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MES-Software als Werkerassistenz-System

Weil Menschen keine OPC-Schnittstelle haben

In ihrer Beschaffenheit sind Manufacturing Execution Systems die wohl beste Plattform, um auch die Handmontage digital abzubilden. Doch wie sehen Lösungskonzepte aus, die neben Fertigungsanlagen, Maschinen und Robotern auch Menschen miteinbeziehen?

Bild: ©Ingo Bartussek/stock.adobe.com

Bild: ©Ingo Bartussek/stock.adobe.com

Durch die Automatisierung von Produktionslinien, den Einsatz Fahrerloser Transportsysteme (FTS) und IoT-Plattformen zur Maschinenanbindung lassen sich enorme wirtschaftliche Potenziale zur Performance-Steigerung heben. Doch es gibt auch Unternehmen, die nicht jeden Teilprozess ihrer Wertschöpfung automatisieren können – etwa in der noch immer weit verbreiteten Handmontage. Damit dieser Wertschöpfungsbereich nicht zum Bremsklotz der Digitalisierung wird, stehen Betriebe vor der Aufgabe, dieses papierlastige Fertigungsverfahren zu industrialisieren. Der Begriff ‘systemgestützte Werkerführung’ ist nicht neu. Der IT-Markt bietet unterschiedliche Spezialsysteme, die für gezielte Abläufe und Branchen durchdachte Lösungen zur Prozessbeschleunigung und -absicherung bieten. Wer die Wertschöpfung und die umgebenden Produktionsdisziplinen einbeziehen will, findet nicht mehr viele geeignete Systeme. Doch Analysen zur Performancesteigerung oder Verkürzung von Durchlaufzeiten benötigen den Blick über den Tellerrand hinaus, angefangen beim Wareneingang über die Teilefertigung und automatisierten Montagen bis hin zur Handmontage und Auslieferung.

Der blinde Fleck im Mastermind

Manufacturing-Execution-Systeme (MES) bilden heute das Rückgrat der wohl meisten Industrie 4.0-Vorhaben. Durch ihre integrierte Datenbasis liefern sie Produkt- und Prozessdaten für die Automatisierung an den Produktionslinien, der Beschleunigung von Prozessketten und den Aufbau selbstlernender Systeme und agiler Prüfmethoden. Doch ein Großteil der MES-Anwendungen konzentrieren sich auf Produktionsverfahren einer automatisierten und teilautomatisierten Welt. In der Handmontage arbeiten die Mitarbeiter wieder mit papierbasierten Produktionsdossiers. Menschen haben eben keine OPC UA-Schnittstellen, die sich ans IIoT andocken lassen. CAQ-Systeme sind ebenfalls überfordert, da sie zur Produktionswelt und deren Auftragsstrukturen, Stücklisten oder Verbaunachweisen oft keine Berührungspunkte haben.

Zwei Welten verschmelzen

Dennoch sind MES-Systeme durch ihre prozessorientierte Datenintelligenz prädestiniert für die Digitalisierung von Handmontage-Prozessen. Sowohl die Montageanleitungen als auch die Aufgaben rund um die fertigungsbegleitenden Qualitätsprüfungen lassen sich zu einem IT-gestützten Ablauf verbinden. Das Manufacturing Execution System kann Anwender Schritt für Schritt durch die Aufgaben leiten, indem es Informationen auf individuellen Arbeitsmasken zur Verfügung stellt. Dazu gehören Montageanleitungen für jeden Arbeitsschritt sowie begleitende Dokumente, Stücklisten, Bilder und Videos. Hinzu kommt die punktgenaue Bereitstellung der zugehörenden Prüfungen und Funktionen zur historienfesten Qualitäts- und Produktionsdatenerfassung. Auf diese Weise wäre sichergestellt, dass alle Produktions- und Prüftätigkeiten vorgabenkonform und effizient erfolgen, was die Prozesssicherheit und -stabilität erhöht. Gleichzeitig ließe sich die Integration von Messsystemen und betriebswirtschaftlichen Anwendungen vereinfachen. Auch die Rückverfolgbarkeit wäre hergestellt und dokumentiert.

Säulen der digitalen Handmontage

Die folgenden sechs Grundsätze fassen den Bedarf der meisten Fertigungsbetriebe zusammen, nach denen sich die Prozessen in der Handmontage digital sinnvoll abbilden ließen.

Schluss mit Papier – In fast allen Analysephasen kämpfen Unternehmen mit der Erstellung, Verwaltung und Verteilung der Montageunterlagen. Deshalb ist der gesetzeskonforme Aufbau einer elektronischen Geräteakte sowie die lückenlose Rückverfolgbarkeit das zentrale Ziel aller Bemühungen.

Maßgeschneiderte Abläufe – Eine weiterer Bedarf zeigt sich bei der Gestaltung und Abarbeitung der Montageanleitungen – etwa bei der Umsetzung hoher Produktvielfalt oder der Abbildung von Produktvarianten. Schließlich sollen die MES-generierten Arbeits- und Prüfpläne die gleiche Möglichkeit zur Individualisierung bieten, wie es die manuelle Gestaltung bis dato erlaubt.

Validierung – Ein dritter Aspekt liegt in der Validierungsfähigkeit des Systems. Werden Papierprozesse abgeschafft, muss die papierlose Dokumentation nach gewissen Regeln erfolgen – sei es durch ein Audit-Trail, die elektronische Signatur oder das Release Management.

Individualisierung – Darüber hinaus muss eine MES-gestützte Werkerführung so konzipiert sein, dass Anforderungen zur Prozessoptimierung und -individualisierung abgebildet werden können.

Integration in den Gesamtprozess – Für einen MES-Kenner durchaus üblich ist die Notwendigkeit der Integration in den Gesamtprozess. Denn jenseits der Ablösung von Papier, profitiert eine digitalisierte Werkerführung nur dann vollständig von den Möglichkeiten der Automatisierung und Vernetzung, wenn sie in die umgebenden Prozesse eingebettet ist, etwa bei der Anbindung Fahrerloser Transport Systeme oder der Datenkommunikation mit dem ERP-System.

Ergonomie – Besonders wichtig ist die Bedienbarkeit der gewählten Systems sowie die Unterstützung von Erfassungstypen wie Peripheriegeräte oder Handeingabe.

 (Bild: Carl Zeiss MES Solutions GmbH)

(Bild: Carl Zeiss MES Solutions GmbH)

Aus Sicht der Nutzer

Aus Sicht der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter können Werkerführungen bei vier Kernaufgaben unterstützen:

Mitarbeiterinformation – Bilder, Texte und sonstige Hinweise, die bislang in Dokumenten und PDF-Dateien verwaltet wurden, werden in der Montageanleitung abgebildet und führen durch den Prozess.

Führung und Plausibilisierung – Alle Eingaben werden plausibilisiert, um die geforderte Datenqualität (Richtigkeit, Vollständigkeit) sicherzustellen.

Nachweis und Dokumentation – Das MES soll die vollständige Online-Dokumentation von Daten zur Freigabe und Auslieferung als Basis der Prozessabsicherung absichern helfen.

Integration in den Gesamtkontext – Das im Zusammenspiel mit den umgebenden IT- und Logistik-Systemen enstehen verschafft Transparenz und hohe Effizienz in der Produktion.

Warum sich der Wechsel lohnt

Die Erwartungen an die Umstellung auf digitale Prozesse in der Handmontage unterscheiden sich  je nach Unternehmensgröße und Branche teils beträchtlich. Und auch in den verschiedenen Abteilungen einer Firmen werden unterschiedliche Effekte angestrebt: Im globalen Kontext ist eher die Prozesssicherheit von Interesse, die sich herstellen lässt. International agierende Fertigungsunternehmen sehen in der Plausibilisierung besondere Vorteile, wenn etwa Qualitätsstandards standortübergreifend sicherzustellen sind. Für Produktionsverantwortliche ist oft die Verfügbarkeit der Qualitäts- und Produktionsdaten im Tagesgeschehen ausschlaggebend. Verbaunachweise, Kennzahlen (OEE) und Qualitätsauswertungen über Messwerte erleichtern die Prozesstransparenz und zeitnahe Prozesssteuerung. Vor allem aber der sinkende Aufwand im Dokumentationsprozess ist ein wichtiger betriebswirtschaftlicher Faktor. Der Aufwand für Ausdruck, Ausgabe, Ablage, Archivierung etc. von begleitenden Dokumenten kann über eine prozessorientierte Werkerführung dramatisch reduziert werden. Noch einmal den gleichen Effekt bringt die Integration der Systeme. Angebundene ERP- und Messsysteme machen den manuellen und oft fehlerbehafteten Buchungen sowie Eingaben vielerorts endgültig den Garaus.


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