Montagearbeitsplätze: vom Prototyp zur Fertigungslinie

Für die Handmontage einer neuen Modellreihe von Begasungsbrutschränken hat der Labortechnikanbieter Thermo Fisher Scientific eine ergonomisch gestaltete Fertigungslinie entwickelt. Neben der gesundheitsschonenden Arbeitsplatzgestaltung steht die Sicherung der Prozess- und Produktqualität im Vordergrund. Erst an zweiter Stelle spielen Zeit- und Kostenargumente eine Rolle.

Die neuen Inkubatoren des Typs „Heracell Vios“ werden in der Medizintechnik und Gesundheitsforschung verwendet und dienen dem Anzüchten von menschlichen und tierischen Zellen in Nährkulturen . Eingesetzt werden sie in Universitäten, Forschungslaboren und der Industrie. Für unterschiedliche Anwendungen gibt es zahlreiche Modellvarianten, die am Standort Langenselbold bei Frankfurt montiert werden. Dort hat Thermo Fisher Scientific die Fertigung der Sparte Laborgeräte konzentriert. Neben den beiden Größen mit 160 und 240 Litern Nutzraum sind zusätzlich zu den Ausführungen mit Edelstahl-Innenbehälter auch bakterizide und fungizide Modelle aus Kupfer erhältlich, zudem Inkubatoren für verschiedene Gase und mit unterschiedlicher Sensortechnik.

Der neue Begasungsbrutschrank ist Nachfolger des erfolgreichen Modells „Heracell“, das in 15 Jahren rund 75.000 Mal verkauft wurde. Er ist seit September 2014 auf dem Markt und zeichnet sich durch ein optimiertes Regelverhalten, einen verbesserten Kontaminationsschutz und eine einfachere Bedienung aus. Nach eigenen Aussagen ist Thermo Fisher in der Produktsparte weltweit Marktführer.

Montagearbeitsplätze: vom Prototyp zur Fertigungslinie

Zur Vorbereitung der Produktion des neuen Inkubators konzipierten Felix Pergande, Technischer Leiter der Fertigung bei Thermo Fisher Scientific in Langenselbold, und Betriebsmittelkonstrukteur Stefan Kämmerer 2013 zuerst den Prototypen eines Montagearbeitsplatzes. Hieraus entwickelten sie anschließend eine neue Serienfertigungslinie, die im September 2014 in eine „Anlauffabrik“ mündete. Was damit gemeint ist, erklärt Pergande: „Während dieser Phase, die etwa ein halbes Jahr dauert, haben wir die Gesamtverantwortung über die Produktion des Inkubators, von der Organisation über die Materialbeschaffung bis zur Qualitätssicherung. In dieser Zeit industrialisieren wir die Fertigung. Ist diese ausgereift, übergeben wir sie an die Verantwortlichen der Abteilung Begasungsbrutschränke.“

Bei der Entwicklung der Montagearbeitsplätze arbeitete Thermo Fisher Scientific mit den Experten für Montage- und Handhabungstechnik von ROEMHELD zusammen. Das Unternehmen aus dem hessischen Laubach bei Gießen ist seit 2009 Lieferant und Partner bei der Montage und Handhabung von Baugruppen im Bereich Montage von Laborgeräten des Medizintechnikherstellers. Das modulog-Programm des Spezialisten umfasst zahlreiche Module, mit denen sich die optimal und ergonomische Lage von Montageobjekten in der Handmontage herstellen lässt. Horizontales und vertikales Drehen, Kippen, Heben, Stellen und Bewegen sind die Grundmanipulationen. Angeboten wird ein flexibel einsetzbares Baukastensystem mit untereinander kombinierbaren Komponenten für Lasten zwischen 10 kg und 600 kg, die alternativ mit der Hand direkt am Modul oder über Hebel oder per Taster per elektrisch betätigt werden können. Neueste Entwicklung ist ein Drehmodul mit Mediendurchführungen. Dadurch lassen sich beispielsweise Vorrichtungen, die mit Nullpunktspannsystemen gespannt werden, ohne aufwändige Verrohrungen hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch betätigen.

Die Ergonomie steht im Mittelpunkt

Mit der Zusammenarbeit ist Pergande sehr zufrieden: „ROEMHELD bietet eine sehr hohe Beratungsqualität und geht intensiv und engagiert auf unsere individuellen Bedürfnisse ein. Außerdem sind die Produkte sehr zuverlässig und lassen sich unseren Anforderungen entsprechend konfigurieren – wir müssen nichts von der Stange kaufen.“

Bei der Planung der neuen Handmontage lag Betriebsmittelkonstrukteur Stefan Kämmerer besonders die Ergonomie am Herzen. Denn die frühere Inkubator-Baureihe wurde zwar an höhenverstellbaren Tischen montiert, aber die rund zwanzig Kilogramm schweren Modelle mussten ohne Hilfsmittel von Hand gewendet werden. „Deshalb erforderte damals die Vormontage der Innenbehälter viel Handling und war körperlich anstrengender“, so Kämmerer. Das sollte bei der Fertigung der aktuellen Baureihe besser werden.

Das an der Vorderseite offene, rechteckige Innengehäuse ist bei der 160-Liter-Schrankvariante etwa 700 mm hoch und 450 mm breit und wird in der eigenen Blechfertigung von Thermo Fisher hergestellt. In der Vormontage beklebt ein Mitarbeiter alle fünf Seiten mit Heizungsfolien, hierzu muss der Behälter mehrfach gedreht werden. Außerdem müssen ein Sensor und eine Halterung montiert werden. Der gesamte Vorgang dauert etwa 45 Minuten, danach wird die Isolation angebracht und darüber das Außengehäuse montiert. Rund 150 Mitarbeiter sind in Langenselbold in der Gerätemontage beschäftigt, davon arbeiten acht in der Fertigung der Begasungsschränke, je nach Bedarf ein- oder zweischichtig.

Montagelinie mit vier Handarbeitsplätzen

Mit Unterstützung durch Manfred Parr, ROEMHELD-Produktmanager Montagetechnik, konzipierten Kämmerer und Pergande eine Linie aus vier ähnlich aufgebauten, hintereinander angeordneten Montagearbeitsplätzen. Auf zwei von ihnen können auch die größeren Inkubatormodelle montiert werden.

Alle Arbeitsplätze bestehen aus einem elektronischen Hubmodul Shop-Floor mit 200 mm Hub, das über einen Handtaster hoch- und heruntergefahren werden kann, und einem Drehmodul. Dieses verfügt über Indexierungen, die in 45°-Schritten manuell gelöst werden können. hierzu gibt es zwei Fußschalter, die dem Monteur das Lösen ermöglichen, ohne dass er um den längs liegenden Behälter herumgehen muss. „Der Prototyp des Montagearbeitsplatzes hatte nur einen Fußschalter. Um effizienter arbeiten zu können, kamen die Monteure auf die Idee für einen zweiten Taster, eine Anregung, die von ROEMHELD schnell umgesetzt werden konnte“, erinnert sich Kämmerer. Nachdem die Gestaltung der Montagearbeitsplätze fertig war, bestellte er bei ROEMHELD die Komponenten und baute sie zusammen. Damit die Oberflächen der Behälter während der Arbeiten möglichst geschont werden, entwickelte er außerdem noch eine Aufspannvorrichtung, die mit Borsten auf den Auflageflächen versehen ist.

Mit dem Ergebnis der Arbeitsplatzgestaltung sind alle Beteiligten zufrieden. Technikleiter Felix Pergande hebt die hervorragende Ergonomie hervor und sieht eine sichtlich verbesserte Produktqualität:  „Durch die eindeutige Lagefixierung und das definierte Handling mit Hilfe der 45°-Indexierungen ist die Gefahr von Beulen im Behälter spürbar gesunken.“ Eine Zeitersparnis, wie sie bei der Optimierung anderer Montagearbeitsplätze häufig eintritt, ist seiner Aussage nach in diesem Fall irrelevant. Auch gesunkene Kosten werden daher nicht gerechnet. Allerdings betont er, dass die ergonomische Gestaltung der Arbeitsplätze dazu beträgt, die Beschäftigten gesund zu erhalten und dass „jeder Ausfall eines Mitarbeiters Geld kostet, weil wir entweder nicht fertigen können oder einen Ersatzmann einsetzen müssen.“ So tragen weniger Ausschuss und gesündere Mitarbeiter zur Kostenersparnis bei und helfen Thermo Fisher dabei, als Marktführer erfolgreich zu sein.

Weitere Handarbeitsplätze so ergonomisch und effizient wie möglich gestalten

Positiv äußern sich auch die Mitarbeiter der Vormontage. Gerätemonteur Steffen Hillesheim lobt: „So ein ergonomischer Arbeitsplatz mit sinnvollen Vorrichtungen ist Gold wert. Er ist gut für Rücken, Nacken, Schultern und entlastet spürbar. Der Körper merkt das sofort.“ Hillesheim weiß, wovon er spricht, denn er ist erst seit einigen Wochen bei Thermo Fisher und hat seinen Aussagen zufolge schon viele Erfahrungen an Montagearbeitsplätzen gesammelt, die nicht den neuesten Arbeitsschutzrichtlinien entsprachen.

Thermo Fisher Scientific plant in Zukunft, weitere Einzelarbeitsplätze und ganze Linien unter Leanmanufacturing-Aspekten zu verbessern, sagt Pergande: „Dazu gehört auch die Betrachtung von Handlingaspekten. Da es sich häufig nicht rechnet, den Lohnkostenanteil durch Automation zu senken, wollen wir die Handarbeitsplätze so ergonomisch und effizient wie möglich gestalten.“ Besonders hilfreich ist das gleichbleibende Schnittstellenkonzept des modulog-Programms, denn es ermöglicht, zukünftige Arbeitsplätze flexibel und unkompliziert planen zu können.

Über Thermo Fisher Scientific:

Thermo Fisher Scientific ist nach eigenen Angaben mit weltweit 55.000 Mitarbeitern und einem Konzernumsatz von 17 Mrd. $ einer der weltweit größten Anbieter von Labor- und Analysetechnologie. Hauptsitz ist Waltham in der Nähe von Boston, Massachusetts.

Alle Arbeitsplätze bestehen aus einem elektronischen Hubmodell Shop-Floor, das mittels eines Handtasters hoch- und heruntergefahren wird, und einem Drehmodul, das über zwei Fußschalter bedient werden kann (Foto: ROEMHELD).
Das Drehmodul verfügt über Indexierungen, die in 45°-Schritten über zwei Fußschalter gelöst werden können (Foto: ROEMHELD).
Damit die Oberflächen während der Arbeiten möglichst geschont werden, hält eine Aufspannvorrichtung mit Borsten auf den Auflageflächen die Innenbehälter (Foto: ROEMHELD).
Gerätemonteur Steffen Hillesheim lobt: „So ein ergonomischer Arbeitsplatz mit sinnvollen Vorrichtungen ist Gold wert. Er ist gut für Rücken, Nacken, Schultern und entlastet spürbar. Der Körper merkt das sofort.“ (Foto: ROEMHELD).
In der Vormontage beklebt ein Mitarbeiter alle fünf Seiten des Innenbehälters mit Heizungsfolien, hierzu muss der Behälter mehrfach gedreht werden (Foto: ROEMHELD).
Betriebsmittelkonstrukteur Stefan Kämmerer von Thermo Fisher Scientific, Manfred Parr von ROEMHELD und Fertigungsleiter Felix Pergande, ebenfalls von Thermo Fisher Scientific (v.l.n.r., Foto: ROEMHELD).
Nachdem die Heizungsfolien, der Sensor und die Halterung montiert sind, warten die Innenbehälter darauf, dass die Isolation angebracht und darüber das Außengehäuse montiert wird (Foto: ROEMHELD).

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