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Mobiles Fertigungsmanagement

Neue Anforderungen an die produktionsnahe IT

Zukunftsweisende Produktionsstrategien mit dem Fokus auf dezentralen Fertigungsprozessen generieren neue Anforderungen an die Fertigungs-IT. Nicht zuletzt die Ausrichtung hin zur Industrie 4.0 bedingt, dass bestehende Konzepte und Standards erweitert werden müssen. Das gilt für das flexible Zusammenspiel der Systemkomponenten genauso wie für den mobilen Einsatz produktionsnaher IT-Lösungen.

Auch wenn sich aktuell der Trend nach mehr Dezentralität in der Produktion andeutet, zegt die Erfahrung, dass die Vorzüge einer zentralen Instanz zur Koordinierung nicht von der Hand zu weisen sind. So profitieren beispielsweise Manufacturing-Execution-Systeme (MES) von einer hohen Erfassungsdichte und einer Vielzahl von Sensoren in der Fertigung. Aber erst wenn diese Informationen in einer zentralen Datenbank geführt werden, ergibt sich ein Echtzeit-Gesamtbild der Fertigung, das als Grundlage für Entscheidungen und die Optimierung der Fertigungsprozesse dienen kann. Da MES Daten zentral vorhalten, können Informationen schnell verarbeitet werden, ohne mehrere Datenquellen anzufragen.


Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kletti Geschäftsführer und Gesellschafter der MPDV Mikrolab GmbH in Mosbach sowie Vorsitzender des MES D.A.CH. e.V.

Wenn nun das MES autonomen Cyber-Physical Systems (CPS) die Gesamtheit der Daten zur Verfügung stellt, kann neben den Kontrollaufgaben des Menschen auch die Kommunikation im System effizienter ablaufen. Damit produktionsnahe IT den Anforderungen von Industrie 4.0 gerecht wird, ist jedoch eine Vielzahl neuer Fähigkeiten im Sinne eines ‚MES 4.0‘ erforderlich. Vornan steht die Verknüpfung von Daten über die Bereiche Fertigung, Qualität und Personal hinweg. So können Auswertungen erzeugt werden, aus denen etwa ersichtlich ist, welcher Artikel auf welcher Maschine mit welchem Werkzeug bei Verwendung welcher Rohstoffchargen von welchen Mitarbeitern gefertigt wurde – und mit welcher Qualität.

Ein Unternehmen kann effizienter agieren, wenn aussagekräftige Informationen so korreliert werden. Auch die dezentrale Speicherung von Daten – beispielsweise auf RFID-Tags – ist so realisierbar. Bei der Ressourcenplanung mittels MES können somit Fertigungsaufträgen Personal, Werkzeuge und auch Prüfaufträge ‚beigestellt‘ werden um sicherzustellen, dass die Ressourcen rechtzeitig verfügbar sind.

Unternehmensübergreifendes Informationsmanagement

Es steht zu erwarten, dass Kunden in Zukunft stärker auf die Produktionsprozesse ihrer Lieferanten Einfluss nehmen wollen. Ein typisches Beispiel hierfür sind Automobilhersteller, die bei Zulieferern Serienaufträge, belegte Maschinen und Werkzeuge überwachen wollen. Dieser Zugriff auf fertigungsrelevante Informationen kann entweder über einen Client beim Kunden, der direkten Zugriff auf das Produktionssystem des Lieferanten hat, oder ein gesichertes Kundenportal im Internet erfolgen. Gegebenenfalls kann es notwendig werden, dass die MES von Lieferanten und Kunden bidirektional miteinander kommunizieren und damit den Umweg über die ERP-Ebene vermeiden.

Höhere Flexibilität durch mobilen Systemeinsatz

Durch die Dezentralisierung von Prozessen in der Fertigung müssen auch die Mitarbeiter flexibler agieren. Vier Beispiele zeigen entsprechende Anwendungen im Produktionsumfeld für mobile Endgeräte:

  • ‚Smarte‘ Instandhaltung – Über eine Meldung auf dem Smartphone wird ein Instandhalter über eine Maschinenstörung informiert. Mit dem gleichen Gerät kann der Mitarbeiter sofort Informationen zur betroffenen Maschine einsehen. Als nächstes generiert er online einen Instandhaltungsauftrag. An der Maschine angekommen dokumentiert er Problempunkte per Smartphone-Kamera. Die Bilder werden dem Instandhaltungsauftrag und der Maschinenhistorie zugeordnet. Genauso kann der Instandhalter auf Basis von historischen Daten entscheiden, welche Maßnahmen ergriffen werden müssen. Nach getaner Arbeit meldet er den Instandhaltungsauftrag ab, speichert damit die erfassten Daten – und das alles direkt an der Maschine.
  • Kennzahlenbasiertes Qualitätsmanagement – Bei seinem Rundgang durch die Produktion bekommt der Fertigungsleiter die Nachricht, dass die Ausschussquote angestiegen ist. Mit seinem Tablet-PC kann er feststellen, wo der Grund für die Verschlechterung zu suchen ist und Kontakt mit den Verantwortlichen aufnehmen. Diese klären vor Ort, worauf die hohen Ausschusszahlen zurückzuführen sind. Gleichzeitig kann der QS-Beauftragte ebenfalls per Tablet-PC Prüfplan und Prüfergebnisse der letzten Tage ansehen. Gemeinsam wird dann vor Ort eine Lösung für das Problem gefunden.
  • Traceability – Eine flexible Fertigung profitiert auch davon, dass Lagerprozesse auf ein Minimum beschränkt sind und anstelle zentraler Läger mit ‚Work-in-progress‘-Beständen (WIP) in der Fertigung gearbeitet wird. Dabei entstehen jedoch Halbfertigprodukte, die zwischen Bearbeitungsschritten ‚gelagert‘ werden und nicht ohne weiteres identifizierbar sind. Die Smartphone-Kamera eröffnet hier die Möglichkeit, Halb- oder Fertigprodukte über Identträger zu ’scannen‘, um das Material mit einer mobilen MES-Lösung Aufträgen, Kunden und Chargen zuzuordnen sowie weitere Informationen abzurufen.
  • Mobiles Fertigungsmonitoring – Zu den eher trivialen Möglichkeiten mobiler Clients zählt die ortsunabhängige Verfügbarkeit von Fertigungsdaten. So kann sich ein Meister oder Schichtführer jederzeit über den Status der Aufträge in seinem Verantwortungsbereich informieren. Auch in Bezug auf die Erreichbarkeit der Mitarbeiter ergeben sich neue Möglichkeiten. Ein Blick auf die Liste der zur Zeit anwesenden Mitarbeiter, die auf dem Mobilgerät angezeigt wird, vereinfacht die Kommunikation und reduziert vermeidbare Wartezeiten.

Einige der genannten Themen sind bereits heute in MES umsetzbar oder in Ansätzen realisiert. Allerdings ist der Aufwand, der betrieben werden muss, um den geschilderten ganzheitlichen Anspruch zu erfüllen, noch sehr hoch. Zukünftige Technologien werden die heutigen MES-Lösungen aber noch ’smarter‘ und flexibler machen.

 

Grundlagenwissen: Industrie 4.0




Bild: MPDV

Der Name des Konzepts ‚Industrie 4.0‘ leitet sich aus vier Meilensteinen der Industrialisierung her: der Dampfmaschine, dem Förderband, der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) und schließlich den Cyber-Physical Systems (CPS). Unter CPS versteht man vernetzte Systeme, die autonom handeln. Das umfasst intelligente Werkstücke, die durch Kommunikation mit Maschinen und Systemen selbstständig den optimalen Weg durch die Fertigung finden. Der Mensch greift nur bei Bedarf ein. Zur Verarbeitung der dabei entstehenden Daten sieht Industrie 4.0 zum Beispiel IT-Lösungen aus der Cloud vor. Auch hier steht Dezentralisierung im Vordergrund. Mit MES 4.0 gibt MPDV Antworten auf zentrale Fragen von Industrie 4.0.

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Neue Anforderungen an die produktionsnahe IT
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kletti Geschäftsführer und Gesellschafter der MPDV Mikrolab GmbH in Mosbach sowie Vorsitzender des MES D.A.CH. e.V.



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