Von manuell zu automatisiert – der Weg einer Fabrik zur Modernisierung der Carbonband-Schneideanlage

Hinter der Etikettendrucktechnologie verbirgt sich eine scheinbar unscheinbare, aber entscheidende Komponente: das Farbband. Es ist die „Tinte“ des Thermotransferdrucks, und die Qualität des Schnitts bestimmt direkt die Klarheit, Haltbarkeit und Qualität des Endprodukts. Für eine Fabrik, die sich seit vielen Jahren auf die Farbbandproduktion konzentriert, ist dieser Weg zur Automatisierung nicht nur eine technologische Innovation, sondern auch eine Revolution in puncto Effizienz, Qualität und Wettbewerbsfähigkeit.

1. Schwachstellen in der Vergangenheit: Die Schwierigkeiten beim traditionellen manuellen Schneiden

Vor einigen Jahren sah es in der Schneidwerkstatt der Fabrik noch anders aus: Riesige Master-Coils wurden auf der Schneidemaschine aufgestellt, und mehrere erfahrene Meister starrten auf die sich schnell drehenden Klingen, während die Maschine dröhnte. Ihre Arbeit umfasste das Beladen, Ausrichten, Einstellen der Spannung, Überwachen des Schneidevorgangs und schließlich das Entladen, Prüfen und Verpacken.

Dieses personalabhängige Modell deckt nach und nach Schwachstellen auf, die schwer zu ignorieren sind:

1. Effizienzengpass: Das Laden, Aufwickeln und Debuggen der Ausrüstung ist zeitaufwändig. Jedes Mal, wenn ein Auftrag auf andere Spezifikationen (wie Breite und Länge) umgestellt wird, muss die Maschine angehalten werden, um die Parameter neu einzustellen, was die Produktionskapazität erheblich einschränkt.

2. Qualitätsschwankungen: Die Produktqualität hängt stark von der Erfahrung und dem Status des Meisters ab. Das menschliche Auge kann Grate, Streifen oder Schmutz im Mikrometerbereich nicht kontinuierlich und genau erkennen, was zu instabilen Produktausbeuten und häufigen Kundenbeschwerden führt.

3. Steigende Kosten: Fachkräfte werden immer knapper und die Arbeitskosten steigen von Jahr zu Jahr. Gleichzeitig verursacht Materialverschwendung durch menschliches Versagen (z. B. Schnittabweichungen oder Riemenbrüche) erhebliche Kosten.

4. Fehlende Daten: Die meisten wichtigen Daten im Produktionsprozess, wie z. B. tatsächliche Meter, Echtzeitspannung, Geschwindigkeit usw., basieren auf manuellen Aufzeichnungen, die schwer zu verfolgen und zu analysieren sind und keine Datenunterstützung für ein verfeinertes Management und eine Prozessoptimierung bieten können.

Werkstattleiter Wang Gong erinnert sich: „Damals hatten wir vor dringenden Kleinserien- und Mehrfachspezifikationsaufträgen am meisten Angst. Sobald sich die Spezifikationen ändern, sind die Produkte innerhalb eines halben Tages weg, die Effizienz ist gering und die Leute sind so müde, dass sie fast ersticken. Die Qualität hängt vom Gespür und Verantwortungsbewusstsein des Meisters ab, und er ist immer unruhig.“

2. Das Spiel brechen: die Wahl des automatisierten Schlitzschemas

Angesichts der steigenden Marktanforderungen an Bandpräzision und Liefergeschwindigkeit erkannte das Management, dass Veränderungen bevorstanden. Nach eingehender Marktforschung und technischen Demonstrationen entschied man sich schließlich für die Einführung einer vollautomatischen Bandschneide-Produktionslinie.

Im Mittelpunkt dieser Automatisierungslösung stehen „unbemannte Intervention“ und „datengesteuert“:

• Automatisches Be- und Entladesystem: Mithilfe von AGV-Wagen oder Roboterarmen werden die schweren Mastercoils automatisch transportiert und auf der Schneidemaschine installiert, und die fertigen Produkte werden nach der Fertigstellung automatisch entladen.

• Intelligentes Sichtprüfsystem: Unter der hochpräzisen Kamera bleiben selbst kleinste Unvollkommenheiten unentdeckt. Das System kann Defekte in Echtzeit identifizieren und markieren und sogar fehlerhafte Produkte automatisch aussortieren, um sicherzustellen, dass die Produkte zu 100 % qualifiziert sind.

• Präzises Spannungskontrollsystem: Das volldigitale Servokontrollsystem sorgt dafür, dass die Spannung während des Schneidevorgangs konstant und gleichmäßig ist, wodurch Probleme wie gerissene Bänder und Falten durch plötzliche Spannungsänderungen grundsätzlich vermieden werden.

Zentrale Steuerung und MES-Integration: Der gesamte Schneideprozess wird von einem zentralen Computer gesteuert. Der Bediener muss lediglich die Produktspezifikationen eingeben und kann mit einer Taste starten. Alle Produktionsdaten (Meter, Geschwindigkeit, Ausbeute, Energieverbrauch usw.) werden automatisch in das Manufacturing Execution System (MES) hochgeladen, um die Visualisierung und Rückverfolgbarkeit des gesamten Prozesses zu gewährleisten.

3. Der Weg zu Upgrades: Herausforderungen und Reaktionen

Der Weg zur Modernisierung ist nicht immer einfach. Die Installation und Inbetriebnahme neuer Geräte, das Andocken an traditionelle Systeme und die technische Umstellung der Betreiber sind allesamt Hindernisse, die überwunden werden müssen.

Das Werk hat ein spezielles Team eingerichtet, das eng mit den Gerätelieferanten zusammenarbeitet. Einerseits werden erfahrene Mitarbeiter systematisch in der automatisierten Bedienung und Wartung geschult, damit sie von einfachen Handarbeitern zu Managern und Anlagenwarten werden. Andererseits werden die Prozessparameter schrittweise eingearbeitet und die wertvollen Erfahrungen der Meister in standardisierte Gerätedaten umgewandelt, die in der Datenbank gespeichert werden.

Nach Monaten des Einfahrens und Optimierens lief die neue Produktionslinie endlich stabil.

4. Erneuerungseffekt: Ein umfassender Sprung durch Automatisierung

Die Vorteile von Automatisierungs-Upgrades sind unmittelbar und umfassend:

1. Effizienz verdoppelt: Die Umrüstzeit wurde von einer halben Stunde auf wenige Minuten reduziert und die Gesamtanlageneffektivität (OEE) um mehr als 40 % gesteigert. Eine 24-Stunden-Produktion ohne Unterbrechung ist möglich und die Produktionskapazität wurde erheblich erhöht, sodass auf dringende Bestellungen problemlos reagiert werden kann.

2. Hervorragende Qualität: Die Produktausbeute stieg von rund 95 % auf über 99,5 %. Einheitliche digitale Standards gewährleisten nahezu perfekte Konsistenz von der Spule bis zum Band und verbessern so den Markenruf und die Kundenzufriedenheit deutlich.

3. Kostenoptimierung: Obwohl die Anfangsinvestition hoch ist, konnten durch die Senkung der Arbeitskosten, die Reduzierung des Materialabfalls und die Optimierung des Energieverbrauchsmanagements die Gesamtproduktionskosten deutlich gesenkt werden, und der Amortisationszyklus ist kürzer als erwartet.

4. Management-Upgrades: Auf der Grundlage von Echtzeitdaten können Manager fundiertere Entscheidungen treffen. Produktionsplan und -terminierung sind sinnvoller, die Qualitätsrückverfolgbarkeit ist mit einem Klick erledigt und die Fabrik hat einen wichtigen Schritt in Richtung „Intelligenz“ und „Digitalisierung“ gemacht.

5. Zukunftsaussichten

In der neuen automatisierten Werkstatt laufen die Maschinen geordnet, und einige Techniker überwachen den Datenfluss vor dem Kontrollbildschirm. Diese Straße zum Schneiden und Veredeln von Bändern ist ein Mikrokosmos der Transformation und Modernisierung der traditionellen Fertigung.

Dies beweist, dass der Übergang vom Vertrauen in „menschliche Hände“ zum Vertrauen in „Daten“, von der „Fertigung“ zur „intelligenten Fertigung“ kein unerreichbarer Traum ist. Für diese Fabrik ist die Automatisierung nicht das Ende, sondern ein Neuanfang. Im nächsten Schritt ist geplant, Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) in das visuelle Inspektionssystem einzuführen, das Fehlererkennungsmodell weiter zu optimieren und die umfassende Vernetzung des Internets der Dinge (IoT) in der gesamten Fabrik zu erkunden, um dem Ziel, eine echte „Schwarzlichtfabrik“ zu errichten, weiter näher zu kommen.

Dieser Weg der Modernisierung erhellt die Zukunft der eigenen Entwicklung und bietet seinen Mitbewerbern ein wertvolles Transformationsmodell.