Individuell konfigurierte Industrie-PCs und -Tablets ermöglichen Effizienzsteigerungen

Über RFID-Tags an den Bearbeitungsstationen werden die Tablets der Werker erkannt und mit der passenden Visualisierung bespielt. Fehlbedienungen sind deshalb ausgeschlossen.

Die Planer des eingangs erwähnten Pkw-Werkes wollten zur Qualitätssicherung neue Bedien- und Visualisierungsterminals an allen Bearbeitungsstationen in der Produktion installieren. Das Ziel war die Digitalisierung und Vernetzung der kompletten Fertigung, um Prozesse zu optimieren, Fehlerquoten zu reduzieren und die Einarbeitungszeiten für Mitarbeiter zu verkürzen. Für Rose war es ein Großauftrag, der rund 1.000 individuell konfigurierte Panel-PCs und mehrere Hundert Industrie-Tablets umfasste.

Der Sportwagen-Hersteller hatte sich zu dem Schritt entschlossen, weil die Ausstattung der einzelnen Bearbeitungsstationen nicht mehr zeitgemäß war. „Bis zu diesem Zeitpunkt hatte man dort mit relativ schweren Panel-PCs und Standard-Industrie-Tablets gearbeitet“, erinnert sich Peter Schiller, Vertriebsleiter HMI Solutions bei Rose am Standort Hohenlockstedt. „Der Kunde musste sie mühsam an die eigenen Anforderungen anpassen.“

In der Lackiererei werden die Werker per Tablet durch die einzelnen Bearbeitungsprozesse geleitet.

Nils Stello
Business Unit-Leiter HMI bei Rose Systemtechnik

„Die QuickLock-Kupplung war dem Kunden sehr wichtig, um Stillstandzeiten bei Wartungen oder Reparaturen zu reduzieren.“

Individuelles Produkt für den Kunden

Mit dieser Ausstattung ließen sich allerdings weder die Qualitätssicherung noch die sogenannte elektronische Wagenbegleitkarte (eWBK) optimal realisieren, in der alle für den Produktionsprozess relevanten Informationen enthalten sind. Der Auto-Hersteller suchte deshalb nach neuen Bedienterminals, mit denen zudem eine intuitive Werker-Führung möglich sein sollte. Man wollte eine Lösung, die exakt auf die eigene Produktionsumgebung abgestimmt ist.

Da Rose Systemtechnik bereits einige Jahre zuvor über 2.000 S-Line-Panel-PCs für ein Zweigwerk des Pkw-Herstellers geliefert und sich dabei als sehr flexibel erwiesen hatte, bat man den Automatisierungsspezialisten erneut um ein Angebot. Das Unternehmen fertigt nicht nur maßgeschneiderte Panel- und Embedded-PCs, sondern auch individuell konfigurierte Elektronik-, Standard- und Steuergehäuse sowie Geräteträgersysteme. Damit bietet Rose als einziger Hersteller komplette Automatisierungssysteme für Fertigungsanlagen an.

Als HMI-Produkt zählt bei Rose nicht das einzelne Gerät oder Gehäuse, sondern die nach den jeweiligen Anforderungen zusammengestellte Lösung aus verschiedenen, kundenspezifisch konfigurierten Komponenten. „Wir sprechen hier von ‚virtuellen Produkten‘, denn unsere Leistung beinhaltet neben der reinen Konstruktion auch sehr viel Consulting“, berichtet Schiller. „Unsere Komplettlösungen sind so individuell – die gibt es kein zweites Mal am Markt.“

Schneller Wechsel: Mit dem QuickLock-System von Rose kann jeder Mitarbeiter einen Panel-PC innerhalb weniger Sekunden austauschen.

Kundenspezifische Lösungen als Standard

Die enge Zusammenarbeit mit den Kunden ist Teil der Unternehmensphilosophie von Rose. Zur Beratungsleistung gehört auch die intensive Analyse der Fertigungsprozesse und Produktionsumgebungen, denn nur so ist die Entwicklung passgenauer Automatisierungslösungen möglich. Mit diesem Engagement hat sich der HMI-Spezialist weit über die Automobilindustrie hinaus großes Vertrauen erworben.

Die positiven Erfahrungen der Vergangenheit waren auch der Grund dafür, dass der Autobauer Rose um ein Angebot für die Digitalisierung der kompletten Fertigung bat. Schon zu diesem Zeitpunkt war klar, dass der Kunde sehr genaue Vorstellungen hatte – sowohl vom Design der neuen Industrie-PC und -Tablets als auch von deren Funktionalität. So sollte das Markenzeichen des Pkw-Herstellers in das Display aller Panel-PCs und Tablets integriert werden.

Darüber hinaus musste hinter dem Firmen-Signet ein RFID-Reader eingebaut werden, der den Werksausweis ausliest, mit dem sich der Mitarbeiter an der jeweiligen Bearbeitungsstation anmeldet. Zusätzlich zu diesem Reader war bei den Panel-PCs eine visuelle Leserückmeldung durch das im Display eingearbeitete Markenzeichen gewünscht: Der Schriftzug sollte grün leuchten, wenn die Anmeldung des Werkers an der Station erfolgreich war und rot, wenn ein Fehler aufgetreten ist.

Über das QuickLock-System wird der Panel PC automatisch an der jeweiligen Bearbeitungsstation angemeldet.

Hochverfügbarkeit dank Schnellwechselkupplung

Bei den PCs standen zudem ein Handscanner mit Halterung und das patentierte Schnellwechsel-System QuickLock von Rose auf der Wunschliste: Damit lässt sich der Panel-PC von jedem autorisierten Mitarbeiter innerhalb weniger Sekunden austauschen. „Die QuickLock-Kupplung war dem Kunden sehr wichtig, um Stillstandzeiten bei Wartungen oder Reparaturen zu reduzieren“, so Nils Stello, Business Unit-Leiter HMI bei Rose Systemtechnik. „Mit unserem QuickLock-System ist die Hochverfügbarkeit der Panel-PCs garantiert.“

Mit QuickLock ist der Panel-Wechsel schnell erledigt: Der PC wird einfach auf die Kupplung aufgesteckt und rastet ein. Das System (192x141x46 mm) eignet sich sowohl für die Standfuß- als auch für die Tragarmmontage. Es verfügt über leicht zugängliche Anschlüsse und Schnittstellen, die aber vor unautorisiertem Zugriff geschützt sind. Der Anschluss des PCs erfolgt über die 100 gefederten Goldkontakte des QuickLock. Zudem stehen dem Anwender 4 USB 2.0-Anschlüsse, 1 USB 3.0-Anschluss, 3 Ethernet-Schnittstellen sowie 1 weiterer HDMI-Port für die Anbindung eines 2. Monitors zur Verfügung. Durch ein Speichermedium im Anschlussraum des Tragarmsystems werden zudem die Konfigurationsdaten der Bedienstation gespeichert, sodass ein neuer Panel-PC sofort in Betrieb genommen werden kann.

Das digitale Werker-Assistenzsystem sollte aber nicht nur auf rund 1.000 festinstallierten Panel-PCs laufen, sondern auch an etwa 200 Bearbeitungsstationen in der Lackiererei, an denen nicht permanent eine Bedienoberfläche vorhanden sein musste. Da sich die Installation der teuren Panel-PC hier nicht gerechnet hätte, suchte der Autobauer für diese Arbeitsstationen eine mobile Lösung.

Edles Design, hohe Nutzerfreundlichkeit: Die Panel PCs erfüllen höchste Ansprüche.

Prototyp kam sehr gut an

Die Spezialisten von Rose HMI Solutions entwickelten einen Panel-PC-Prototyp sowie einen Tablet-Prototyp für die Lackiererei. Sie konzipierten lüfterlose 21-Zoll-Panel-PCs mit industrietauglichem PCAP-Multi-Touch, die sie in ein lediglich 45 mm tiefes, elegantes Gehäuse integrierten. Das Multitouch-Glas ist chemisch gehärtet und zudem entspiegelt, sodass horizontal und vertikal eine blendfreie Sicht auf das Display aus einem breiten Blickwinkel gewährleistet ist. Durch die hohe Transmission der Displays wird die Benutzeroberfläche des PCs zudem hervorragend ausgeleuchtet. Die Bedienung der Panel-PCs ist sehr komfortabel und sogar durch Handschuhe hindurch möglich. Da sie über die Schutzklasse IP 65 verfügen, sind die PCs darüber hinaus sehr unempfindlich gegenüber Staub und Strahlwasser und können sogar während des Betriebs gereinigt werden.

Das Herzstück der Rechner ist ein Intel i7-6822EQ-Prozessor (4x 2,8GHz, 8MB L2 Cache, 25W TDP), der über einen Arbeitsspeicher von 16 GB und einen Massenspeicher von 512 GB verfügt (SAMSUNG PRO SSD). In die Displays beider Geräte wurde wie gewünscht das Kunden-Logo integriert. Rose druckte den Schriftzug direkt auf das Display-Glas, sodass eine sehr hochwertige Oberfläche im Corporate Design des Pkw-Herstellers entstand. „Der Vorstandschef des Kunden war von unserem Tablet-Prototyp auf Anhieb begeistert“, berichtet Peter Schiller. „Er unterschied sich stark von den Entwürfen anderer Automatisierer, die sich auch an der Ausschreibung beteiligten.“

Die Montage und Verdrahtung der Panel PCs geschieht manuell, denn dabei ist höchste Genauigkeit nötig.

Umfangreiche Hardware-Anpassungen

Die detaillierten Vorstellungen des Kunden bezüglich des Geräte-Designs waren das eine. Das andere waren die umfangreichen Anforderungen im Hardware-Bereich. So mussten sowohl die Industrie-Tablets als auch die Panel-PCs mit der LEGIC-Technologie der elektronischen Werksausweise kompatibel sein. Das Problem: Zum Zeitpunkt der Auftragserteilung gab es keine mobilen Endgeräte, die diese Technologie verarbeiten konnten. „Wir haben dann zusammen mit unserem Tablet-Lieferanten eine Lösung gefunden, wie sich LEGIC in den RFID-Reader der Geräte implementieren lässt“, berichtet Peter Schiller.

Speziell für die Tablets entwickelte Rose zudem eine Standsäule, die über ein SIMATIC HMI KP32F-Bedienfeld mit integrierter Dockingstation verfügt. Hier kann der Werker sein mobiles Endgerät anschließen und bekommt dann über den NFC-Tag hinter dem Markenzeichen die passende Visualisierung für diese Bearbeitungsstation auf seinen Bildschirm. Bedienfehler sind damit ausgeschlossen. Zusätzlich dazu wünschte sich der Autobauer noch eine Halterung für den Ständer, damit ein mobiles Endgerät dort auch dauerhaft verankert werden kann. Auch diese Anforderung setzten die Profis von Rose HMI Solutions erfolgreich um. „Das Tablet lässt sich an der Säule sogar aufladen und gegen unbefugten Zugriff sichern“, so Schiller.

Alle Prozesse während der Pkw-Fertigung werden auf den Panel PCs und Tablets visualisiert. So ist sichergestellt, dass die Bearbeitungsschritte in der optimalen Reihenfogle ausgeführt werden.

Tiefe Branchenkenntnisse waren gefragt

Eine weitere Hürde für die HMI-Profis von Rosewaren die strengen Vorgaben, die der Kunde für den Einsatz von Hardware-Komponenten in seinen Werken macht. „Damit das Firmennetzwerk die Geräte überhaupt akzeptiert, mussten wir die Firmware der Geräte anpassen“, beschreibt Schiller die Herausforderung. Bei der Konfiguration der Panel-PCs stimmte man sich eng mit dem Mainboard-Hersteller ab, der die nötigen BIOS-Anpassungen vornahm und die gewünschten Zusatzfunktionen in die Hardware integrierte. Rose bereitete die S-Line-Panel-PCs außerdem für die Installation eines 2D-Scanners sowie des Euchner Key Systems (EKS) vor.

Assistenzsysteme optimieren Prozesse in vielen Applikationen

Digitale Werkerleitsysteme sorgen aber bei weitem nicht nur in der Automobilindustrie für mehr Effizienz. „Von ihnen profitiert jedes Unternehmen, das auf seinen Fertigungsstraßen verschiedene Produktvarianten herstellt“, sagt Stello weiter. „Mit unseren Automatisierungslösungen schaffen wir die Basis für hochindividuelle Assistenzsysteme und ermöglichen so die bestmögliche Prozessoptimierung.“