Innerbetrieblicher Datenaustausch Potenzial der Logistik-Optimierung in der Fertigung bleibt oft ungenutzt

Autor / Redakteur: Harald Faulhaber / Volker Unruh

IT-Lösungen können Prozesse entlang der logistischen Wertschöpfungskette erheblich unterstützen und verbessern helfen. Denn oft werden im Produktionsumfeld die Vorteile einzelner, optimierter Systemkomponenten durch unsichere oder nicht vorhandene Integrationsszenarien zunichte gemacht.

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Als einer der führenden Zulieferer der Automobilindustrie bei der Entwicklung und Herstellung von Press- und Zusammenbauteilen steht Thyssen-Krupp Umformtechnik im Wettbewerb mit anderen Zulieferern weltweit. Größter Standort in Deutschland ist Bielefeld mit rund 1600 Mitarbeitern. Dort produziert das Unternehmen für verschiedene Autohersteller unter anderem Teile für die Baugruppen Türen, Klappen, Rahmen, Achsen und Karosserie. Auf der Produktionsebene des Werkes waren historisch bedingt mehrere Fertigungsbereiche nicht in ein Gesamtkonzept zur Steuerung und Automatisierung integriert – ein Umfeld also, das noch erhebliches Potenzial für Optimierungen bot.

Maschinenebene mit der ERP-Ebene gekoppelt

Thyssen-Krupp Umformtechnik stand beispielsweise vor der Herausforderung, alle Materialbewegungen in der Produktion automatisiert oder über optimierte Benutzerschnittstellen erfassen zu können. Darüber hinaus sollten Prüfungen, beispielsweise die der Anzahl von Teilen in einem Transportbehälter oder korrekter Kennzeichnungen, künftig automatisch oder zumindest rechnergestützt durchgeführt werden können. Und nicht zuletzt sollte auch die Bedienerschnittstelle für die manuelle Erfassung von Buchungen verbessert werden.

Rainer Mittag, als Chief Information Officer (CIO) verantwortlich für das Informations- und Kommunikationsmanagement bei Thyssen-Krupp Umformtechnik, und sein Team nahmen mit diesem Anforderungskatalog mehrere Anbieter von Steuerungssystemen mittels Shop-Floor-Communication (SFC) unter die Lupe. Die zentralen Vorteile der schließlich eingesetzten Real-Time-Communicator-Server-Lösung (Real Time Communicator = Echtzeit-Kommunikationseinheit) liegen aus Mittags Sicht vor allem in der flexiblen und kostengünstigen Möglichkeit, die komplette Maschinenebene mit der Ebene des ERP-Systems zu koppeln.

Die Installation des Shop-Floor-Communication-Systems begann mit dem Real-Time-Communicator-Server, um in einem ersten Schritt mobile Systeme zur Datenerfassung, wie beispielsweise PDA und auf Gabelstaplern installierte Geräte, unter Windows XP anzubinden. Weitere Anbindungen, die die Ansteuerung und Integration zum Beispiel von Maschinensteuerungen, Scannern und RFID-Readern ermöglichen, folgten. Die Real-Time-Communicator-Clients sind dabei im LAN über herstellerunabhängige, für den industriellen Einsatzbereich geeignete OPC-Schnittstellen (Openness, Productivity, Collaboration) oder Modbus-Protokoll an die Anlagensteuerungen angebunden. Der Real-Time-Communicator-Server übernimmt die Zwischenpufferung vor allem zeitkritischer Daten und ist über ein Wide Area Network (WAN) mit dem SAP-System sowie Datenbanken und Messaging-Systemen verbunden.

Shop-Floor-Communication-System automatisiert Materialflusserfassung

Ein Einsatzbereich des Shop-Floor-Communication-Systems ist eine Platinenschneidanlage, in der aus großen Rollen (Coils) des Rohmaterials rechteckig oder trapezförmig zugeschnittene Platinen verarbeitet werden. Mit einer Kapazität von rund 40 000 Platinen pro Tag fallen hier erhebliche Stückzahlen an, deren Materialflusserfassung mit der SFC-Lösung weitestgehend automatisiert wurde. Hier kommt an den Real-Time-Communicator-Clients ein optimiertes Benutzerinterface für die Verbrauchsbuchung der Coils zu den Fertigungsaufträgen zum Einsatz. Dabei sind die Fertigungsaufträge in der Anlagensteuerung bekannt und werden per OPC-Schnittstelle vom Programm ausgelesen.

Die Auswahl der einzelnen Coils kann über eine Liste oder durch Einscannen des Coil-Etiketts erfolgen. Mittels Touchscreen werden die Coils im SAP-System verbucht. Die Rückbuchung von nicht vollständig verarbeiteten Coils ins Lager erfolgt auf einem vergleichbaren Weg. Hierbei stehen einfache Hilfefunktionen für die Bestimmung des Restgewichts zur Verfügung. Für die Suche bestimmter Coils, die Abwicklung verschiedener Buchungsvorgänge sowie für die nachträgliche Änderung von Lagereinheiten bietet das Shop-Floor-Communication-System optimierte Masken an.

Im Produktionsfluss sind kaum noch Benutzereingriffe nötig

Fertig geschnittene Stapel werden durch die Steuerung automatisch aus der Anlage heraustransportiert und als Wareneinheit (WE) gebucht. Außerdem stellt die Steuerung dem Real-Time-Communicator-Client via OPC-Schnittstelle nicht nur den Fertigungsauftrag und die Materialnummer, sondern auch die Menge der Platinen zur Verfügung.

Der Client generiert daraus eine Wareneingangsbuchung in SAP, inklusive einer neuen Lagereinheit. Das daraufhin aus SAP erzeugte Etikett wird auf einem Drucker produziert, der direkt neben dem Ausschleustor steht, durch das der Platinenstapel die Anlage verlässt. Damit sind im gesamten Produktionsfluss bis auf das Anbringen des Etiketts keine weiteren Benutzereingriffe mehr erforderlich. Fehlende Buchungen oder solche mit falschen Mengenangaben sind dadurch weitgehend ausgeschlossen.

Modbus-Schnittstelle verbindet Real-Time-Communicator-Client mit der Maschinensteuerung

In einer anderen Anlage des Bielefelder Werks produziert Thyssen-Krupp drei verschiedene Lenkertypen, die in Pkw-Fahrwerke eingebaut werden. Bei der Herstellung werden unter anderem Gummibuchsen in die Lenker eingepresst. Anschließend werden die Lenker von Hand in Behälter mit hohem Fassungsvermögen gepackt. Die Aufgabe der SFC-Lösung liegt in diesem Fall darin, einerseits die Behälter mit der richtigen Anzahl von Lenkern zu bestücken und andererseits den Aufwand für die damit verbundenen Buchungsvorgänge zu minimieren.

In diesem Teil der Produktion ist der Real-Time-Communicator-Client über eine Modbus-Schnittstelle mit der Maschinensteuerung verbunden. So erhält der Client für jedes gefertigte Teil einen Produktionsimpuls und weiß dadurch, wie viele Teile eines bestimmten Typs gefertigt wurden. Ist die Sollmenge eines Behälters erreicht, stoppt der Real-Time-Communicator-Client über ein Signal den entsprechenden Fertigungsstrang innerhalb der Anlage. Im nächsten Schritt bucht die Software Behälter und Inhalt als Wareneingang inklusive der Bildung einer Lagereinheit in SAP ein.

Mit diesen Informationen wird ein Etikett generiert und auf einem Drucker direkt neben dem Behälter ausgegeben. Nach Anbringung des Etiketts wird der Behälter gegen einen leeren getauscht. Der Real-Time-Communicator-Client erkennt über die an das Modbus-Interface angeschlossenen Sensoren den Austausch des Behälters und gibt die Fertigung wieder frei.

Optimierter Datenfluss verbessert Bestandssicherheit

Mit Hilfe des Real-Time-Communicator-Servers und der Real-Time-Communicator-Client-Toolbox konnten diese und eine Reihe weiterer sehr anlagenspezifischer Funktionen bei Thyssen-Krupp in sehr kurzer Zeit und dadurch auch kostengünstig realisiert werden. Hierdurch sowie durch die optimierten Benutzer-Schnittstellen der mobilen Geräte konnte darüber hinaus die Bestandssicherheit deutlich erhöht werden.

Thyssen-Krupp Umformtechnik verfügt heute über die notwendige Transparenz im Produktionsfluss, mit der betriebliche Abläufe weiter optimiert werden können – beispielsweise durch die Reduzierung der Lagerhaltung und insgesamt schlankere Produktionsprozesse.

Harald Faulhaber ist Geschäftsführer der Membrain GmbH in Martinsried.

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