Die Anforderungen der Metallverarbeitung an ein Manufacturing Execution System ähneln denen vieler anderer Industriebereiche. Es gibt aber auch wesentliche Unterschiede. Die Branchenlösung „Hydra for Metals“ unterstützt Metallverarbeiter entlang der kompletten Wertschöpfungskette von der Schmelze bis hin zum fertigen Produkt.
Das modular aufgebaute Manufacturing Execution System (MES) von MPDV Mikrolab (Halle 25, Stand G38) bietet dazu sowohl übergreifende als auch auf einzelne Fertigungsverfahren spezialisierte Funktionen. Dabei sind die in der VDI-Richtlinie 5600 definierten Aufgaben einer integrierten MES-Lösung auch für die Metallverarbeitung relevant.
Viele Prozesse in der Metallverarbeitung sind einerseits zeitkritisch und fordern andererseits eine Reihenfolgeoptimierung ähnlicher Verarbeitungsvarianten (Chargen- bzw. Kampagnenbildung). Der Hydra-Leitstand in dieser speziellen Ausprägung bietet daher über die normale Fertigungsplanung hinaus Funktionen zur Kampagnenplanung sowie zur optimierten Belegung von Bearbeitungszentren. Dabei werden sowohl minimale als auch maximale Liege- bzw. Prozesszeiten zwischen den einzelnen Arbeitsgängen berücksichtigt. Auch die Optimierung mit Blick auf zeit- und kostenintensive Rüstwechsel bzw. energieaufwändiges Umtemperieren von Öfen ist möglich.
Sämtliche MES-Anwendungen von der Fertigungssteuerung bis hin zum Qualitätsmanagement profitieren von einer umfassenden Echtzeit-Datenerfassung entlang der Wertschöpfungskette: Betriebs- und Auftragsdaten, Los- und Chargeninformationen sowie automatisch erfasste Maschinen- und Prozessdaten. Dank der Erfahrungen unzähliger Maschinenkopplungen über vielfältige Schnittstellen kann mit „Hydra for Metals“ nahezu jede Maschine angebunden werden. Zudem sind Bedienerdialoge für manuelle Dateneingabe flexibel für die unterschiedlichen Produktionsschritte konfigurierbar.
Die Fertigungsverfahren in der Metallverarbeitung belasten die Maschinen, Werkzeuge und andere Hilfsmittel enorm. Daher ist deren Verwaltung als Ressourcen in einem MES-System ratsam. Dadurch kann in der Feinplanung deren Verfügbarkeit geprüft und die Ressourcenhistorie automatisch geführt werden. Vorbeugende Instandhaltung mittels Wartungskalender ist somit auch ohne Handaufschreibungen möglich. Dies ist gerade in der Metallverarbeitung wichtig, da Werkzeuge oftmals sehr teuer sind und die Qualität der Produkte sehr vom Zustand der Werkzeuge abhängt. „Hydra for Metals“ verwaltet sowohl Gussformen, die nur wenige Male verwendet werden können oder jedes Mal zerstört werden, als auch Werkzeugmagazine und Paletten-Bahnhöfe in Bearbeitungszentren.
Da auch metallische Rohstoffe sehr kostenintensiv sind, unterstützt das Materialmanagement in der Software den kostenoptimierten Einsatz von Rohstoffen, Schrotten und Halbzeugen. Material, das sich lediglich in den Stoffeigenschaften (zum Beispiel Legierung) unterscheidet, wird ebenso eindeutig im Bestand verwaltet wie große Halbfabrikate, bei denen die genaue Position im WIP-Puffer (Work in Progress) relevant ist. Das Materialmanagement unterstützt die Feinplanung durch Steuerung des Materialflusses. Es sorgt somit für Bestands- und Logistikoptimierung und stellt Funktionen zur prozessübergreifenden Rückverfolgung (Traceability) zur Verfügung – von der Schmelze bis zum fertigen Produkt.
Eine an den einzelnen Arbeitsschritten orientierte Prüfplanung reduziert den Aufwand und sichert die Prozessstabilität. Der Werker selbst kann viele Qualitätsprüfungen direkt an der Maschine durchführen und dazu das gleiche Erfassungsterminal nutzen wie für die BDE-Meldungen. Die Anbindung von digitalen Messinstrumenten, speziellen Messmaschinen und anderen Hilfsmitteln erleichtert die Prüfungen und verhindert Eingabefehler. Zudem können Prüfergebnisse den weiteren Prozessablauf beeinflussen – ganz egal, ob beim Gießen nachchargiert werden muss oder nachfolgende Prozessschritte erst nach bestandener Prüfung freigegeben werden (Prozessverriegelung). Je nach Konfiguration generiert die Software automatisch Reklamationen, Daten für die Lieferantenbewertungen, erstellt Prüfzeugnisse und dokumentiert Prozessparameter.
„Hydra for Metals“ wertet alle entlang der Wertschöpfungskette erfassten Daten aus und verdichtet diese bedarfsgerecht. Das Programm visualisiert die Ergebnisse in Pivot-Tabellen, konfigurierbaren Diagrammen und grafischen Darstellungen, die sowohl am Arbeitsplatz als auch am Erfassungsterminal oder auf Großbildschirmen in der Fertigung angezeigt werden können. Verletzung von Schwellenwerten werden mittels des integrierten Eskalationsmanagements an definierte Stellen beziehungsweise Personen gemeldet.
In wettbewerbsintensiven Branchen wie der Metallverarbeitung spielen aktuelle und aussagekräftige Kennzahlen sowie Soll-/Ist-Vergleiche eine entscheidende Rolle. Hierbei kommen sowohl standardisierte (beispielsweise nach VDMA-Einheitsblatt 66412) als auch individuell definierte Kennzahlen zum Einsatz. Wichtig ist, dass die Daten belastbar und aktuell sind, denn darauf basierend werden sowohl kurzfristige als auch weitreichende Entscheidungen getroffen. „Hydra for Metals“ stellt ein breites Feld an Informationen und Auswertungen zu Kennzahlen in Echtzeit zur Verfügung, die bei Bedarf beliebig erweitert oder angepasst werden können.
Auch wenn das Energiemanagement erst zukünftig Bestandteil der VDI 5600 wird, kümmert sich MPDVs Lösung bereits heute darum, da die meisten Fertigungsverfahren in der Metallverarbeitung sehr viel Energie benötigen und es daher ein Reizthema ist. Die Branchenlösung erfasst Verbräuche und Leistungswerte direkt in der Produktion und korreliert diese mit Auftrags- und Maschinendaten. So ist beispielsweise die Auswertung des Energieverbrauchs bestimmter Arbeitsgänge möglich, aber auch die Planung einer Wartung (beispielsweise Nachschärfen eines Werkzeugs), sobald die Leistungsaufnahme einer Maschine einen Schwellenwert übersteigt. Auch die Fertigungssteuerung kann mit Blick auf den Energieverbrauch optimiert werden. Neben der elektrischen Energie kann „Hydra for Metals“ auch mit anderen Ressourcen wie beispielsweise Gas, Druckluft oder Abwärme umgehen.
Im Personalmanagement bietet die MES-Lösung sowohl Funktionen zur Personalzeiterfassung als auch zur Verwaltung von Zeitkonten wie Fehlzeiten- und Urlaubsplanung. Ein leistungsorientiertes Entlohnungssystem, die qualifikationsbasierte Personaleinsatzplanung (PEP) und das Zutrittskontrollsystem runden die Lösung ab. Für die Metallverarbeitung interessant sind beispielsweise auch sicherheitsrelevante Qualifikationsmerkmale wie „Schweißerlaubnis“ oder „Maschinenführerschein“ in der PEP und zur Durchführung von Plausibilitätsprüfung bei der Personalanmeldung.
Zusätzliche zu den prozessübergreifenden Anwendungen bietet „Hydra for Metals“ weitere Funktionen, die für einzelne Prozessschritte bzw. Fertigungsverfahren von Bedeutung sind. Beispiele dafür sind der integrierte Gattierungsrechner, ein für Walzen optimiertes Instandhaltungsprogramm und die Verwaltung von komplexen Bearbeitungszentren.
„Hydra for Metals“ wird zur EMO erstmals vorgestellt und soll als branchenspezifische Ausprägung von Hydra weiterentwickelt werden.
Rainer Deisenroth Vice President Sales / Marketing, MPDV Mikrolab GmbH, Mosbach
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