In Gifhorn fertigt Inteva Schiebe- und Panoramadächer sowie vollständige Dachmodule für die Automobilindustrie. Um in den Produktionsprozessen die lückenlose Dokumentation der verwendeten Bauteile und Produktionsparameter zu gewährleisten, nutzt Inteva ein Manufacturing Execution System.
„In der neuen Linie beziehen wir Zukaufteile von fünf Herstellern für unterschiedliche Scheibentypen sowie für den Rahmen und die Blenden. Diese Grundkomponenten werden von uns in einem mehrstufigen Produktionsverfahren zu individuellen Dachsystemen verarbeitet“, beschreibt Michael Hartung, IS Manager bei Inteva Products, den Prozess. Entlang dieser Lieferantenkette sollte nun ein umfassendes Traceability-Konzept anhand „eineindeutiger“ Teile- und Produktionsseriennummern eingeführt werden. „Besonders wichtig war dabei die Integration der Produkt- und Prozessdaten aus den Produktionsanlagen sowie die Anpassung der Software-Oberflächen an die jeweiligen Arbeitsplätze und Prozesszustände“, so Hartung. Die Entscheidung des Automobilzulieferers fiel auf das Manufacturing Execution System Guardus MES.
Im Fokus stand zunächst die Frage: Wie können die Dachsysteme mit einer eineindeutigen Produktionsseriennummer gekennzeichnet werden? Mit Hilfe von RFID sollte die Seriennummer lückenlos durch den gesamten Fertigungsprozess geschleust werden. Als führende Komponente wurde dabei die Dachscheibe definiert. Sie wird je nach Fahrzeugmodell in drei verschiedenen Ausführungen verbaut: als lackierte Scheibe (PC-ABS-Scheibe), Glasscheibe (VSG Scheibe) oder transparente Scheibe (PC-transparent). Nach mehreren Feldversuchen entschied man sich dafür, den RFID-Tag mithilfe eines Saugnapfes zu befestigen, um mögliche Klebespuren zu vermeiden.
Für den Aufbau eines zentralen Datenpools realisierte das Projekt-Team Schnittstellen zu den Fertigungsanlagen der Linie. Dazu gehören die Primer- und Schäumanlagen sowie die Klebestation. Hinzu kam die Anbindung der Messprüfstände am Ende des Produktionsprozesses. Denn während der einzelnen Arbeitsschritte führen die Fertigungsanlagen Qualitätsmessungen durch und gleichen diese eigenständig mit den Soll-Parametern der Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) ab.
Die Ergebnisse der Gegenüberstellung fließen dann an Guardus MES zurück, so dass das MES den Qualitätszustand umgehend melden kann. Hierfür wurde ein entsprechendes Farbkonzept entwickelt: Ein grauer Bildschirm bedeutet „Anlage ist frei für neuen Auftrag“, gelbe Oberflächen visualisieren „Anlage ist im Prozess“, grüne Masken melden „Ergebnis der Qualitätsprüfung ist in Ordnung“ und rote Dialoge eskalieren den Status „Ergebnis der Qualitätsprüfung ist nicht in Ordnung“. Bei Letzterem sperrt das MES die Weitergabe des fehlerhaften Bauteils an die nächste Verarbeitungsstufe.
Dank dieser grafischen Prozess- und Qualitätsdarstellung werden Material- oder Produktionsfehler umgehend erkannt und nicht bis zum Produktionsende „mitgeschleppt“. Ein weiterer Konzeptschritt in puncto Oberflächen umfasste die Anpassung der funktionalen Inhalte an Bedürfnisse der Anwender in den unterschiedlichen Arbeitsschritten. „Jeder Werker bekommt nur die Informationen, die er für seine Tätigkeit tatsächlich benötigt. Auf diese Weise werden potenzielle Fehleingaben ausgeschlossen und die Akzeptanz der Systembediener steigt deutlich an“, so Hartung.
Zu jedem der rund 80 000 Dachsysteme, die jährlich im Drei-Schicht-Betrieb produziert werden, gewährleistet das MES heute die 100-%-Rückverfolgbarkeit auf Einzelteilebene. Hinzu kommt eine separate Oracle-Datenbank, die alle Detailparameter der Produktionsanlagen verwaltet – inklusive der Produktionsseriennummern.
Im täglichen Betrieb arbeitet das MES Hand in Hand mit den vor- und nachgelagerten Systemen und Anlagen: Am Produktionsbeginn steht das Grundieren der Dachscheiben. Hierfür werden die mitgeführten Teilenummern über einen Scanner in das System eingelesen. Die Anwendung verifiziert die Teilenummern anhand der vom ERP-System übergebenen Artikelstämme und vergibt daraufhin eine eineindeutige Produktionsseriennummer. Diese wird nun auf einen RFID-Tag übertragen, der mittels Saugnapf an die Scheibe kommt. Sind alle Vorarbeiten erledigt, setzt das MES gemäß der Teilenummer einen Impuls an die SPS der Primeranlage ab, woraufhin diese den Anwender schrittweise durch den Grundierungsprozess führt. Am Ende angekommen, sendet die SPS einen Endeimpuls und das MES schließt den Auftrag.
Nun laufen die grundierten Scheiben auf einem Förderband durch eine Abluftanlage. Für diesen Trocknungsprozess sind exakte Liegezeiten vorgegeben, die mit Hilfe eines MES-Timers überwacht werden. Parallel zur Bearbeitung der Scheiben werden auch der Rahmen sowie die beiden Blenden grundiert. Dabei wird die Seriennummer des Lieferanten aus dem 2D-Datamatrix-Code des Rahmens ins MES eingelesen. Sie dient der Identifikation der Teilenummer sowie einer eineindeutigen Lieferantennummer. Analog zum Primerprozess der Scheiben verläuft auch hier die Kommunikation zwischen SPS und MES automatisch. Auch die Blenden werden nach dem gleichen Verfahren behandelt. Deren Code beinhaltet jedoch zudem die Lackfarbe der Karosserie sowie den Anbringungssort auf dem Glasdach. Auch in diesen Produktionsschritten dokumentiert ein MES-Timer die Trocknungs- und Liegezeiten der einzelnen Bauteile.
Ob die Liegezeit korrekt eingehalten wurde, zeigt sich bei den Scheiben am erneuten Einlesen des RFID-Tags am MES-Arbeitsplatz der Schäumanlage. Hier wird die Produktionsseriennummer mit der dokumentierten Zeitdauer zusammengeführt und gegen die Sollwerte abgeglichen. Ist das Ergebnis positiv, startet der nächste Produktionsprozess, das Schäumen. Das MES übergibt dabei die Produktionsseriennummer an die SPS der Schäumanlage, welche die dazugehörenden Prozessparameter einstellt. Nun werden die Nahtstellen zu den später eingesetzten Blenden und dem Rahmen mit einem Polyurethan-Gemisch ummantelt. Am Ende spielt die SPS den Status „geschäumt“ an das MES zurück. Wird die Dauer jedoch unter- oder auch überschritten, verweigert Guardus MES die nächste Bearbeitungsstufe. Die Arbeitsmasken des MES schalten auf rot und die Schäumanlage lässt sich nicht in Gang setzen. Bei erfolgreichem Abschluss der zweiten Fertigungsstufe erfolgt die optische Sichtprüfung am Quality Gate. Treten hier keine Beanstandungen auf, startet der nächste Produktionsschritt: das erneute Grundieren der nun geschäumten Scheibe.
Sind alle vier Bauteile erfolgreich vorbehandelt, sammeln sich die Komponenten in einem Rack. Dort scannt der Werker die Produktionsseriennummern vom RFID-Tag der Scheibe ab und „verheiratet“ sie im MES mit den Teilenummern von Blenden und Rahmen. Das Ergebnis: Über die Produktionsseriennummer stehen alle Produkt- und Prozessdaten von Scheibe, Rahmen und Blenden auf Knopfdruck bereit. Im Zuge dieser Verschmelzung führt das MES verschiedene Plausibilitätsprüfungen durch, wie beispielsweise: Wurden die Abluftzeiten und Liegezeiten pro Teil eingehalten? Haben die Blenden die richtige Farbe? Erst wenn das MES die Checks positiv abschließt, übergibt es die Produktionsseriennummer des gesamten Bausatzes an die Klebeanlage, wo er auf einem der fünf Fügetische zu einem Dachsystem verklebt wird.
Seit dem Start des MES hat sich die Datentransparenz und -vollständigkeit im Sinne der Rückverfolgbarkeit drastisch verbessert. Tritt ein Problem auf, gibt der Verbauungsnachweis des MES sofort Auskunft über mögliche Ursachen. Darüber hinaus ist auch die Fehlerquote bei den End-of-Line-Prüfungen deutlich abgesunken. „Mit Hilfe der Online-Prozessüberwachung und den Plausibilitätsprüfungen können wir Mängel direkt erkennen und ausmerzen“, freut sich Hartung.
Monika Nyendick Guardus Solutions AG, Ulm
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