Intelligente Track-Systeme ermöglichen es, den gesamten Produktionsfluss als ein großes Netzwerk zu gestalten, das aus vielen miteinander verbundenen Stationen besteht. So können Zykluszeiten optimal koordiniert und Bearbeitungsstationen reduziert werden. Indem langsame Stationen parallelisiert werden, lässt sich die Produktivität steigern. Sollte eine Station defekt sein, werden die Teile im vernetzten Produktionsfluss einfach umgeleitet. Weitere Informationen zu dem Thema finden Sie in dem Beitrag „Schluss mit Stop-and-go“.

Die Lösung für die Beförderung der Batteriezellen durch ein dynamisches Produktionsnetzwerk ist das intelligente Transportsystem ACOPOStrak. Jede Batteriezelle wird dabei von einem Shuttle oder einem Konvoi aus mehreren Shuttles transportiert.

Bild: ACOPOStrak Layout – Zellvorbereitung für die Modulmontage

 

Durch die aktive Anpassung der Abläufe im Produktionsnetzwerk wächst die ohnehin hohe Bedeutung der Nachverfolgbarkeit. Daher ist es wichtig, dass die Shuttles im Betrieb eindeutig identifizierbar sind und deren Position immer bekannt ist. Jedes Shuttle erhält automatisch eine zufällige Identifikationsnummer und wird permanent durch das integrierte Gebersystem verfolgt. Die prozessorientierte Programmierung ermöglicht eine von der Shuttleanzahl unabhängige Programmierung. Anwenderdaten werden verwendet, um Informationen mit einem Shuttle zu verknüpfen. Diese Daten können jederzeit geändert oder ausgelesen werden und dienen damit der Nachverfolgung, dem Überwachen des Fertigungsfortschritts und als eine der Grundlagen für die Bewegungsentscheidungen des Transportsystems.

Folgende Elemente einer Struktur als Beispiel:

  • Seriennummer der Batteriezelle
  • Zellformat (z.B. 4680 / 4690 / 46100 / …)
  • Hersteller
  • OCV Testergebnis
  • Seriennummer des aktuell zugeordneten Shuttles
  • Sonstige Eigenschaften oder Bezeichnungen

Bild: Pro Shuttle können Anwenderdaten gespeichert und für die Prozesssteuerung und Dokumentation genutzt werden

 

Die Grundlage für die Nachverfolgbarkeit bildet die Identifikation der Produkte. Nach der Übergabe der Batteriezellen an das Transportsystem, wird der DataMatrix-Code (DMC) durch die B&R-Vision-Lösung im Vorbeifahren bei voller Geschwindigkeit gelesen. Hard- und Software sind vollständig in das Steuerungssystem integriert. Nur so ist eine absolut präzise und mikrosekundengenaue Synchronisation aller Automatisierungskomponenten – inklusive Transportsystem – möglich.

 

 

Eine besondere Herausforderung stellen zylindrische Batteriezellen dar, wenn der DMC auf der Mantelfläche angebracht ist. Durch den Einsatz von sechs Kameras lässt sich auch diese Aufgabe bei voller Transportgeschwindigkeit erledigen. Die Kameras werden dabei exakt nacheinander ausgelöst, um gegenseitige Störungen auszuschließen.

 

Die gelesenen Informationen aus dem DMC werden im nächsten Schritt den Anwenderdaten hinzugefügt. Darüber hinaus werden zusätzliche Informationen aus einer Datenbank abgefragt und hinterlegt, z.B.:

  • Welche Prozessschritte müssen ausgeführt werden
  • Besondere Parameter für einzelne Prozesse (z.B. Grenzwerte für den elektrischen Test, Geschwindigkeit beim Plasmareinigen, …)

Für den Fall, dass die transportieren Produkte keine Möglichkeit der Nachverfolgbarkeit bieten (z.B. Jelly Rolls ohne aufgedruckte Seriennummer), kann die Seriennummer der Shuttles für die Produktverfolgung genutzt werden. Diese ist als DMC auf der Seite des Shuttles angebracht und kann ebenfalls über die Bildverarbeitung ausgelesen und den Anwenderdaten zugeordnet werden. Durch die individuelle Zuordnung der Informationen ist die Nachverfolgbarkeit über einen potentiellen Spannungsausfall hinweg gewährleistet.

 

Bild: DataMatrix Code auf einem ACOPOStrak Shuttle

 

Abhängig von den Anwenderdaten (z.B. erforderlicher Prozessschritt, Klassifizierung) und den allgemeinen Daten des Systems (z.B. Auslastung bzw. Verfügbarkeit der Prozessstationen) wird der Fertigungsablauf automatisch an die aktuellen Bedingungen angepasst. Sobald ein Shuttle in einer Prozessstation eintrifft, wird über die gemeldete Identifikationsnummer auf die Anwenderdaten zugegriffen. Ist die Prozessstation direkt auf der B&R Steuerung integriert, welche auch den ACOPOStrak steuert, so kann direkt auf alle Anwenderdaten zugegriffen werden. Ein zusätzlicher Vorteil ist hier die vollständige Synchronisation zwischen Prozess und Transportsystem. Verschiedene Prozesse lassen sich dabei in der Bewegung durchführen. Ist die Prozessstation mit einer externen Steuerung realisiert, so werden die benötigten Informationen über einen Feldbus kommuniziert. Auch die Rückmeldung der Ergebnisse beim Abschluss des Prozesses erfolgt über den Feldbus.

Darüber hinaus werden die wichtigsten Informationen kontinuierlich an die übergeordnete Prozesssteuerung übergeben. Zum Ende der Fertigung werden zudem alle relevanten Informationen gesammelt an eine Datenbank übergeben.

Bild: Steuerungstopologie