Bang & Olufsen udvikler ekstrem fleksibel limcelle

Limning på glas er en uhyre vanskelig proces, som kun alt for nemt kan gå galt. Mange parametre skal gå op i en højere enhed, hvis symbiosen mellem design, holdbarhed og funktionalitet skal lykkes.

Af Michael Fahlgren

Henrik Sjøstrand hos Bang & Olufsen Operations A/S har indstillet Bang & Olufsen Operations A/S’ nye særdeles fleksible og fremtidssikrede robotcelle til limning af TV-glas i mange forskellige størrelser.
Årsagen er at man hos Bang & Olufsen, på trods af et forholdsvis lavt styktal, alligevel har valgt at ofre udviklingsomkostninger på at fremstille en robotcelle til den beskrevne proces. Man anvendte allerede en 8 år gammel, men meget lidt fleksibel limcelle, men valgte ved udvikling af den nye at starte helt forfra.
Innovationshøjden handler også en gentænkning af en række processer, hvorved den samlede produktion af fladskærms-TV kan gøres hurtigere og billigere. Samt at man har taget højde for kommende produkter med væsentligt større LCD-paneler end der anvendes i dag.
Det er General Manager, Production, Lars Jørgensen, der i givet fald skal stå som modtager af Automatiseringsprisen 2007.

Som General Manager, Production, er Lars Jørgensen ansvarlig for at fabrikken og produktionen konstant lever op til de krav som Bang & Olufsen generelt stiller til kvalitet, design, overflader mv. for alle de af virksomhedens produkter, der fremstilles her på ”fabrik nummer 5” i Struer. Endvidere er det hans ansvar at udvikle fabrikken til fortsat at være en konkurrencedygtig del af Bang & Olufsen. Robotteknologi har længe spillet en afgørende rolle hos Bang & Olufsen, og med udvikling af en helt ny limcelle har virksomheden taget et stort skridt, som dels stiller designerne friere, dels er et økonomisk attraktivt alternativ til manuelt udført arbejde, og dels afskaffer tunge løft og tungt, manuelt arbejde. Alligevel er ingen medarbejdere blevet overflødige i processen.

Afprøver konstant de teknologiske grænser
Virksomheden fremstiller banebrydende produkter inden for design og overflader – differentieringsegenskaber, som blandt andet indebærer en næsten konstant teknologisk grænsesøgen inden for procesteknologier. Det gælder både discipliner som mekanisk bearbejdning, limning og plaststøbning.
– Vi skal konstant prøve grænser i det vi laver, samtidig med at produktionen skal holdes rentabelt og fleksibelt kørende. Nøgleordet i forhold til vores nye limcelle er ekstrem fleksibilitet. Når vores produktudviklingsfolk kommer med et nyt produkt, hvortil der skal limes en eller anden form for glas, er der ikke bundet ret megen konstruktion ind i selve limcellen, hvilket betyder at vi hurtigt kan tage et nyt produkt ind. Det er en af de egenskaber som vi dyrker meget i vores produktudvikling – evnen til at produktudvikle hurtigt, fortæller Lars Jørgensen.

Fra små til meget store emner
Bang & Olufsens nye limcelle er fra starten konstrueret til at kunne håndtere glas i mange forskellige formater. Aktuelt (månedsskiftet april/maj 2007) er limcellen stadigvæk i de sidste faser af udvikling, og er lige ved at blive overdraget til produktionen. De første produkter, som limcellen håndterer, er frontglas til fladskærms-TV. Og her har udviklingsfolkene bag limcellen konstrueret denne så den kan håndtere glas fra ganske små til meget store. Faktisk så store (større end 100”), at der endnu ikke findes hverken LCD- eller plasmaskærme i denne størrelse. Men det kommer måske, og hvis det sker, vil man hos Bang & Olufsen være forberedt.
– Vi skal i den situation ikke vente på at der skal laves en helt ny celle, en helt ny fikstur og helt nye værktøjer til at transportere glas rundt. Det kan denne limcelle håndtere takket være dens store fleksibilitet, uddyber Lars Jørgensen.
Der indgår glas i mange af Bang & Olufsens produkter, hvorfor den nye limcelle også er konstrueret til at håndtere andre glastyper – som eksempelvis krumme glas – men også andre materialer end glas vil limcellen kunne håndtere.
– Vores designere er meget glade for at arbejde med limning, fordi det indebærer en række designmæssige frihedsgrader, hvor man kan undvære synlige skruer, søm og beslag på produkterne. Tingene skal smyge sig omkring hinanden, og det muliggør limteknologien, tilføjer Lars Jørgensen.

Halverer cyklustiden
I forhold til manuel håndtering har Bang & Olufsens nye limcelle halveret cyklustiden for pålimning af beslag på glas til fladskærms-TV. Det har stor betydning for produktionsøkonomien, og et øget dækningsbidrag gør det muligt at foretage konstant produktudvikling, og at frigøre økonomiske midler til frembringelse af nye produkter med nye egenskaber og ny teknologi.
– Aktuelt håndterer limcellen et glas på 6 minutter, men med lidt fintuning kan vi komme ned på 5, forklarer afdelingschef i Bang & Olufsens metodeafdeling Henrik Sjøstrand.

Langvarig ekspertise med robotteknologi
Det er især inden for de seneste 2-3 år at Bang & Olufsen for alvor har taget robotteknologien til sig i produktionen. Virksomhedens første robot er omkring 15 år gammel, og stadigvæk aktiv.
For 8 år siden udviklede Bang & Olufsen sin første limcelle, men med en væsentligt mindre fleksibilitet end den nye.
Ved udvikling af den nye limcelle er udviklingsfolkene startet helt forfra, og har ikke ”bare” videreudviklet den 8 år gamle limcelle. Naturligvis har man taget erfaringerne med sig, men teknologisk er man startet fra bunden.
– Vi gjorde helt rent bord, og fokuserede på at udvikle en limcelle, der skulle være allerbedst, siger Henrik Sjøstrand.
– Vores TV-apparaters størrelse har også ændret sig væsentligt gennem disse 8 år. For 8 år siden var 32” voldsomt stort; det er det jo ikke længere, siger Johannes Kynde Hvass, der er ingeniør, og arbejder med softwaredesign hos Bang & Olufsens metodeafdeling.
– Vi har tænkt langsigtet, og undladt at binde os til for små glasstørrelser. Den første limcelle har levet i mange år, og den har været en rigtig god forretning. Men der har været mange dyre ombygninger og tilpasninger. Én af vores ambitioner var at lave en konstruktion, der ved fremtidige ændringer er forholdsvis hurtig at gå til, uden at det koster en formue. Det har medført at nye værktøjer bliver forholdsvis enkle og simple gribere, mens selve robotten og mange af de andre investeringer – fx limanlægget – ikke skal ændres, tilføjer Lars Jørgensen.

Konstant kørende produktion
Produktionen hos Bang & Olufsen er noget sæsonafhængig, men kører som oftest i treholdskift. Af og til køres endog i femholdskift hvori inkluderes weekenderne.
Virksomheden producerer til ordre, og den typiske højsæson løber fra efter sommerferien til hen i januar måned.

Sikkerhed i højsædet
Produktsikkerhed altid har stået meget højt på Bang & Olufsens dagsorden, og i forbindelse med anvendelse af limning betyder det at man anvender to forskellige limtyper. Hvor den ene limning fastgør glassets hovedbeslag, anvender man en anden limtype til et sikkerhedsbeslag, der ikke belastes under normale omstændigheder. Kun hvis limningen af hovedbeslagene skulle finde på at løsne sig efter mange år, vil sikkerhedsbeslaget træde i funktion, og gribe glasset før det falder ud og ned på gulvet, hvor det kunne ramme og beskadige nogen. Frontglasset vejer trods alt et par kg.
Produktsikkerhed håndteres af Bang & Olufsens kvalitetsstyring, og alle produkter bliver i selve konstruktionsfasen grundigt gennemgået for alle tænkelige fejlsituationer, testet og verificeret.
– Begge limtyper udtages under ekstremt skrap kvalitetskontrol, og bliver overvåget og testet i vores produktion. Med to forskellige lime har vi en rimeligt god garanti for at glasset bliver på sin plads, siger Lars Jørgensen.

En rentabel investering, der højner kvaliteten og mindsker kassationerne
Bang & Olufsens nye limcelle er en rentabel investering, som sparer et sted mellem 3,5 – 4,0 operatører. Ifølge planen kan en ”halv” operatør klare at passe limcellen, men i praksis viser det sig at være for meget. Faktisk kan ”en tredjedel” operatør køre limcellens produktion, som udgør 75 glas inden for ét skift. Men også kvaliteten får et løft med færre kassationer til følge.
Tidligere lagde limning af 70 stk. 40” store papirompakket glas beslag på to fulde skifteholds kapacitet – en opgave som den nye limcelle håndterer på ét skift.
– På vores 32”, som limcellen kommer til at producere inden for 2-3 uger, skal vi have glasset med beslag op på nogle vogne. Når operatørerne tager glasset ud fra vognene kan de komme til at trække i stedet for at løfte. Det giver ridser på selve glasset, som har givet os mange kassationer gennem årene. Med den nye limcelle ophører denne glashåndtering, hvorfor vi forventer at antallet af kassationer falder drastisk, uddyber Henrik Sjøstrand.

Tager højde for forskydninger
I forbindelse med udvikling af den nye limcelle har Bang & Olufsen gentænkt en lang række processer, der har rakt så langt som til den tyske glasproducent.
Det indebærer at selve glasset forbliver uberørt at mennesker under hele produktionen hos Bang & Olufsen. Glasproducenten pålægger en beskyttelsesfolie, stabler glassene på en palle som limcellen kan håndtere, og påfører hvert enkelt glas en label med et unikt serie- og varenummer.
Selv om glassene under transport kan rystes lidt skævt i forhold til hinanden tager limcellens visionsystem automatisk højde for dette. Ligeledes kan visionsystemet tage højde for eventuelle mindre geometriske afvigelser, ligesom det kan kontrollere beslagenes korrekte placering efter limning.
– Limcellen aflæser glassets placering på emballagen, og emballagens placering på pallen. Og tilretter automatisk begge dele. Selv hvis glasset vender forkert kan robotten håndtere det. Og det, der kommer ud af limcellen, er en meget pænt ordnet stak glas og emballage, som både vender og ligger korrekt, fortæller Henrik Sjøstrand.

Rengør, sliber og limer
Der er mange parametre, som alle skal være i orden for at limning udføres korrekt, og limcellen tager højde for dem alle.
De enkelte beslag slibes let for at give en ru overflade, der giver en bedre vedhæftning, og den slebne overflade rengøres med alkohol. Ligeledes rengøres og primes glasset præcist på de punkter, hvor beslagene pålimes. Hvert enkelt beslag påføres lim samt en hotmelt, som fastholder hvert enkelt beslag mens limen hærder.
– Alle de processer, som tidligere blev foretaget manuelt uden for den gamle limcelle, foregår nu automatisk inde i den nye limcelle, siger Johannes Kynde Hvas.

Omkostningsbevidst investering
Bang & Olufsens nye limcelle har sammenlagt kostet 3,5 millioner kroner at udvikle. Inklusive udviklingsomkostninger samt hard- og software.
Limcellen er udviklet af Bang & Olufsens metodeafdeling, der nærmest må betragtes som ”en virksomhed i virksomheden”, og den interne leverandør af procesudstyr. Derfor er der fuldstændig kontrol med samtlige omkostninger ned til den mindste detalje.
– Udvikling og programmering af limcellen har kostet et sted mellem en halv og en hel million kroner. Og det er en investering, der ikke skal gentages hvis eller når limcellen skal ændres for at håndtere andre formater eller materialer. Vi har beregnet at nye gribere og tilpasning i forbindelse med håndtering af andre formater vil ligge omkring et par hundredtusinde kroner, uddyber Henrik Sjøstrand.

Ensartet brugergrænseflade
Bang & Olufsen lægger stor vægt på at forskellige operatører nemt kan skifte fra én til en anden robotcelle, og at brugergrænsefladen derfor skal være så ensartet som muligt. Det er da også lykkedes ved udvikling af den nye limcelle.
– Betjeningstavlernes grundopbygning er fuldstændigt ens, og opbygget af standardkomponenter. Det indebærer at en operatør, som måske har betjent en fræser, efter ganske kort oplæring umiddelbart kan betjene limcellen, for der er samme brugergrænseflader i de forskellige anlæg, siger Henrik Sjøstrand.

Fleksibel enkeltstyksproduktion
Af forskellige årsager kan det ske at et enkelt eller flere beslag fejllimes – eksempelvis hvis der kommer luft i limen, og der derfor kommer for meget lim uden for beslaget. Sådanne fejlproduktioner fanges naturligvis senere i processen, og de fejllimede beslag fjernes.
– Vi gemmer alle disse glas med vilkårligt aftagne beslag, og kører dem en gang igennem limcellen. Den kan nemlig selv detektere det manglende beslag, og lime et nyt fast. Det er yderst fleksibel enkeltstyksproduktion, slutter Henrik Sjøstrand.

Efter pålimning af beslag pakkes glassene i en passende papemballage, som på et underjordisk bånd transporteres til ”fabrik nummer 4”, hvor glasset monteres på det nu næsten færdige fladskærms-TV. Til allersidst fjernes glassets beskyttelsesfolie, og glasset pudses. Med en kostpris på 2.000,- kroner udgør glasset fladskærms-TV’ets næstdyreste komponent – kun overgået af selve LCD-panelet.

Robotterne på Bang & Olufsen
Bang & Olufsen satte deres første industrirobot i drift for 15 år siden. I dag kører der 16 robotceller, der er udviklet af en forholdsvis begrænset stab af medarbejdere, hvilket ikke havde været muligt uden en omfattende genbrug af både mekanik og software.
Inden udgangen af 2007 forventer virksomheden at 20 robotter dagligt deltager i produktionen. I de fleste celler står der blot en enkelt industrirobot, men i et par af robotcellerne indgår der to.
Virksomhedens nye limcelle er designet til at håndtere op til 75 glas pr. skift, og kommer sandsynligvis til at producere 60, når den i løbet af maj måned tages i egentlig produktion.
På nuværende tidspunkt arbejder Bang & Olufsen med en ny række produkter, hvortil glas også vil blive produceret i den nye limcelle. [FAKTABOKS SLUT]

– Én af vores ambitioner var at lave en konstruktion, der ved fremtidige ændringer er forholdsvis hurtig at gå til, uden at det koster en formue. Det har medført at nye værktøjer bliver forholdsvis enkle og simple gribere, mens selve robotten og mange af de andre investeringer – fx limanlægget – ikke skal ændres, fortæller General Manager, Production Lars Jørgensen hos Bang & Olufsen Operations A/S.

– Vi skal konstant prøve grænser i det vi laver, samtidig med at produktionen skal holdes rentabelt og fleksibelt kørende, uddyber Lars Jørgensen. Selv om glassene under transport kan rystes lidt skævt i forhold til hinanden, eller som her hvor robotten bevidst provokeres, tager limcellens visionsystem automatisk højde for dette.

Tidligere lagde limning af 70 stk. 40” store papirompakket glas beslag på to fulde skifteholds kapacitet – en opgave som den nye limcelle håndterer på ét skift.