Fit für die Fabrik der Zukunft: Ford präsentiert technische Innovationen bei den „TechDays“ in Köln

Augmented Reality, kollaborierende kognitive Roboter oder selbstfahrende intelligente Transportsysteme für den Materialnachschub – all diese technischen Lösungen sind keine Zukunftsmusik mehr. Die Ford-Werke in Köln setzen sie bereits ein und sie werden in der Fabrik der Zukunft eine noch größere Rolle spielen. Der Hersteller befindet sich gerade in der größten Transformation seiner Unternehmensgeschichte. Das Kölner Werk bereitet sich auf die Produktion des ersten vollelektrischen Volumenmodels von Ford in Europa vor, das ab 2023 hier vom Band laufen wird. Der Umbau des Standorts zum ersten europäischen Electrification Center von Ford – mit zwei Milliarden US-Dollar die größte Investition der 91-jährigen Werksgeschichte – geht nicht nur mit baulichen Veränderungen einher.

Neueste Anlagen und Technologien werden künftig zum Einsatz kommen und eine groß angelegte Schulungsoffensive der Belegschaft steht in den Startlöchern. Erste umfassende Einblicke in die innovativen Industrie 4.0-Anwendungen erhielten die Kölner Ford Beschäftigten nun bei den "Manufacturing TechDays". Bei dieser Technologie-Ausstellung in der historischen Halle A des Niehler Werks präsentierten Ford Produktionsexperten verschiedene Innovationen aus unterschiedlichen Fertigungsbereichen, die teilweise bereits im Einsatz sind. Andere werden die Ford Beschäftigten künftig verstärkt in der Produktion nutzen.

Bei einigen dieser Innovationen handelt es sich sogar um Eigenentwicklungen des Automobilherstellers: "Wir beobachten natürlich immer sehr genau, welche technischen Innovationen gerade in der Automobilindustrie entstehen", sagt Rene Wolf, Geschäftsführer für Fertigung der Ford-Werke. "Aber in manchen Fällen sind diese angebotenen Lösungen einfach nicht ausreichend – da braucht es die Erfahrung und das Know-how unserer Beschäftigten, um eigene Lösungen zu entwickeln oder bestehende Technologien in ganz neuen Arbeitsgebieten einsetzen zu können", betont Wolf.

Hier ein Überblick über technische Highlights, die auf den "TechDays" präsentiert wurden:

Extended Reality (ER)

Diese virtuelle Technologie bringt unter anderem viele Vorteile bei der Schulung von Beschäftigten – praxisnahe Trainings können beispielsweise mit Hilfe von Augmented Reality (AR)-Brillen erfolgen, ohne das Material verbraucht oder Werkzeug verschlissen wird. Diese Brillen erweitern die sichtbare Realität virtuell um dreidimensionale und interaktive Elemente. Auch die Zusammenarbeit in
unterschiedlichen Ford-Werken oder mit Lieferanten kann mittels virtueller Technologie vereinfacht werden – und zwar in Echt-Zeit: Per Video-Live-Stream und in 3D sehen beispielsweise Kollegen im Werk in Valencia genau, wie in Köln ein bestimmter Arbeitsschritt ausgeführt wird. Die Beschäftigten können sich so gegenseitig unterstützen und beraten. Darüber hinaus ermöglicht diese Technologie auch, die Fertigungslinien mittels bewegbarer 3D-CAD-Objekte, also durch rechnerunterstütztes Konstruieren, flexibel virtuell zu planen. AR-Anwendungen kommen bereits im Kölner Ausbildungszentrum zum Einsatz: Dabei können die Auszubildenen das Schweißen virtuell üben. Im Kölner Motorenwerk werden die AR-Brillen seit kurzem für ein Sicherheitstraining und beim Live-Streaming von Audits an der Linie eingesetzt.

Cobots (kollaborierende Roboter)

Kollaborierende Roboter sind kraftsensitive Leichtbauroboter, die dank integrierter Kraft-Moment-Sensoren ohne zusätzliche
Schutzeinrichtung Seite an Seite mit dem Mitarbeiter arbeiten können. Sie übernehmen dabei oft unterstützende Tätigkeiten, die den Menschen ergonomisch entlasten, so dass die körperliche Belastung abnimmt. Cobots werden unter anderem in der Montagestation im Motorenwerk und in der Türenstraße der Fiesta-Endmontage genutzt.

Kognitive Roboter

Ford prüft gerade den künftigen Einsatz von kognitiven Robotern in Köln: Im Vergleich zu bisherigen Cobots verfügt diese Art von Roboter über noch mehr Sensoren und nutzt künstliche Intelligenz. Dank dieser kognitiven Fähigkeiten kann der Roboter die Umgebung erfassen und auf Veränderungen sowie potenzielle Gefahren reagieren. Im Gegensatz zum regulären Cobot führt er nicht nur fest definierte unterstützende Tätigkeiten aus, sondern kann auch aktiv in Interaktion mit dem Mitarbeiter zusammenarbeiten.

AGVs

Automated Guides Vehicles (AGV) sind fahrerlose Transportsysteme, die auf Basis von Bodenmarkierungen oder Laser-Navigation auf festen beziehungsweise vordefinierten Routen fahren. Hindernisse auf dem Weg werden von eingebauten Sensoren erkannt, so dass das AGV selbständig reagieren und stehen bleiben kann. AGVs kommen aktuell in
verschiedenen Bereichen der Fertigung zum Einsatz – zunächst in der Unterbodenfertigung im Rohbau und nun auch in der Türenfertigung im Rohbau und der Endmontage.

AMRs

Die nächste Stufe mobiler Transportsysteme bilden sogenannte Autonomous Mobile Robots – AMR. Die Route des AMR kann vordefiniert, das heißt einfach über einen Computer, ein Tablet oder ein Smartphone eingerichtet werden. Dabei können auch bestimmte Bereiche geblockt werden. Alternativ kann der Transport-Roboter frei navigieren und sich die effizienteste Route suchen. Dies unterscheidet ihn von herkömmlichen AGVs: AMRs sind autonome Systeme. Wenn ein Hindernis im Weg ist, können sie nicht nur anhalten, sondern auch einen neuen Weg berechnen und das Hindernis umfahren. In Köln paarten Ford Ingenieure dieses System mit einer eigenen Neuentwicklung: Im Rohbau haben sie auf Grundlage eines Standard-Transportrahmens einen besonderen Verriegelungsmechanismus entwickelt. Dieser ermöglicht das
selbstständige Be- und Entladen sowie das Separieren von Behältern mit Kleinteilen von einem auf den anderen Transportrahmen.

APS-Rack

Das All-Parts-Standard (APS)-Rack ist ebenfalls eine sehr erfolgreiche Innovation des Kölner Rohbaus. Sie erscheint zwar einfach, bringt aber einen sehr großen Mehrwert: Einsatzgebiet ist das Be- und Entstapeln von zum Teil scharfkantigen und schweren Bauteilen. Diese Tätigkeit birgt ein Verletzungsrisiko und ist auch ergonomisch nicht ideal. Normalerweise werden für die Automatisierung solcher Aufgaben Spezialverpackungen und Kameras benötigt, damit Produktionsroboter die Bauteile vollautomatisch greifen können.

Den Ingenieuren des Kölner Rohbaus ist es jedoch gelungen, dieses Spezial-Rack zu entwickeln: Grundlage ist eine Metallplatte mit Löchern. Je nachdem, welches Teil gestapelt werden soll, wird diese Platte an festgelegten Positionen mit Stangen bestückt. So können Bauteile an einer definierten Position aufeinander gelagert werden, ohne dass sie verrutschen. Anschließend werden die entsprechend gelagerten Teile in eine vollautomatisierte Anlage geschoben und der Roboter vor Ort kann das Bauteile entsprechend entnehmen. Beim nächsten Bauteil werden die Metallstangen einfach an anderer Stelle gesteckt. Dieses System wird mittlerweile im Presswerk und im Rohbau genutzt und hat nach erfolgreichem Piloten in Köln auch den Weg in andere europäische Ford-Werke gefunden.

Mobile Artificial Intelligence Vision System (MAIVS)

Beim sogenannten MAIVS handelt es sich um ein visuelles System, das in Echtzeit an bestimmten Stationen das Fahrzeug im Bild erfasst und dieses Bildmaterial dann mit hinterlegten Informationen abgleicht. Auf diese Weise werden Mängel mit Hilfe von künstlicher Intelligenz sofort erkannt. Gesteuert wird dieses System über Apps auf dem Smartphone oder Tablet. Diese lernenden Anwendungen kommen noch in diesem Jahr erstmalig in Köln zum Einsatz.

Exoskelett

Exoskelette sind äußere Stützstrukturen, die die Beschäftigten individuell mechanisch unterstützen und damit mögliche Gefahren beziehungsweise ergonomische Fehlbelastungen bei bestimmten physischen Arbeiten vermeiden. Sie werden genutzt, wenn andere technische oder organisatorische Lösungen nicht einsetzbar sind. Erste Versuche im Ford-Werk Valencia sind bereits gestartet – dabei kamen zwei neuartige Exoskelette zum Einsatz: Einmal ein sogenanntes Schlüter-Exo für Arbeiten über Kopf und ein Rücken-Exo für Stationen, an denen Beschäftigte sich nach vorne beugen müssen.