Industrie 4.0-Fabrik in Haiger

Fast auf der grünen Wiese

Rittal baut in Haiger aktuell ein Werk zur Herstellung von Kompaktgehäusen, das durchgängig nach Industrie 4.0-Prinzipien ausgerichtet ist. Die produktionsnahe Lösung Orbis wird dafür mit SAP ERP gekoppelt, um Durchlaufzeiten zu reduzieren, Kosten zu senken und eine gleichbleibend hohe Qualität sicherzustellen.

Bild: Rittal GmbH & Co. KG

Der Schaltschrank- und Systemanbieter Rittal, ein Unternehmen der Friedhelm Loh Gruppe, investiert zur Zeit in seine deutschen Standorte in Haiger, in Hof und in Rittershausen. Bis 2018 entsteht in Haiger ein Kompaktgehäusewerk mit hochautomatisierter digitalisierter Fertigung, das Prinzipien der Industrie 4.0 durchgängig berücksichtigt. Dazu wird die dreistufige Fertigung von Kompaktgehäusen, bestehend aus Blechbearbeitung, Lackierung und Montage, vernetzt. 9.000 Kompaktgehäuse sollen das Werk in Haiger täglich verlassen. Industrie 4.0-Strukturen bilden die Basis für die Produktions-, Logistik- und Kommunikationsprozesse. IT-Partner für das Projekt ist die Orbis AG.

Bis zur Losgröße 1

„Im neuen Werk werden wir sämtliche Arbeitsschritte – von der Bestellung des Kunden über die Fertigung bis hin zur Logistik – digital vernetzen“ sagt Carsten Röttchen, Geschäftsführer Produktion bei Rittal. „Auf diese Weise können wir in Zukunft die rund 9.000 Kleingehäuse pro Tag höchst effizient und im Bedarfsfall bis zur Losgröße 1 fertigen.“ Die Vernetzung und die damit verbunden weitreichend automatisierte Produktion realisiert Rittal mit Orbis Manufacturing Execution System (MES) und SAP ERP. Dazu werden die werksnahen Prozesse bidirektional mit der SAP Business Suite vernetzt. Geplant wird im SAP-System, während die Fertigung mit dem MES gesteuert wird. Die MES-Prozesse integrieren die Projektpartner in die Systeme für Produktionsplanung- und Steuerung (SAP PP), die Instandhaltung (SAP EAM), das Qualitätsmanagement (SAP QM), die Logistik (SAP LES) und die Personalwirtschaft (HCM). Durch diese Integration ist eine Automatisierung der Abläufe überhaupt erst möglich. Im durch produktionsnahe Daten angereicherten SAP-System entsteht ein virtuelles Abbild des Geschehens in der Fabrik annähernd in Echtzeit.

SAP ERP und Werk vernetzt

Eine zentrale Komponente von Orbis MES ist die Maschinendatenerfassung (MDE). Hiermit werden Maschinen in die SAP-Prozesse eingebunden. Die Aufbereitung der gewonnenen Daten erfolgt stets aktuell in Dashboards. Es entsteht eine Visualisierung der Maschinen- und Anlagenzustände von Produktion und Montage. Mit dem Orbis MES können Prozesse mit Maschinen, Terminals, Sensoren, Waagen, Steuerungen, I/O-Modulen bis hin zu Signallichtern, RFID-Scannern, Bluetooth-Komponenten oder auch mobilen Endgeräten gesteuert werden. Über einen weiteren Baustein der Anwendung, die Betriebsdatenerfassung (BDE), werden Personen auf der Shop Floor-Ebene in die Abläufe der papierlosen Fabrik eingebunden. Belastbare Aussagen zum Auftragsdurchlauf liegen quasi in Echtzeit vor. Die Einbindung der am Produktionsprozess beteiligten Personen erfolgt über das Push-Prinzip.

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Papierlose Fertigung

Ziel der digitalen Fabrik ist die Abbildung einer losorientierten Produktion von Se-rienprodukten bis hin zur kundenindividuellen Produktion in Stückzahl Eins. Angestrebt wird eine papierlose Fertigung, in der die Komponenten der technischen Infrastruktur bidirektional miteinander vernetzt beziehungsweise integriert werden. Bestände und Durchlaufzeiten sollen durch automatisierte Produktions-, Logistik- und Kommunikationsprozesse reduziert werden. Ein digitales Störmanagement, das ereignisgesteuert automatisiert Prozesse anstößt, soll Ausfallzeiten reduzieren helfen. „Industrie 4.0 bedeutet für uns Flexibilisierung und Automatisierung und das so prozesssicher wie möglich“, erläutert Moritz Heide, Gruppenleiter Production IT Design. Der Saarbrücker Softwarepartner bringt bei der Digitalisierung der Fabrik eigene Lösungen ein, die er in das führende SAP ERP-System einbettet, um etwa Prozesse zu integrieren und zu visualisieren. Zum Einsatz kommt zudem die Orbis Multi-Process Suite, die der Automatisierung von Prozessen dient. Mit dem Tool lassen sich Maschinen und Geräte bidirektional in den SAP-Prozessen verankern. Unterbrechungen, zum Beispiel bei handschriftlicher Datenerfassung, werden im Projekt durch einen automatisierten Informationsaustausch ersetzt. Damit wird aus der bisher manuellen, schrittweisen Prozessbearbeitung eine durchgängig integrierte Prozesskette. Die Suite ist als integraler Bestandteil der Orbis-Lösungen für Shop Floor und Logistik auf kein Einsatzgebiet beschränkt.

Qualität und Wartung

Um den Shop Floor mit dem Geschäftssystem durchgängig zu verbinden, sollte im Projekt die technische Infrastruktur standardisiert angesprochen werden. So können quasi nebenbei auch zukünftig zum Beispiel Maschinen und Systeme in kurzer Zeit und mit überschaubarem Aufwand integriert werden. Auch der Wartungsaufwand soll dadurch sinken.

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Norbert Ruppik ist Projektleiter IT bei Rittal: „Zum ersten Mal schaffen wir mit der IT hier eine vollständige vertikale Integration vom ERP-System bis zur SPS an der Maschine.“ (Bild: Orbis AG)

Eventorientierte Produktion

Das MES hilft Rittal bei der regelkreisbasierten Prozessautomation. Zum Beispiel wird die Nachschubsteuerung für Werkzeuge und Produktionsmaterial über autarke Regelkreise automatisch abgewickelt. Dazu wird in Orbis MES die reale Produktionsstruktur virtuell abgebildet. Geht nun der Materialvorrat zur Neige, wird automatisch eine Nachschubsteuerung vom System initiiert. Über Regelkreise wie diese lässt sich auch ein Ausnahme- und Störungsmanagement umsetzen, bei dem ereignisabhängig Prozesse automatisch angestoßen werden. Beispielsweise können Störungen nach dem Push-Prinzip an zuständige Mitarbeiter weitergeleitet werden. Manuelle Eingriffe in den Produktionsablauf sind so nur noch im Störfall erforderlich. Bei Überschreitung von Grenzwerten wird automatisch ein Alarm ausgelöst, der die Bestellung von Ersatzteilen sowie einen Instandhaltungs- beziehungsweise Qualitätsmanagementauftrag anstößt und den Mitarbeiter über die anstehende Reparatur informiert. Diese Abläufe erleichtern die Produktionsplanung deutlich. Diese erfolgt im neuen Werk nicht mehr in Produktionstagen, sondern sekundengenau.

Pilotprojekt One-Piece-Flow

Im Rahmen eines Pilotprojektes hat das Saarbrücker IT-Unternehmen bei Rittal in Haiger bereits einen One-Piece-Flow-Prozess implementiert, der in die Business-Anwendung integriert ist. Hier erfolgt die Erfassung eines Kundenauftrages einschließlich Sondermodifikationen grafisch unterstützt in Kommunikation mit den Softwares von Eplan und Cideon, beides Unternehmen der Friedhelm Loh-Gruppe, sowie der Datenübergabe an das SAP ERP-System. Zeichnung und NC-Programm werden automatisch generiert und an das MES übertragen. Damit steuert das System einen Laser-Roboter an, der die Gehäuse bearbeitet. Diese Durchgängigkeit stellt die Basis für die Individualisierung der Produkte bis hin zur Losgröße 1 dar.

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