Betriebsabläufe ohne Medienbrüche

Wenn der Werker Daten vom Bildschirm auf ein Stück Papier übertragen muss, damit sie ein weiterer Mitarbeiter später wieder in das IT-System eingeben kann, spricht man von einem so genannten Medienbruch. Dieser stört den Betriebsablauf erheblich, macht ihn langsam und kompliziert.

Wie können solche Medienbrüche vermieden werden? Wie lassen sich Fertigung und Qualitätssicherung durchgängig und transparent gestalten? Wie kann man die Maschinensteuerung den Bedürfnissen der Produktion exakt anpassen? Mit diesen Fragen beschäftigten sich Frank Bay und seine Kollegen bei der Getrag Synchrontechnik GmbH, einem Automobilzulieferer in Oberstenfeld.

Den steigenden Anforderungen in der Automobilindustrie waren die selbst gestrickten Lösungen für die Betriebsdatenerfassung (BDE) nicht mehr gewachsen. Die Automobilhersteller verlangten zum Beispiel Nachweise für die Rückverfolgbarkeit, um dadurch Produktfehlern schneller auf die Spur zu kommen. Frank Bay brauchte ein modulares System, mit dem sich die Daten direkt an den Maschinen erfassen ließen. Die anvisierte Lösung musste den Belastungen an den Fräs- und Drehmaschinen standhalten. Gleiches galt für die Erfassungsterminals, denen die hohen Temperaturen und die extremen Vibrationen nicht zusetzen dürfen. Darüber hinaus sollte die Lösung über zertifizierte Schnittstellen zum übergeordneten SAP-System verfügen.

Nach der Angebots- und Vergleichsphase entschied sich Getrag für die MES-Lösung Hydra der MPDV Mikrolab GmbH aus Mosbach. MES steht für Manufacturing Execution System. Ein solches System beinhaltet nicht nur die klassische BDE, sondern deckt noch weitere Bereiche ab, beispielsweise den Personaleinsatz und die Qualitätssicherung. Zum Angebot der Mosbacher gehörten neben Hydra auch Industrie-PC (IPC) der Noax AG aus Ebersberg, mit denen sich die Fertigungsdaten zeitnah an den Maschinen erfassen lassen. Danach fließen die Informationen an einen zentralen Server und stehen dem gesamten Unternehmen zur Verfügung. Die Schwaben setzen neben 32 Industrie-PC derzeit die Hydra-Module Auftragsdatenerfassung (ADE), Maschinendatenerfassung (MDE), Direct Numeric Control (DNC) und das CAQ-Modul SPC für die fertigungsbegleitende Prüfung ein. Das DNC-Modul sorgt dafür, dass die Fräsmaschinen mit den aktuellen, freigegebenen NC-Programmen versorgt werden. Das SPC-Modul nutzt Getrag für die Online-Erfassung der Qualitätsdaten und die Durchführung der notwendigen Qualitätsprüfungen in der Fertigung und löst damit die manuelle Erfassung ab. In fest definierten Prüfintervallen werden Prüfaufträge automatisch generiert und den Meistern an der Maschine zur Bearbeitung vorgegeben.

Wenn sich die Kombination aus Noax-Terminals und der MES-Lösung Hydra im Werk Oberstenfeld bewährt, soll das Gesamt-System schrittweise auch in anderen Niederlassungen eingeführt werden. Für Frank Bay war es wichtig, bereits bei der Auswahl der Software auf die weitere Ausbaufähigkeit des Systems zu achten. Nur so lässt sich den Anforderungen des Marktes auch in Zukunft begegnen. Hydra eignet sich für eine mehrstufige Fertigung und deckt damit alle Anforderungen ab.

Das Softwarepaket der Mosbacher läuft auf einem eigenen Server und speichert alle erfassten Daten in der zentralen Datenbank ab. Über Ethernet stehen die Informationen damit im gesamten Unternehmen für individuelle Auswertungen zur Verfügung. Ebenso sind alle Terminals und Maschinen über Ethernet mit dem Server verbunden. Für Maschinen ohne Ethernet-Schnittstelle erfolgt die Anbindung über Profibus.

Hydra ist mit zertifizierten Standardschnittstellen an das SAP-System angedockt. Sobald die Fertigungsaufträge in SAP freigegeben werden, erfolgt automatisch der Download der Fertigungsaufträge mit den zugehörigen Prüfplänen. Die MPDV-Software meldet die Fertigungsaufträge zeitnah an den Maschinen an und schließt sie nach deren Beendigung wieder ab. Anschließend erfolgt online die Rückmeldung an SAP.

Messwerte werden mit Geräten kontrolliert, die direkt am IPC angeschlossen sind. Der Werker kann dadurch überprüfen, ob die Produkte den Vorgaben entsprechen. Ist das nicht der Fall, können die Techniker sofort eingreifen. Das CAQ-Modul von Hydra erfasst die gemessenen Werte und stellt sie für Analysen zur Verfügung.

Die IPC sind fest an den Fräs- und Drehmaschinen montiert. Die Maschinen sind das Kernstück der Fertigung, denn hier werden die Schalt- und Führungsmuffen sowie die Reib-, Synchron- und Konusringe hergestellt. Die Vibrationen, die eine Fräsmaschine üblicherweise erzeugt, bringen normale Rechner schnell zum Stillstand. Denn solche Computer verfügen lediglich über eine verstärkte Außenhülle, nicht aber über eine Mutterplatine mit industrietauglichen Bauteilen. Schon bei geringen Erschütterungen lösen sich die empfindlichen Kabelsteckverbindungen, bei stärkeren Belastungen kann es sogar zum Bruch von Platinen kommen. Und das bringt nicht nur den PC, sondern die gesamte Produktion zum Stillstand. In den Noax-Rechnern sind Hauptplatine, Festplatte und Prozessor industrietauglich ausgelegt und fest fixiert.

Zudem sind die Gehäuse komplett geschlossen und benötigen weder Außenlüfter noch Luftschlitze. In rauen Arbeitsumgebungen haben sich Außenlüfter als kritisches Glied erwiesen. Bei Getrag könnten Ölnebel, Kühlschmierstoffe oder Metallspäne einen Rechner zum Erliegen bringen. Die komplett geschlossene Bauweise macht aber das Eindringen von Fremdstoffen unmöglich.

Rückblickend zieht Frank Bay eine positive Bilanz. Der durchgängige Informationsfluss von der Maschine bis ins SAP-System gestaltet die Fertigung insgesamt transparenter. So ließen sich Maschinenstörungen und deren Ursachen in kurzer Zeit lokalisieren, gezielt reduzieren und teilweise vollständig beseitigen. Der Nutzungsgrad der Anlagen konnte dadurch gesteigert werden. Die Getrag-Mitarbeiter haben nun die Möglichkeit, Schwachstellen und Kapazitätsengpässe sofort zu erkennen und frühzeitig aus dem Weg zu räumen. Außerdem zeigt ihnen das System Ansatzpunkte zur Werkzeugoptimierung und Verbesserung der Produktionsprozesse – beispielsweise im Hinblick auf Logistik, Personal und Materialfluss.

Uwe Böttger uwe.boettger@konradin.de

Zertifizierte Schnittstelle zum SAP-System