Bausteine für die moderne Fertigungs-IT: Smart Factory Elements

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print

Die Anforderungen an die Produktion sind gewachsen, zum Beispiel hohe Variantenvielfalt, kurze Lieferfristen, schnelle Prozessanpassungen oder kleinere Losgrößen bis zu Losgröße 1. Das führt zu einer gestiegenen Komplexität. In Zeiten von Industrie 4.0 ist das ganz klar ein Fall für die Smart Factory – und diese wiederum benötigt bestimmte Prozesse und Funktionen, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden: die Smart Factory Elements. 

beschnitt2_rz_it-production_gfx_sfe_175mm_rgb

Die Anforderungen an die Produktion sind gewachsen, zum Beispiel hohe Variantenvielfalt, kurze Lieferfristen, schnelle Prozessanpassungen oder kleinere Losgrößen bis zu Losgröße 1. Das führt zu einer gestiegenen Komplexität. In Zeiten von Industrie 4.0 ist das ganz klar ein Fall für die Smart Factory – und diese wiederum benötigt bestimmte Prozesse und Funktionen, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden: die Smart Factory Elements.

Bis heute sind Manufacturing-Execution-Systeme (MES) das Maß aller Dinge, wenn es darum geht, effizient zu produzieren und für Transparenz im Shopfloor zu sorgen. Mit Blick auf die Smart Factory brauchen jedoch moderne Fertigungsunternehmen mehr als was heutige MES bieten können. Dabei ist die aufgabenorientierte Sichtweise der VDI-Richtlinie 5600 auch heute noch dazu geeignet, den IT-Bedarf der Produktion zu erfassen und mit entsprechenden Anwendungen zu hinterlegen. Die Smart Factory Elements von MPDV Mikrolab erweitern diese aufgabenorientierte Sichtweise auf die Fertigungs-IT und bilden gleichzeitig auch neue Anforderungen an die Smart Factory ab. Basieren auf einer langjährigen Markterfahrung werden fünf Elemente vorgestellt: Planning & Scheduling, Execution, Analytics, Prediction und Industrial Internet of Things (IIoT). Diese Smart Factory Elements lassen die Vision von Industrie 4.0 Realität werden und versetzen Fertigungsunternehmen in die Lage, auch unter komplexen Rahmenbedingungen wettbewerbsfähig zu produzieren.

Smart Factory Elements im Regelkreis

Der Regelkreis der Smart Factory Elements sieht vor, dass auf Basis von Vorgaben unterschiedlicher Quellen die Fertigung geplant (Planning & Scheduling) und diese Planung dann umgesetzt beziehungsweise ausgeführt (Execution) wird. Die dabei erfassten Daten werden analysiert (Analytics), um daraus unter anderem Vorhersagen abzuleiten (Prediction), die zusammen mit anderen Erkenntnissen wiederum in die Planung einfließen können. Das Industrial Internet of Things (IIoT) unterstützt diesen Kreislauf durch die Erfassung und Bereitstellung von Daten. Einen Teil dieser Aufgaben lässt sich sehr gut mit einem MES abbilden – für andere sollen sukzessive neue Produkte auf den Markt kommen.

Praxisnahes Szenario

Ein mit praxisnahen Beispielen angereichertes Szenario soll dies näher erläutern: Zunächst werden im Element „Planning & Scheduling“ mehrere Fertigungsaufträge aus dem überlagerten ERP-System übernommen und zusammen mit Ergebnissen aus den Elementen „Analytics“ und „Prediction“ in geeignete Planungstools geladen. Beispielsweise kommen aus „Analytics“ die Erkenntnisse, dass sich Artikel A auf Maschine 1 um 30 Prozent effizienter fertigen lässt als auf Maschine 2 und aus „Prediction“ die Vorhersage, dass Maschine 3 mit einer Wahrscheinlichkeit von 75 Prozent in den nächsten drei Tagen wegen abgenutzter Kugellager ausfallen wird. Also beschließt der Mitarbeiter in der Arbeitsvorbereitung, die übernommenen Aufträge für Artikel A auf Maschine 1 einzuplanen und alle anderen auf die verbleibenden Maschinen zu verteilen. Gleichzeitig setzt er für Maschine 3 eine Wartung für übermorgen an, um die Kugellager zu überprüfen und gegebenenfalls auszutauschen. Im Qualitätsmanagement wurde bereits vor einiger Zeit festgelegt, dass bei allen Artikeln jedes fünfhundertste Stück einer Prüfung unterzogen werden soll, bei der man diverse Abmessungen überprüfen muss.
Diese Planungen gehen dann zum nächsten Element: „Execution“. Die Werker an den Maschinen sehen die anstehenden Aufträge und melden diese an, sobald der jeweils vorangehende Auftrag beendet ist. Gleichzeitig wird jeweils ein Prüfauftrag angemeldet. Es werden nun kontinuierlich aktuelle Kennzahlen sowie der Auftragsfortschritt angezeigt. Nach den ersten 500 Stück wird der Werker auf die anstehende Prüfung hingewiesen. Er entnimmt das entsprechende Teil und prüft die vorgegebenen Merkmale mit einem digital angebundenen Messschieber. Das System erfasst sowohl die laufenden Produktionsdaten als auch die Ergebnisse der Qualitätsprüfungen über das „IIoT“. Weichen die gemessenen Werte zu stark von den Sollvorgaben ab, wird die Produktion sofort gestoppt und ein Einrichter benachrichtigt, um die Einstellungen der betroffenen Maschine zu prüfen und gegebenenfalls zu justieren. Sobald ein Auftrag abgeschlossen ist, lässt sich der nächste anmelden. Am zweiten Tag kommt ein Mitarbeiter der Instandhaltung und kümmert sich um die angesetzte Wartung an Maschine 3. Hierbei erfasst er seine Arbeitszeiten manuell mit einer App auf seinem Smartphone.

Überblick über Produktivität und Ausschussrate

Im Meisterbüro nutzt der Schichtleiter „Analytics“, um sich einen Überblick über Produktivität und Ausschussrate der aktuellen Schicht zu informieren. Gleichzeitig analysiert der Meister die Maschinenstörungen der letzten Tage und korreliert diese mit erfassten Prozess- und Qualitätsdaten. Dabei findet er heraus, dass auch Maschine 5 geeignet ist, um den Artikel A mit hoher Effizienz zu fertigen. Diese Erkenntnis spielt er an „Planning & Scheduling“ zurück. Fallen bei diesen Analysen Zusammenhänge auf, die eine umgehendes Eingreifen erfordern, werden diese unmittelbar an „Execution“ weitergeleitet.

Wahrscheinlichkeit für Maschinenstörungen berechnen

„Prediction“ arbeitet ebenfalls mit den in „Execution“ erfassten Daten und berechnet fortlaufend die Wahrscheinlichkeit für Maschinenstörungen. Diese Erkenntnisse übermittelt das System ebenfalls an „Planning & Scheduling“, um rechtzeitig Wartungen der entsprechenden Maschinen und Werkzeuge einzuplanen. Zudem nutzt das Unternehmen die neue Anwendung Predictive Quality. Die erfassten Prozesswerte bei der Herstellung von Artikel A bilden dabei die Basis für die Vorhersage der Qualität eines jeden einzelnen Teils. Wird ein Teil mit hoher Wahrscheinlichkeit als Gutstück vorhergesagt, landet dieses in der Kiste für den nächsten Arbeitsschritt. Teile, die als Ausschuss vorhergesagt werden, kommen sofort in die Recycling Box. Alle anderen Teile unterzieht man einer zusätzlichen Sichtprüfung und ordnet sie als Gutstück oder Ausschuss ein. Die Ergebnisse aus „Prediction“ fließen dabei direkt zu „Execution“.
Damit das alles funktioniert, sorgt „IIoT“ für die Anbindung der Maschinen, stellt Eingabemasken für die Werker zur Verfügung und übermittelt alle benötigten Dokumente und Einstelldaten in den Shopfloor.

Ausblick

Auch wenn viele der genannten Beispiele trivial erscheinen, so führt deren Abbildung mit den Smart Factory Elements dazu, dass die Vernetzung der Anwendungen und Verzahnung der Abläufe zunimmt und die neue Sichtweise für mehr Transparenz und Effizienz im Shopfloor sorgt. Der Funktionsumfang eines heutigen MES-Systems deckt bereits einen Teil der Anwendungen ab, die hier genannt wurden. Insbesondere für „Analytics“ und „Prediction“ braucht es jedoch auch neue Methoden und Tools wie Predictive Quality, um aus den vorhandenen Daten weitere Erkenntnisse und Vorhersagen zu generieren. Die Smart Factory Elements decken also mehr ab als ein klassisches MES. Gleichzeitig zeigt sich, dass ein echter Mehrwert nur durch Anwendungen entstehen kann und die blanke Technologie dabei oftmals in den Hintergrund rückt. Deshalb steht auch in Zeiten von Industrie 4.0 weiterhin die eigentliche Aufgabe der Fertigungs-IT im Fokus.

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on xing
XING
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
E-Mail
Share on print
Drucken

Ihre Meinung zum Artikel

avatar
  Abonnieren  
Benachrichtige mich bei

Andere Leser haben sich auch für die folgenden Artikel interessiert

Der neue integrierte Laserscanner RS3 erfasst detailreichere 3D-Punktwolken in wesentlich kürzerer Zeit: Hexagon Metrology hat die Markteinführung des RS3 angekündigt, ein Upgrade-Paket, mit dem eine erhebliche Leistungssteigerung des ROMER Absolute Arms mit integriertem Laserscanner erreicht werden kann.
Werbung

Top Jobs

Es wurden keine Jobangebote gefunden
Werbung

Redaktionsbrief

Tragen Sie sich zu unserem Redaktions-Newsletter ein, um auf dem Laufenden zu bleiben.

Werbung

Aktuelle Ausgabe

Topthema: Auf dem Weg zur smarten industriellen Produktion

Einsatz der additiven Fertigung im produzierenden Gewerbe

Mehr erfahren

Entdecken Sie weitere Magazine

Schön, dass Sie sich auch für weitere Fachmagazine unseres Verlages interessieren.

Unsere Fachtitel beleuchten viele Aspekte der Digitalen Transformation entlang der Wertschöpfungskette und sprechen damit unterschiedliche Leserzielgruppen an.