Optimierte Fördertechnik bei BMW

Freude am WAGO-I/O-SYSTEM
Die Fördertechnik stellt spezifische Anforderungen an die Feldbusanbindung. Die zahlreichen Ein- und Ausgänge sind in kleinen Gruppen über kilometerlange Strecken verstreut.

Änderungen in der Produktion schaffen neue Konfigurationen. Standardisierte Feldbusknoten wären hier nie optimal ausgelastet und somit viel zu teuer. Die Fördertechnik bei BMW München hat darauf reagiert. Das WAGO-I/O-SYSTEM ist dort seit zwei Jahren Standard für die Weichensteuerung im Bereich Rohbau. 

Das BMW Hochhaus, der "Vierzylinder", gilt als eines der Wahrzeichen Münchens. Seit 1922 befinden sich auf diesem Gelände die Firmenzentrale und die Produktion. Längst produziert BMW weltweit, aber München ist nicht nur der Sitz der Firmenleitung, sondern auch Fertigungsstätte geblieben.
Hier am Olympiapark wird zur Zeit die BMW 3er Reihe gebaut. Das Werk ist zu 100 % ausgelastet. Mehr als 170.000 Einheiten laufen jedes Jahr vom Band, Limousinen und der BMW compact, mit unterschiedlicher Ausstattung. Kontinuierlich wird die Modellpalette ergänzt.

Inmitten eines Wohngebietes liegend, ist eine Erweiterung des Münchener Werksgeländes nicht möglich. Der verfügbare Raum muß optimal genutzt werden. Dies betrifft auch den Rohbau, den Abschnitt der Fertigung, in dem aus einzelnen Preßteilen die kompletten Karosserien entstehen. Dafür arbeiten hier über 400 Roboter.

 

Netz-Werk

Die unterschiedlichen Modellvarianten durchlaufen teils gemeinsame, teils gesonderte Bearbeitungsstationen. Dazu kommen Stationen für die Stichproben der Qualitätskontrolle und eventuelle Nachbearbeitung. Die Förderwege gleichen deshalb mehr einem Netz als den klassischen separaten Linien aus den Anfängen der Serienfertigung. Dieses Netz wird permanent an die Produktion neuer Modelle und Varianten angepaßt.
BMW verwendet im Rohbau eine Elektrohängebahn der Firma AFT GmbH aus Schopfheim, mit der sich Weichen und Hubwerke einfach realisieren lassen. Eine Deckenschiene trägt die Elektrofahrwerke, an denen unterschiedliche Gehänge zum Transport von Teilen oder Rohkarossen montiert sind. Jedes Fahrwerk verfügt über einen eigenen Elektroantrieb. Auf mehreren, über Hubwerke verbundenen Ebenen verlaufen gut fünfzehn Kilometer Schienenweg. Zu ebener Erde befinden sich die Bearbeitungsstationen, darüber Strecken zum Verteilen und Rangieren der Einheiten.

Das Problem

An jeder Karosse fährt ein Schreib-/Lese-System mit, das über Antennen direkt von der SPS aus gelesen wird. Über Weichen und abschaltbare Wegstücke steuert sie den Weg der einzelnen Fahrzeuge. Im Zuge größerer Umbauarbeiten wurde die Kommunikation zwischen Anlage und SPS ab 1996 auf Feldbustechnik umgerüstet. Da Teile der Fertigung bereits mit dem Interbus liefen, wurde er auch für die Fördertechnik eingesetzt. Feldbusanbindung in der Fördertechnik stellt die Planer jedoch vor spezielle Probleme:

Zwar sind nur binäre Signale zu verarbeiten, die Ein- und Ausgänge jedoch über weite Strecken verteilt. Allein jede der gut 200 Weichen, ein pneumatisch betriebener Schlitten mit einem geraden und einem abzweigenden Schienenstück, benötigt 8 Ein- und 2 Ausgänge mit 24 V Steuerspannung. Abhängig von der Streckenführung fallen zusätzlich geschaltete Fahrstrecken, Leergehänge-Erkennungen usw. an. Diese benötigen Ein- und Ausgänge mit Spannungen von 24 V bis 230 V. Standardisierte Feldbusknoten mit einer festen Zahl von Ein- und Ausgängen und nur einer Schaltspannung hätten zahlreiche unbelegte Klemmstellen oder eine aufwendige Verkabelung nach sich gezogen.

WAGO Reihenklemmen mit CAGE CLAMP® bei BMW bewährt.

Zudem müssen Änderungen in der Streckenführung effizient durchgeführt werden. Dazu Dipl. Ing. Michael Philipp, zuständig für die Planung der Fördertechnik Rohbau bei BMW: "Der begrenzte Platz in der Halle muß optimal genutzt werden. Für einen Modellwechsel können wir nicht die ganze Fertigung stoppen." Der Umbau der Streckenführung erfolgt in vielen kleinen Schritten und Zwischenlösungen. Deshalb hieß eine Forderung, daß der Feldbusknoten eine bauliche Einheit mit der Weiche bildet. Wird die Streckenführung geändert, soll die Weiche samt Steuerung teilverdrahtet umgesetzt und nur der Feldbus und die Energieversorgung wieder angeschlossen werden. Für eventuelle zusätzliche Ein- und Ausgänge an der neuen Weichenposition soll der Knoten leicht erweiterbar sein. Auf der Suche nach einer maßgeschneiderten Lösung stieß Philipp auf das WAGO-I/O-SYSTEM. Schon lange hatten sich WAGO Reihenklemmen mit CAGE CLAMP^® bei BMW bewährt

Die Lösung

Deshalb stand man diesem System, damals eine Marktneuheit, aufgeschlossen gegenüber. Michael Philipp: "Anschlüsse mit Käfigzugfeder hatten wir sowieso vorgegeben. Da bot sich WAGO natürlich an." Kurzfristig wurde ein Testprogramm angesetzt.

Die Testphase

Die Kompatibilität mit der vorhandenen Steuerung war rasch nachgewiesen. Auch vier Wochen Dauertest im Labor bewältigte das WAGO-I/O-SYSTEM problemlos, so daß der Installation eines Prototyps ins vorhandene Anlagenfeld nichts im Wege stand. Nur drei Monate nach Beginn des ersten Tests war man bei BMW von dem WAGO-I/O-SYSTEM überzeugt. Es wurde im großen Maßstab eingesetzt.
Die Inbetriebnahme von 1996 bis 1998 verlief erfreulich unkompliziert. Seitdem arbeitet das System absolut zuverlässig. Die Schaltkästen an den Weichen sind paßgenau um den Knoten herum gebaut. Der geringe verbleibende Platz läßt trotzdem Erweiterungen zu. Michael Philipp (Foto): "Werden durch eine Produktionsumstellung zusätzliche Ein- oder Ausgänge nötig, rasten wir einfach weitere Busklemmen an den Knoten an." Auch die festen Unterverteilungen beanspruchen dank der WAGO Frontverdrahtungstechnik nur wenig Platz.

Das Finish

Außer der Weichensteuerung benutzt man bei BMW das WAGO-I/O-SYSTEM im Rohbaufinish, bei der Montage von Frontend, Front- und Heckklappe. Auch hier stellt die Raumnot hohe Anforderungen an das Geschick der Planer. Neben den Montagebändern mit den Karossen ist kein Platz für Teilelager. Parallel zu den Bändern befördern Endlosketten die nötigen Teile an die Arbeitsstationen. Die Kettengeschwindigkeit erlaubt Bestücken und Entnahme ohne Stopps. Die kurzen Wege und die ergonomische Entnahmehöhe erleichtern den Werkern die Arbeit. Genauso platzsparend und bedienerfreundlich sind die Werkzeuge und Montagelehren in die Stationen integriert. An Schienen über dem Montageband hängend, werden sie bei Bedarf herabgezogen und am Fahrzeug angedockt. Bewegt sich das Band, läuft das Werkzeug an der Schiene mit.

Das Lob

Für einen reibungslosen Ablauf ist nicht nur eine leistungsfähige Steuerung gefragt, sondern auch eine intelligente und flexible Anbindung der Peripherie. Über den Bandlauf verteilt sind Meldeleuchten, Werkzeugabfragen und Fahrschalter. Werkzeugabfragen schützen die wertvollen Montagelehren vor Kollisionen. Fahrschalter dienen zum vorübergehenden Anhalten der Montagelinie.
Neue Modelle fordern neue Komponenten, andere entfallen dafür. Das wandlungsfähige WAGO-I/O-SYSTEM wächst nach Bedarf mit. Kontinuierlich wird Prozeßoptimierung betrieben. Statt "Hier hätten wir noch eine Meldeleuchte einbauen sollen" heißt es mit WAGO: "Hier muß noch eine Leuchte hin. Bauen wir sie ein." Statt endloser Verkabelung wird einfach eine weitere Klemme auf den Feldbusknoten aufgerastet.
Michael Philipp: "Mit WAGO können wir Feldbusknoten ohne Reserve aufbauen. Die Granularität ist für uns ein großer Kostenvorteil."
Immer noch werden alte Verkabelungen aus der Anlage entfernt. Dezentrale Automation macht sie flexibler und übersichtlicher - mit dem WAGO-I/O-SYSTEM konsequent bis in die Spitzen der Peripherie.