Zentrale Steuerung und lückenlose Dokumentation der Montageprozesse
Im Fokus: Die Anforderungen des Kunden
„Als Komponentenhersteller benötigen wir eine Lösung, die Montageanlagen, Prüfsysteme und IT-Systeme nahtlos vernetzt und eine eindeutige Identifikation sowie vollständige Rückverfolgbarkeit aller Baugruppen sicherstellt. Gleichzeitig muss eine mehrstufige Verbau-Prüfung gewährleistet sein und die Produktionsprozesse flexibel steuerbar bleiben, um Qualitätsanforderungen und regulatorische Dokumentationspflichten zuverlässig zu erfüllen.“
(Projektleiter aus der Automobilindustrie)
So haben wir die Umsetzung realisiert
Für einen deutschen Automobilhersteller wurde ein zentraler Kopf-PC zur Steuerung, Koordination und Dokumentation einer Montagelinie realisiert. In der Anlage werden Steuergeräte für Batteriesysteme von Elektrofahrzeugen montiert. Die Lösung übernimmt die übergeordnete Prozesssteuerung der Linie und vernetzt die einzelnen Montagestationen mit den IT-Systemen des Kunden.
Zukunftssichere Steuerungsanbindung durch plattformunabhängige Architektur
Die Anlage besteht aus insgesamt zehn Montage- und Prüfarbeitsplätzen, deren Stationssteuerungen auf Basis von Siemens S7-1500 realisiert wurden. Die Kommunikation zwischen Kopf-PC und Stationen erfolgt über eine TCP/IP-basierte, telegrammorientierte Schnittstelle. Diese Kommunikationsarchitektur ist bewusst plattformunabhängig ausgelegt, sodass neben Siemens-Steuerungen grundsätzlich auch andere SPS-Systeme angebunden werden können – selbst innerhalb derselben Anlage. Dadurch bleibt die Systemarchitektur flexibel und unabhängig von spezifischen Steuerungsplattformen.
Externe Schnittstellen für Echtzeit-Datenaustausch und Rückverfolgbarkeit
Über diese Schnittstellen werden Prozessdaten, Statusinformationen sowie Prüfergebnisse in Echtzeit übertragen, verarbeitet und zentral dokumentiert. Ergänzend zur direkten Telegramm-Kommunikation werden weitere Daten über Datei- und FTP-Schnittstellen integriert. Dadurch können auch externe Systeme wie Prüfstände, Messsysteme oder Spezialanlagen angebunden werden, die ihre Ergebnisdaten dateibasiert bereitstellen.
Eine zentrale Rolle innerhalb der Gesamtarchitektur spielt das kundeneigene Dokumentationssystem, welches zur Sicherstellung regulatorischer Anforderungen und zur vollständigen Rückverfolgbarkeit eingesetzt wird. Bereits während des Montageprozesses werden Einzelbauteile über ihre eindeutige Seriennummer im System angemeldet.
Intelligente Prüfung und Plausibilisierung komplexer Montageprozesse
Die dabei erforderliche Verbau-Prüfung erfolgt mehrstufig. Zunächst führt der Kopf-PC eine interne Plausibilitätsprüfung durch, bei der beispielsweise Bauteiltyp, Montagezustand und bereits dokumentierte Prozessschritte berücksichtigt werden. Zusätzlich erfolgt eine externe Verifikation über eine API-Schnittstelle zum kundeneigenen System, welches prüft, ob das jeweilige Bauteil für die konkrete Baugruppe freigegeben ist und in dieser Kombination verbaut werden darf.
Der Kopf-PC übernimmt dabei die übergeordnete Plausibilisierung sämtlicher Produktionsschritte. Er prüft, ob alle notwendigen Prozessschritte, Montagevorgänge und Prüfergebnisse vollständig und korrekt durchgeführt wurden. Erst wenn sämtliche Bedingungen erfüllt sind, wird die Baugruppe vom System freigegeben.
Im Anschluss wird die fertige Baugruppe als vollständig dokumentierter Datensatz an das kundeneigene Dokumentationssystem übertragen. Dabei werden neben der Seriennummer der Baugruppe auch sämtliche relevanten Montage- und Prüfergebnisse übergeben. Erst nach erfolgreicher Dokumentation darf die Baugruppe die Montagelinie als IO-Teil (in Ordnung) verlassen.
Einbindung von Schnittstellen für Logistik & Versand
Zusätzlich wurde eine Schnittstelle zu einem internen Logistik- und Versandsystem implementiert. Nach Abschluss der Montage und Verpackung werden die gefertigten Baugruppen automatisiert an dieses System übergeben. In diesem Zusammenhang werden logistische Informationen übermittelt und die notwendigen Begleitpapiere für den Versandprozess erstellt.
Intelligenter Werkstückfluss durch flexibles Routing
Die physische Führung der Baugruppen durch die Anlage erfolgt über ein umlaufendes Transfersystem in Ringstruktur. In diesem konkreten Projekt wurde das Routing der Baugruppen über den jeweiligen Bearbeitungsstatus in den Stations-SPS realisiert. Die Steuerungen entscheiden anhand des aktuellen Bearbeitungszustands, ob ein Werkstückträger an der jeweiligen Station bearbeitet wird oder zur nächsten Station weiterläuft. Grundsätzlich kann diese Routing-Logik jedoch auch zentral durch das Kopf-PC-System bereitgestellt werden, wodurch sich komplexere Produktionsstrategien oder dynamische Liniensteuerungen umsetzen lassen.
Eindeutige Baugruppen‑Identifikation und Traceability
Um eine eindeutige Identifizierbarkeit der Baugruppen innerhalb der Anlage sicherzustellen, verfügen die Werkstückträger über ein eindeutiges Identifikationsmerkmal, beispielsweise in Form eines Barcodes oder eines RFID-Chips. Dadurch kann jede Baugruppe unabhängig von Reihenfolge, Taktzeiten oder möglichen Umläufen im Ring eindeutig identifiziert werden. Dieses Konzept ermöglicht eine robuste Prozessführung auch bei Pufferstrecken, Mehrfachumlauf oder variablen Bearbeitungszeiten und stellt sicher, dass sämtliche Prozess- und Prüfdaten jederzeit korrekt der jeweiligen Baugruppe zugeordnet werden können.
Modulare und flexible Prozessgestaltung
Ein wesentliches Konzept der Lösung ist die prozessorientierte Modellierung der Montageabläufe. Die Systemlogik basiert nicht auf einer festen produktspezifischen Struktur, sondern auf einer frei konfigurierbaren Aneinanderreihung standardisierter Prozessschritte. Montage-, Prüf- und Dokumentationsschritte können dadurch flexibel definiert, kombiniert und angepasst werden. Diese Architektur ermöglicht es, neue Produktvarianten oder auch vollständig andere Montageprozesse zu integrieren, ohne die grundlegende Softwarestruktur verändern zu müssen.
Sicheres Berechtigungs‑Management für Bediener
Zur Steuerung der Bedienerzugriffe wurde zusätzlich ein chipbasiertes Berechtigungssystem integriert. Mitarbeiter können sich damit an den einzelnen Arbeitsstationen authentifizieren, wodurch Rollen, Qualifikationen und Prozessfreigaben eindeutig zugeordnet und dokumentiert werden können.
Die ROTH-Lösung im Überblick
- Flexible Steuerung komplexer Montageprozesse
Prozessorientierte Logik zur Abbildung variabler Montage‑, Prüf‑ und Dokumentationsabläufe. - Erweiterbare und zukunftssichere Systemarchitektur
Modular aufgebaut für einfache Erweiterungen und Anpassungen an neue Produkte und Prozesse. - Plattformunabhängige Kommunikation
Offen für unterschiedliche Steuerungs‑ und IT‑Systeme durch standardisierte Schnittstellen. - Tiefe Integration in Produktions‑ und IT‑Systeme
Nahtlose Anbindung von SPS, Prüfständen, Dokumentations‑, Logistik‑ und Qualitätssystemen. - Erfüllung hoher Qualitäts‑ und Dokumentationsanforderungen
Lückenlose Traceability und sichere Prozessfreigaben für regulierte Produktionsumgebungen. - Effiziente Vernetzung von Anlagen und Produktionslinien
Flexible Kopplung einzelner Stationen zu einer ganzheitlichen Produktionsplattform.
