorennummer von Hand eingeben müsste oder die nachzuarbeitenden Schraubstellen manuell auswählt, kam von vornherein gar nicht infrage. „Diese Fehlerquelle konnten wir ausschließen, indem wir das Typenschild mit der Motornummer scannen und die weitere Bedienung über den Touch-Screen erleichtern.“ „Seit Oktober 2015 sind die Tool-Carts jetzt in Betrieb – und das mit Erfolg. Bei keinem nachgearbeiteten Motor kam es zu Problemen“, fasst Till Rautenbach zusammen.

Der Industriekonzern Atlas Copco ist mit seinen Produkten und Dienstleistungen in den Branchen Kompressoren-, Druckluft- und Vakuumtechnik, Bau und Bergbau sowie Industriewerkzeuge und Montagesysteme weltweit führend. Mit seinen innovativen Produkten und Dienstleistungen bietet Atlas Copco Lösungen für nachhaltige Produktivität. Der 1873 gegründete Konzern hat seinen Hauptsitz in Stockholm, Schweden, und ist weltweit in über 180 Ländern vertreten. Ende 2016 hatte Atlas Copco fast 45000 Mitarbeiter. Sie erwirtschafteten im Gesamtjahr 2016 einen weltweiten Umsatz von 11 Milliarden Euro. www.atlascopco.com

In Deutschland ist Atlas Copco seit 1952 präsent. Unter dem Dach zweier Holdings mit Sitz in Essen agieren derzeit (Februar 2017) rund 20 Produktions- und Vertriebsgesellschaften. Der Konzern beschäftigte in Deutschland Ende 2016 rund 3800 Mitarbeiter, darunter über 100 Auszubildende. www.atlascopco.de

Atlas Copco Tools gehört zum Konzernbereich Industrietechnik. Die Geschäftsbereiche Allgemeine Industrie und Fahrzeugindustrie fertigen und vertreiben handgehaltene Elektro- und Druckluftwerkzeuge, Hydraulikschrauber, Montagesysteme, pneumatische Antriebstechnik, Hebezeuge, Software und Zubehör für die Industrie. Mit seinem Geschäftsbereich Service bietet Atlas Copco Tools ein globales Projektmanagement für multinational tätige Kunden sowie umfassende Dienstleistungen an: von der klassischen Reparatur über umfassende Wartungsverträge für die gesamte Fertigungstechnik bis hin zu Kalibrierungen aller Messmittel. www.atlascopco.de