Variantenreiche Sequenzfertigung

| Autor / Redakteur: Jürgen Kletti / Bernd Maienschein

Gerade in der Automobilindustrie sind die Anforderungen an Softwaresysteme zur Überwachung und Steuerung von Montageprozessen besonders hoch.
Gerade in der Automobilindustrie sind die Anforderungen an Softwaresysteme zur Überwachung und Steuerung von Montageprozessen besonders hoch. (Bild: milamon0 - Fotolia)

Die Automobilindustrie beziehungsweise deren Zulieferer haben enorme Anforderungen an Softwaresysteme zur Überwachung und Steuerung komplexer Montageprozesse in der Linienfertigung. Mit Hydra Dynamic Manufacturing Control (DMC) meistern Produktionsbetriebe diese Anforderungen deutlich flexibler als mit herkömmlicher Technologie.

Variable, mehrstufige Arbeitsabläufe sind für die effiziente Herstellung von unterschiedlichen Varianten eines Produkts auf einer Fertigungslinie unabdingbar. Wie eine Produktvariante konkret gefertigt wird, können Anwender des Manufacturing Execution System (MES) Hydra von MPDV jetzt mit Dynamic Manufacturing Control (DMC) flexibel abbilden. Mithilfe der neuen DMC-Funktionen und unter Berücksichtigung der vorhandenen Informationen zur Ausprägung der Produkte kann im MES das digitale Abbild des Entstehungsprozesses inklusive der jeweiligen Arbeitsschritte hinterlegt werden.

Dezentrale Architektur

Durch die Nutzung eines leistungsfähigen Subsystems auf Basis des sogenannten Dynamic MES Weaver (DMW) schafft es Hydra DMC, alle benötigten Informationen in der geforderten Taktzeit an der jeweiligen Arbeitsstation verfügbar zu machen und bei Bedarf zeitgerecht in den Prozess einzugreifen. Die dafür individuell gestalteten Dynamic Line Panels (DLP) führen den Werker bedarfsgerecht durch den vorgegebenen Ablauf. Die dezentral vorgehaltene Prozesslogik garantiert, dass die Fertigungslinie auch weiter produzieren kann, wenn es im Netzwerk einmal Probleme geben sollte. Durch die vollständige Integration in das MES Hydra können die erfassten Daten an den Fertigungslinien schnittstellenfrei mit weiteren Informationen aus der Fertigung kombiniert und übergreifend ausgewertet werden.

Hier erfahren Sie, wie Hydra DMC funktioniert!

Hydra DMC umfasst sowohl neue strukturelle Komponenten zur Erweiterung der Hydra-Basis als auch Anwendungsbausteine und Schnittstellen zur Peripherie.

DMC in der Automotive-Industrie

Da heutzutage jeder genau das Auto haben möchte, das er sich vorstellt, gehört die variantenreiche Sequenzfertigung insbesondere in der Automotive-Branche zum Produktionsalltag. Blickt man etwas genauer hin, so besteht die Herausforderung der Automobilzulieferer darin, verschiedene Varianten von Produkten zeitnah (just in time) und in einer vorgegebenen Reihenfolge (just in sequence) direkt an die Linie der großen Automobilhersteller zu liefern und sie dafür möglichst kostengünstig herzustellen. Dafür brauchen die Zulieferer flexible Softwaretools zur Steuerung und Überwachung der eigenen Montagelinien. Und genau dafür gibt es Hydra DMC – die MES-Anwendung zur Modellierung, Steuerung und Überwachung von komplexen Fertigungsprozessen.

Beispielhafte Darstellung einer verzweigten Fertigungslinie bei einem Automobilzulieferer.
Beispielhafte Darstellung einer verzweigten Fertigungslinie bei einem Automobilzulieferer. (Bild: MPDV)

Bei einem Anwender, der aufgrund von vertraglichen Vereinbarungen nicht genannt werden darf, wird aktuell eine neue Montagelinie mit insgesamt 50 Stationen geplant und modelliert. Da es sich im weitesten Sinne um ein Greenfield-Projekt handelt, die Linie also komplett neu aufgebaut wird, hat der Anwender die Möglichkeit, die Linie mit ihren Stationen und die Software zur Steuerung und Überwachung optimal miteinander zu verzahnen. Neben der Steuerung des Herstellungsprozesses muss der Anwender zudem die Rückverfolgbarkeit aller Produkte, Materialien und am Prozess beteiligten Ressourcen sicherstellen. Zudem möchte er aussagekräftige Kennzahlen, wie beispielsweise OEE (Overall Equipment Effectiveness) und FPY (First Pass Yield), nutzen, um damit die Abläufe kontinuierlich optimieren zu können (zum Beispiel Verbesserung der Abtaktung der einzelnen Stationen). Aufgrund der vom Automobilisten vorgegebenen Variantenvielfalt produziert der Anwender grundsätzlich mit Losgröße 1.

Integrierte Qualitätsprüfung mit Hydra DMC am Dynamic Line Panel (DLP).
Integrierte Qualitätsprüfung mit Hydra DMC am Dynamic Line Panel (DLP). (Bild: MPDV)

Im Fall der genannten Linie mit 50 Stationen geht es um die Herstellung von Instrumententafeln – im Volksmund auch Armaturenbrett genannt. Je nach Ausstattung des bestellten Fahrzeugs wird die Instrumententafel mit unterschiedlichen Komponenten bestückt, die teilweise in angeschlossenen Sublinien vormontiert werden. Daraus ergibt sich eine komplexe und verzweigte Architektur der Montagelinie. An rund zehn der Stationen sind sogenannte Dynamic Line Panels (DLP) angebracht, die dem Werker einerseits Informationen zum aktuellen Arbeitsschritt beziehungsweise Werkstück anzeigen und andererseits Anweisungen geben, was als nächstes zu tun ist. Auch unterstützen die DLP die Durchführung von Qualitätsprüfungen.

Nutzen und Funktionsumfang

In Summe sorgt Hydra DMC dafür, dass stets die richtigen Arbeitsschritte ausgeführt und nur Produkte weiterverarbeitet werden, die den jeweiligen Qualitätsansprüchen entsprechen. Hierbei greift die integrierte Prozessverriegelung, die in Echtzeit überprüft, ob alles korrekt gefertigt wurde, und gegebenenfalls den Ablauf unterbricht. Nur so kann der Anwender eine 0-Fehler-Produktion sicherstellen und somit den vom Automobilisten ausgehenden Forderungen nach Kosten und Liefertermin standhalten.

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Um die Reihenfolge der zu produzierenden Varianten festzulegen sowie die Kommunikation mit dem Automobilisten abzubilden, nutzt der Zulieferer eine externe Sequenzierungssoftware, die über eine bidirektionale Schnittstelle an Hydra DMC angebunden ist. An den einzelnen Arbeitsstationen sind sowohl Maschinen über OPC-UA als auch Werkzeuge (zum Beispiel Schrauber) über eigene Treiberbausteine angekoppelt. Alle erfassten Daten werden zentral abgelegt, damit der Herstellungsprozess lückenlos dokumentiert und somit die Basis für die geforderte übergreifende Rückverfolgbarkeit geschaffen wird. Dabei kombiniert Hydra die erfassten Daten aus der Montagelinie mit den Daten aus der Batch-orientierten Vorfertigung sowie den nachgelagerten Verpackungsprozessen.

Hier gibt's weitere Beiträge zu MPDV Mikrolab!

* Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kletti ist geschäftsführender Gesellschafter bei der MPDV Mikrolab GmbH in 74821 Mosbach, Tel. (0 62 61) 92 09-0, info@mpdv.com

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