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Mitsubishi02161Titelstory


Hannover Messe Halle 17, Stand D38

Weltweit durchläuft die Automobilindustrie große Veränderungen. Neuwagenverkäufe in Industrieländern laufen schleppend, während in Entwicklungsländern großes Wachstum prognostiziert wird. Fahrzeughersteller wetteifern um die Vorherrschaft in den neuen Märkten. Das hochmoderne Honda Werk im japanischen Yorii hat durch die Integration eines CC-Link IE Field Netzwerks von Mitsubishi Electric eine Fertigungslinie effizienter gemacht und damit die Wettbewerbsfähigkeit des Werks im weltweiten Markt gesteigert.


Mitsubishi02162Mithilfe des Ethernet-basierten CC-Link IE Field Netzwerks hat Honda Motor Co., Ltd. die Effizienz von Produktions- und Verfahrensmanagement in seinem Werk in Yorii, Saitama, Japan, gesteigert. CC-Link IE Field ermöglicht die Übertragung von Steuersignalen von Fabrikautomatisierungskomponenten wie beispielsweise von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen), Produktionsmanagement-Informationen oder auch Sicherheitssignalen – alles in einem einheitlichen Netzwerk. Yorii wurde als „Mutterwerk“ von Honda konzipiert und ist seit Juli 2013 in Betrieb. Der Fahrzeughersteller verfolgt mit der Gründung weiterer Werke in Übersee wie dem neuen Produktionsstandort in Mexiko zunehmendes globales Wachstum.

Das Honda Werk in Yorii zählt seit Produktionsbeginn im Juli 2013 zu den modernsten Fertigungsstätten der Automobilindustrie. In dem Werk wurden Hondas erstklassige Produktionstechnologien und hocheffiziente Fertigungssysteme erstmals in die Produktion eingeführt.

Die Absatzzahlen von Neuwagenverkäufen in Japan liegen schon seit Jahren bei rund fünf Millionen pro Jahr. Die Industrie kann sich nicht länger auf – wie in der Vergangenheit üblich – stetig steigende Verkaufszahlen verlassen. Das Yorii Werk sollte daher die kostenseitige Wettbewerbsfähigkeit durch hocheffizientes Produktions- und Energiemanagement steigern. Am 950.000 m² großen Standort (rund ein Drittel der Fläche ist Naturschutzgebiet) rollen bei voller Auslastung ca. 250.000 Fahrzeuge pro Jahr vom Band. Seit März 2014 werden im Yorii Werk die Modelle „FIT“#1 und „VEZEL“#2 gefertigt, die in anderen Märkten als „JAZZ”#1 und „HR-V“#2 bekannt sind.

Von vorne herein stand fest, dass das Werk in Yorii als Vorbild für weitere Standorte fungieren sollte. Dazu gehört das schrittweise Übertragen von Fertigungstechnologien und -knowhow auf nationale wie internationale Produktionszentren zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit.

Im Zuge der Bauarbeiten rückten Ende 2011 die Entwicklung und Auswahl der Steuerungskomponenten für die Produktionslinien in den Fokus. Taku Yokomukai, Maintenance Supervisor für die Karosseriemontagelinie, war an der Auswahl beteiligt und erinnert sich: „Wir sprachen viel darüber, welche Komponenten und Netzwerke für eine Fabrik wie Yorii am besten geeignet wären, da sie schließlich dem neuesten Stand der Technik entsprechen sollte.“

Gerätevisualisierung und flexiblere Sicherheitsfunktionen


Mitsubishi02164Die erste Herausforderung beim Aufbau eines Steuerungsnetzwerks für die Karosseriemontagelinie war die Handhabung der Netzwerkarchitektur. „Wir betrachteten zunächst einen flachen Aufbau, der das gesamte Yorii Werk in einem einzigen Netzwerk verbunden hätte. In diesem Fall hätte jedoch ein einziger Komponentenausfall das Netzwerk im kompletten Werk stilllegen können. Deshalb entschieden wir uns für eine Lösung aus mehreren Netzwerken“, beschreibt Yokomukai.

Ein individuelles Netzwerk pro Anwendungsbereich würde allerdings nicht nur zu einem komplexeren System führen, sondern auch erhöhte Einführungs- und Betriebskosten verursachen. Da letztlich die Architektur vom Werk Yorii auf andere Standorte übertragen werden sollte, suchte man eine robuste und einfach umzusetzende Lösung.

Während der Überprüfung der Systemarchitektur identifizierte das Expertenteam zusätzlich zwei für das Netzwerk essenzielle Funktionen. Einerseits stellte sich eine zentralisierte „Visualisierung“ als wichtig heraus: Allein die Karosseriemontagelinie nutzt dutzende SPSen, sodass ein individuelles Management ineffizient ist. Ziel war es, Aufbau, Überwachung Fehlererkennung, etc. über das Netzwerk zu zentralisieren.

Andererseits war die Übertragung der „Sicherheitssignale“ eine grundlegende Voraussetzung. Betritt ein Arbeiter einen Sperrbereich oder nähert sich einem Roboter, muss laut Sicherheitsvorkehrungen ein entsprechender Sensor den Vorfall erfassen und ein Produktionsstopp (Interlock) eingeleitet werden. Da allerdings bei der Konfiguration von Hardware-basierten Sicherheitskreisen für gewöhnlich Relais eingesetzt werden, kommt es bei Erweiterungen oder Anpassungen der Linie zu einem erheblichen Zeitverlust. Daher entschloss sich das Expertenteam, zusätzlich Sicherheitssignale in das Netzwerk zu integrieren, um flexible Änderungen an der Linie zu ermöglichen.

Entscheidung für CC-Link IE Field


Mitsubishi02165Basierend auf diesen Anforderungen, prüfte Yokomukai die CC-Link IE Field Netzwerklösung von Mitsubishi Electric. In einem CC-Link IE Field Netzwerk ist die Übertragung von Steuerungsinformationen für SPSen und Controller sowie von Wartungs- und Sicherheitsinformationen der angeschlossenen Komponenten über ein einziges Ethernet-Kabel möglich.

„Als Mitsubishi Electric uns sein CC-Link IE Field Netzwerk vorstellte, wurde deutlich, dass die Lösung auch mit Wartungs- und Sicherheitsinformationen umgehen konnte und folglich unsere diversen Anforderungen erfüllen würde. Ich war der Ansicht, dass wir mithilfe von CC-Link IE Field ein einfaches und äußerst zuverlässiges Netzwerk gestalten konnten, das zu unserem hochmodernen Yorii Werk passt”, sagt Yokomukai.

Ein weiterer wichtiger Punkt war die Kompatibilität mit SPSen von Mitsubishi Electric. „Um die geplanten Produktionszahlen zu erreichen, musste die Karosseriemontagelinie bei einer nahezu konstanten Auslastungsrate von 100 Prozent gefahren werden. Die SPSen mussten daher absolut zuverlässig und entsprechend leistungsstark sein. Bei der Auswahl für die Karosseriemontagelinie in Yorii sprachen wir uns in unserem unternehmensinternen Vorschlag für Mitsubishi Electric Produkte aus, die sich seit Jahren in unserem Sayama Werk (Japan) bewährt hatten und die ich selbst immer sehr geschätzt habe. Da das CC-Link IE Field Netzwerk mit Mitsubishi Electrics Steuerungskomponenten kompatibel ist, waren wir der Meinung, dass wir durch die Kombination der beiden Technologien ein optimales System erstellen konnten“, erklärt Yokomukai.

Das CC-Link IE Field Netzwerk berücksichtigt als Ethernet-basiertes Feldnetzwerk die in IEEE 802.3 (1000BASE-T) definierten Bitübertragungs- (Physical Layer) und Sicherungsschichten (Data Link Layer). Dank dem Einsatz der CLPA (CC-Link Partner Association http://www.cc-link.org/jp/) ist CC-Link mittlerweile weit verbreitet und gilt als Standard. Neben Hochgeschwindigkeits-E/As und der Steuerung dezentraler Systeme bietet es unterschiedliche Optionen für Netzwerktopologien wie Stern- oder Ringtypen und erlaubt dadurch große Flexibilität in der Anordnung und Konfiguration. Zusätzlich unterstützt CC-Link IE Field nicht nur Aufbau und Überwachung sowie Monitoring und Fehlererfassung von Steuergeräten, sondern verfügt darüber hinaus über eine Funktion zur Sicherheitskommunikation zum Austausch von Sicherheitsinformationen zwischen mehreren Sicherheits-SPSen.

Nach umfangreicher Beratung im Unternehmen fiel die Wahl für die Karosseriemontagelinie letztlich auf Automatisierungskomponenten von Mitsubishi Electric und die Netzwerklösung CC-Link IE Field. Installation und erste Tests begannen im November 2012. Seither wurden die Mitsubishi Electric Lösungen auch in weiteren Produktionsschritten eingeführt, beispielsweise im Presswerk, dem Harzformprozess oder der Karosserielackierung.

Batch-Management von 50 SPSen für verbesserte Betriebseffizienz


Mitsubishi02163Die Produktion im Honda Werk in Yorii startete im Juli 2013. Seit der Einführung der zweiten Schicht im September 2013 ist das Werk voll ausgelastet. Yokomukai ist zufrieden: „Wir haben ein Gefühl für die gewünschte zentrale Visualisierung bekommen. Gibt es ein Problem mit der Anlage oder mit einzelnen Komponenten, erlauben die Diagnosefunktionen von CC-Link IE Field eine schnellere Lokalisierung. Außerdem sind wir sehr zufrieden mit der raschen Reaktion und Unterstützung von Mitsubishi Electric bei Systemaufbau und Support.“

„Die Karosseriemontagelinie nutzt 50 Mitsubishi Electric SPSen. Über das Netzwerk erhalten wir einen Überblick vom Status der Linie aber auch von jedem Alarm, sobald ein vorgesehenes Signal nicht empfangen werden kann. Dadurch ließ sich die Effizienz des Betriebs- und Wartungsmanagements deutlich steigern. Auch die Wiederanlaufzeit konnte stark reduziert werden“, fügt Yokomukai hinzu.

Linienerweiterung und Übertragung von Sicherheitsinformation sind im CC-Link IE Field Netzwerk problemlos möglich. Dank dieser Unterstützung ist eine flexible Veränderung und Erweiterung der Produktion problemlos machbar. Im Sinne eines wesentlich reduzierten Arbeitsaufwandes kann die Interlock-Funktion ohne Weiteres zur Sicherheits-SPS des Automatisierers hinzugefügt werden.

Honda ist von der Lösung überzeugt und hat ein ähnliches System am neuen Werk in Mexiko eingeführt, das im Januar 2014 in Betrieb genommen wurde. Nicht zuletzt wegen dieser einfachen und robusten Netzwerklösung hat sich Yorii als „Mutterwerk” bewährt.

Honda plant nun weitere Effizienzsteigerungen mit dem Werk Yorii als Vorbild. Da die Grundsteine für moderne Produktionssysteme von morgen bereits heute gelegt werden, erwartet Mitsubishi Electric eine steigende Nachfrage bezüglich integrierter Automatisierungslösungen im Bereich Factory Automation.
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