Verpackt + abgefüllt

6. FORUM MECHATRONIK – Schon zum zweiten Mal drehte sich beim Forum Mechatronik alles um die Verpackung. Wie setzen Unternehmen dort Mechatronik ein, wo besteht Entwicklungspotenzial?

20. Juni 2008

Weit, offen und lichtdurchflutet empfängt das Atrium 2 bei Festo in Esslingen die Teilnehmer des sechsten Forums Mechatronik im Maschinenbau. Wer noch dazu am Abend zuvor staunend am blau beleuchteten Gebäudekomplex des Gastgebers vorbei gefahren ist und dabei sofort an eine Raumstation denken musste, ist sich sicher: Dies ist der ideale Ort für den Open Space. Doch bevor die knapp 100 Teilnehmer des Forums in den Genuss dieser ganz speziellen Art einer Konferenz kommen, stehen am Vormittag vier Vorträge rund um die Verpackungsbranche auf dem Programm – die standesgemäß mit Grußworten eingeleitet werden.

Dr. Peter Post heißt als Leiter Forschung und Technologie von Festo alle Teilnehmer herzlich willkommen. Für ihn sind intelligente mechatronische Produkte der Schwerpunkt seiner Forschung: »Intelligenz heißt dabei nicht, das irgendwo zwei Drähte heraushängen, sondern eine optimale Performance im gesamtem Kontext eines Systems.« Ein wichtiges Stichwort ist seiner Meinung nach die Adaptive Produktion, wobei sich Maschinen und Anlagen selbst organisieren und optimieren. Dr. Post regt an, in der Praxis für die Praxis zu diskutieren, um Prozesse vollständig zu verstehen. Umfassende Konzepte seien in der Mechatronik enorm wichtig. »Dabei gilt es, dieselbe Methodik auf verschiedene Fragestellungen anwenden zu können, sowohl auf Lösungs- als auch auf Komponentenebene«, betont der Entwicklungsleiter. Peter Schäfer, Chefredakteur der :K und Initiator der Mechatronik-Allianz, beginnt seine Begrüßung mit einem Foto der Urmannschaft des damaligen mechatronischen Arbeitskreises auf der Gründungs-Schifffahrt im Jahr 2003. Seitdem ist viel geschehen, im Arbeitskreis und in der Mechatronik, und auch in Zukunft sollen von der Allianz und den Foren wichtige Impulse und Denkanstöße für die mechatronische Entwicklung im Maschinenbau ausgehen. Auch in der Verpackungsbranche, die er als eine der Schlüsselbranchen für die Mechatronik bezeichnet.

TEAM MIT POTENZIAL

Den Weg zu mechatronischen Konzepten für Verpackungsmaschinen beschreibt Klaus Hillebrand von Bosch Packaging Technology. Die zwei Meilensteine auf diesem Weg hatten beide etwas mit Kundenforderungen zu tun. Der erste war Gamp (Good Automated Manufacturing Practice). »Das sind in erster Linie die Umsetzung des V-Modells, die Forderung nach Dokumentation und eine komplett neue, modulare Softwareentwicklung sowie die Wiederverwendbarkeit der Software«, erklärte Hillebrand. Schließlich bewirkt es einiges, wenn der Kunde fordert, die Softwareprobleme zu lösen und Software modular aufzubauen. »Das sind Dinge, die den Veränderungswillen einer Organisation gewaltig fördern.«

Organisatorische Voraussetzung für die Änderung in die richtige Richtung sind dabei mechatronische Teams, in denen alle am Produktentstehungsprozess beteiligten Abteilungen vertreten sind. Solch ein Team habe ungeheure Potenziale und erkenne selbst in Standarderzeugnissen bei der gemeinsamen, detaillierten Funktionsbeschreibung Verbesserungspotenziale.

Zweiter Meilenstein ist die Dokumentation. »Was nicht dokumentiert ist, ist nicht gemacht «, bringt es Hillebrand auf den Punkt. Die detaillierte funktionale Spezifikation ist dabei das zentrale Dokument, »das nur die Entwicklungsabteilungen in der geforderten Qualität erstellen können«. Bei Bosch Packaging ist die mechanische Konstruktion für die funktionale Spezifikation verantwortlich. Allerdings erfolgt die Erstdokumentation immer gemeinsam mit der Elektrokonstruktion. Sämtliche Dokumente werden in einer zentralen Datenbank verwaltet. Grundlegende Veränderungen wie sie die Mechatronik erfordere, müssen vom Management gewollt sein, die Mitarbeiter sind in der Regel offen. »Entscheidend ist vielmehr, wie schnell wir Mechatronik umsetzen können, um die Chance im Wettbewerb zu nutzen«, betont er.

Ein Tag im Jahre 1959: Gerhard Schubert geht zu seinen Kollegen bei einem Verpackungsunternehmen und sagt: »Es ist nicht gut, dass wir jede Maschine neu erfinden.«

VORBILD MENSCH

»Wir brauchen einen Baukasten«, erklärt Schubert seine Geschichte der Mechatronik. Damals lachten die Kollegen, und darüber ärgerte sich Gerhard Schubert. Vielleicht ist das die Geburtsstunde seines Unternehmens. Auf jeden Fall ist die Gerhard Schubert GmbH heute einer der weltweit führenden Hersteller von Verpackungsmaschinen. Der Gründer ist ein Selfmademan und hält auch heute noch das Steuer fest in der Hand – sowohl das seines Unternehmens als auch das des Citation-Jets, mit dem er eigen-händig zu Kundenterminen fliegt. Nur so zum Spaß baut er 1984 den ersten Verpackungsroboter der Welt – und landet damit einen großen Erfolg, der heute mit etlichen Nachfolgern anhält. Der Roboter repräsentiert als Picker oder Verpackungsmodul zwei von sieben Baugruppen, die sich aus anfangs unüberschaubarem Angebot herauskristallisiert haben. Neben dem Übergabeaggregat, Vision-System, Bedienerführung oder Maschinengestell gibt es die Gruppierkette, die zwar sehr mechatronisch ist, »aber wegen zu viel Mechanik bald sterben wird«, bedauert Schubert. »Niemand will so viele Werkzeuge wechseln.« Dasselbe Schicksal droht dem sogenannten Vakuumtransporteur, der die Schachteln zu verschiedenen Bearbeitungsstationen bringt. An seine Stelle treten intelligente Fahrzeuge, die in der Anlage hin und her fahren und eine eigene Vakuumeinheit mit sich führen. Sie ersetzen sich im Notfall gegenseitig und miniminieren so Stillstandzeiten. Schubert: »Das will der Kunde nicht und alles was Kunden nicht wollen, dürfen sie auch nicht bekommen.« Gerhard Schubert nimmt für seine Anlagen häufig die Natur zum Vorbild: »Wie macht die Natur Flexibilität, wo ist sie am flexibelsten? «, fragt Schubert. »Natürlich beim Menschen. Er zeichnet sich durch einfache Bewegungen aus, häufig auch durch Intelligenz und er benutzt Werkzeuge.« Genau aus diesen Vorgaben entstand die TLM-Verpackungsanlage, die Schubert als flexibelste Toploading-Verpackungsmaschine der Welt bezeichnet. Dabei galt Toplaoding als Ausläufer, weil es nach Meinung der Experten unmöglich sei, alle Möglichkeiten dieses Prinzips auszuschöpfen. Jede Maschinenzelle ist eine eigenständige Maschine mit dezentraler Steuerung. »Wir bauen die Anlage einfach auseinander und schicken sie auf die Reise zum Kunden.« Auch in der Abfülltechnik wächst der Anteil der Steuerungs- und Automatisierungstechnik. Für Patrick Isted von KHS ist damit der Weg zur Mechatronik vorgezeichnet: »Heute werden vermehrt Mechatroniker eingesetzt, die sowohl die Anforderungen der Mechanik wie auch der Steuerungstechnik erfüllen.«

MECHATRONIK WÄCHST

»Die Zusammenhänge werden komplexer und Kenntnisse beider Fakultäten sind gefordert. « Isted zeigte anhand einiger Beispiele, wie sich das Maschinenspektrum von Füllern und Verschließern für Dosen sowie Glas- und PET-Flaschen verändert hat. »Die Anforderungen an die Fülltechnik sind stetig gestiegen: offenes klares Design, gute Zugänglichkeit und Reinigungsfähigkeit, Flexibilität bei der Produktumstellung. Hierdurch wurde und wird die Konstruktion entscheidend beeinflusst. Schwenkhebel, Federn, Betätigungselemente, Kontrollabfragen die das Erscheinungsbild des mechanischen Füllers geprägt haben, entfallen heute. War der mechanische Füller auf das Abfüllen in eine Behältergröße optimiert und ausgelegt, so konnte und kann auch heute hier nur durch umfangreiche Umstellarbeiten ein anderes Produkt in eine andere Behältergröße abgefüllt werden. »Durch die Steuerungstechnik lassen sich heute die Füllphasen flexibel gestalten. Dies erlaubt es auch verschiedene Behältergrößen mit den unterschiedlichen Konturen optimal zu füllen. Waren früher Kenntnisse in der Mechanik entscheidend, um den Füllvorgang zu optimieren, so wird heute zusätzlich fundiertes Wissen in der Steuerungs- und Automatisierungstechnik erforderlich«, so Isted. »Endlich reif für die Mechatronik«, welche Schützenhilfe das mechatronische Reifegradmodell BestVor gibt, darüber informierte Dr. Georg Pfeifer von Optima die Forumsteilnehmer. Wie werde ich richtig gut in Mechatronik? Viele Unternehmen würden einiges dafür geben, eine klare Antwort auf diese Frage zu bekommen. BestVor ist eine Initiative, die Mechatronik messbar macht. Dazu wird gemessen, welchen mechatronischen Reifegrad ein Unternehmen hat. Das Spektrum reicht von Reifestufe 1 ›Mechatronik – klassisch‹ bis zum Reifegrad 4 ›Mechatronik – fortgeschritten‹.

BRÜCKEN BAUEN

Trotz aller Euphorie in der Branche offenbarte sich in den Vorträgen, während der Pausen und in den Diskussionsrunden am Nachmittag bei vielen Teilnehmern dasselbe Problem: Zwischen Elektrikern und Mechanikern tut sich häufig ein Graben auf, der mechatronische Lösungen erschwert. Gerhard Schubert hat immer darunter gelitten: »Elektriker und Mechaniker haben sich regelrecht gemieden.« Eine reibungslose Zusammenarbeit von Mechanik und Elektrik hält auch Klaus Hillebrand für essenziell. »Wir haben produktverantwortliche Teams gebildet, in denen Mitglieder aller Teilbereiche sitzen.«

OPEN SPACE AM NACHMITTAG

Im Open Space, dem ›Klassiker‹ der Mechatronikforen wurden solche und andere spannende Themen zur Mechatronik heiß diskutiert. Die Ergebnisse werden in der nächsten Ausgabe der :K vorgestellt. Michael Kleine/ Peter Schäfer

Erschienen in Ausgabe: 04/2008