Computer Aided Quality

Integrierte Qualitätssicherung in der Metallumformung

Schon seit 2004 steuert die Heinrich Huhn GmbH ihr Werk mit einem Manufacturing Execution System. Die darin integrierten CAQ-Module helfen seit einiger Zeit, Qualitätsziele zu erreichen und dabei wirtschaftlich zu bleiben.

Bild: MPDV Mikrolab GmbH

Das Traditionsunternehmen Heinrich Huhn GmbH + Co. KG ist in der Region Südwestfalen beheimatet und in der Welt der Metallumformung zu Hause. Das familiengeführte Unternehmen hat den Wandel vom metallverarbeitenden Unternehmen zu einem führenden Hersteller von Metallformteilen und komplexen Baugruppen primär für die Automobilindustrie durchlaufen. Auf der Grundlage unterschiedlicher Fertigungsverfahren ist der Metallverarbeiter ständig auf der Suche nach innovativen Lösungen. Von der Entwicklung bis zur Serienproduktion wird die gesamte Prozesskette abgebildet. Aktuell beschäftigt Heinrich Huhn über 450 gut ausgebildete Mitarbeiter an zwei Standorten in Deutschland und der Slowakei.

Digitales Werk seit 2004

Heinrich Huhn suchte bereits im Jahr 2004 nach einem Manufacturing Execution System (MES), um sowohl die Transparenz im Shop Floor als auch die Qualität sicherzustellen. Die damalige Entscheidung für das MES Hydra von MPDV gründeten auf dem Funktionsumfang und der Möglichkeit, einerseits auf einen breiten Software-Standard zuzugreifen aber andererseits eigene Anpassungen vorzunehmen. Zwischenzeitlich wurden rund 20 Transferpressen, Stanzautomaten sowie Montage- und Schweißanlagen mittels Schnittstelle an Hydra angekoppelt. Im Jahr 2012 entschied sich Heinrich Huhn dafür, das bisher genutzte System für Qualitätssicherung ebenfalls abzulösen und die Funktionen ins MES zu integrieren. Dabei stand der Konsolidierungsgedanke im Vordergrund: Die Bedienung für die Mitarbeiter im Shop Floor beziehungsweise im Qualitätswesen sollte vereinfacht werden, ohne zusätzliche Hardware für ein separates CAQ-System beschaffen zu müssen. Die Integration von CAQ in das MES, welches auch Maschinen und Aufträge verwaltet beziehungsweise überwacht, bringt Heinrich Huhn zudem den Vorteil, dass die Prüfungen immer gemäß der festgelegten Fälligkeit durchgeführt werden – ohne dass sich die Mitarbeiter explizit um die Fälligkeit kümmern müssen. Um eine redundante Datenhaltung zu vermeiden, wurde eine standardisiere Schnittstelle zwischen dem übergelagerten ERP-System von SAP und dem MES eingerichtet. Darüber werden sowohl Stammdaten als auch Aufträge an die produktionsnahe Anwendung übermittelt. In der Gegenrichtung werden erfasste Betriebs- und Maschinendaten und Verwendungsentscheide an SAP zurückgemeldet.

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Modul Fertigungsprüfung

Im MES-Modul Fertigungsprüfung legt der Qualitätsplaner zusammen mit dem Entwickler für jeden zu fertigenden Artikeltyp fest, welche Merkmale geprüft werden müssen und zu welchen Ereignissen beziehungsweise in welchen Intervallen Prüfungen stattfinden sollen. In der Regel findet bei Heinrich Huhn am Anfang eines Arbeitsgangs eine Freigabeprüfung statt, außerdem nach jedem Wechsel des Eingangsmaterials. Sowohl die artikeltypspezifischen Merkmale als auch deren Prüffälligkeit werden im Prüfplan hinterlegt. Dabei orientiert sich der Prüfplan am Fertigungsablauf. So zeigt Hydra beim Anmelden des entsprechenden Arbeitsgangs auch fällige Prüfungen am Shop Floor-Terminal an. Auch nach definierten Störungen der Maschine ist eine Prüfung fällig. Diese wird durch den Wechsel des Maschinenstatus auf ‘Produktion’ ausgelöst. An Montageanlagen und insbesondere bei größeren Stückzahlen orientiert sich die Prüffälligkeit auch an der bisher gefertigten Menge, die das MES automatisch aus den erfassten Maschinentakten berechnet. Heinrich Huhn unterscheidet grundsätzlich zwei Arten von Qualitätsprüfungen: die einfache Werkerselbstprüfung direkt an der Maschine und die aufwendige Vermessung des Prüflings in einer 3D-Messmaschine. Prüfungen direkt an der Maschine werden vom angemeldeten Maschinenführer durchgeführt – beispielsweise überprüft dieser den Durchmesser einer Bohrung oder prüft das Bauteil mit einer Lehre. Die dabei erfassten Messwerte trägt der Werker im Hydra Shopfloor Client ein. Für aufwendigere Vermessungen erstellt Hydra zur Prüffälligkeit lediglich einen Prüfpunkt im Shop Floor und veranlasst, dass eine Probe gezogen wird. Mit der generierten Proben-ID wird das betreffende Werkstück gekennzeichnet und an das Qualitätslabor weitergeleitet. Dort kann anhand der ID der zugehörige Prüfpunkt aufgerufen werden, um die anstehende Prüfung zu starten. Hierfür sind DEA 3D-Messmaschinen von Hexagon an die Werks-IT gekoppelt. Sie liefern die erfassten Messergebnisse direkt als Protokoll für die spätere Auswertung der einzelnen Messwerte in das MES. Aufgrund der flexiblen Prüfplanung in Hydra können sowohl unterschiedliche Merkmale als auch verschiedene Prüffälligkeiten konfiguriert werden. Beispielsweise wird an Montageanlagen alle 4000 Stück eine Werkerselbstprüfung fällig und alle 8000 Stück eine Probe für das Qualitätslabor gezogen. Um sämtliche Prüfmittel und Messmaschinen zu überwachen und regelmäßig zu kalibrieren, nutzt Heinrich Huhn die Prüfmittelverwaltung der MES-Lösung.

Kontrollen am Wareneingang

Im Wareneingang wird das ankommende Rohmaterial – meist Coils aus Aluminium oder Stahl – mit dem SAP-System erfasst. Dabei wird über eine Schnittstelle auch Hydra über den Warenzugang informiert. Dies löst das MES die Fälligkeit einer Wareneingangsprüfung aus. Hier werden sowohl einfache Prüfungen vor Ort durchgeführt als auch eine Probe ins Qualitätslabor geschickt. Dabei wird sowohl die Materialcharge als auch die eindeutige Proben-ID auf dem Prüfling vermerkt. Die Abarbeitung der Prüfungen im Qualitätslabor verlaufen äquivalent zur Fertigungsprüfung. Um Ressourcen im Wareneingang zu sparen, setzt Heinrich Huhn auf eine branchentypische Dynamisierung der Prüfschärfe. Es werden sowohl die im Wareneingang selbst erfassten Messergebnisse als auch die Ergebnisse des zentralen Qualitätslabors berücksichtigt. Sind mehrere Teile nacheinander in Ordnung, sinkt die Prüfschärfe. Sobald ein Fehler auftritt, wird automatisch wieder zur normalen Prüfschärfe gewechselt. Treten weitere Fehler auf, wird die Prüfschärfe noch weiter erhöht.

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Dokumente und Auswertungen

Während der Prüfungen greifen insbesondere die Mitarbeiter des Qualitätslabors sowohl auf Dokumente wie Prüfanweisungen, vorliegende Mängelreporte und Zeichnungen als auch auf die vom MES online zur Verfügung gestellten Regelkarten zu. Dafür können Dokumente aller Art mit Prüfpunkten und zu prüfenden Merkmalen verknüpft werden. Eine Besonderheit beim Produzenten besteht in der Erstellung von Prüfzertifikaten, auf denen sowohl die Messergebnisse als auch über einen definierten Zeitraum erfasste Minimal- und Maximalwerte aufgeführt sind. Diese Daten stehen ebenfalls auf Werksebene zur Verfügung, was automatisierte Report zu generieren erlaubt. Ein Teil der erfassten Daten werden mit Standardexportschnittstelle auch an das externe Analyse-Tool QS-Stat übermittelt und dort weiter ausgewertet. Im Jahr 2016 führte Heinrich Huhn in kurzer Zeit einen Versionswechsel auf Hydra 8 durch. Zudem erweitert der Fertiger den Umfang seiner MES-Installation aktuell um das integrierte Modul Reklamationsmanagement. Damit soll die direkte Abwicklung von internen und externen Lieferanten vereinfacht und automatisiert werden.

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