MES- Systeme in der Praxis

Transkript

1 Regionalkonferenz Zürich Januar 2013 Herzlich willkommen MES- Systeme in der Praxis Ein Standardelement für jede moderne Fertigung? Ihre Referenten: Dipl. Ing. Raphael Podgurski abp Automationssysteme GmbH

2 Vorstellung der Referenten Was sind MES- Systeme Wofür werden Sie eingesetzt Themenplan Vorstellung der abp Was bedeutet MES Ausgangssituation zum Einsatz von MES- Aufgaben und Ziele solcher MES- Systeme Was wird damit erreicht in der Praxis, Ergebnisse aus Praxisbeispielen Grundelemente von MES Lösungen Aufbau solcher Systeme und Integration in bestehende DV und Produktionsumgebungen Wichtige Elemente einer solchen Lösung, Bedeutung und Zusammenhänge, Vermeiden von grundsätzlichen Problemen Planungsschritte und Vorgehensweisen, was ist zu beachten Erweiterungsmöglichkeiten und weitere nutzbare Vorteilseffekte Zusammenfassung / Fazit Aufbau von MES- Systemen Was können MES Systeme leisten Anwendungsbeispiele Zusammenfassung Interessante Zusatznutzen Welchen Nutzen bringen sie

3 Kundenspezifische Software und Hardwaresysteme Für effektivere Produktionsprozesse und Logistiklösungen

4 Beratung Systemplanung Projektmanagement Entwicklung Software Hardware Seminare Schulungen Training Inbetriebnahmen Service / Wartung Produktionsbetreuung Optimierte Logistik- und Produktionsprozesse Intelligente Produktionsassistenzsysteme Beratung, Projektanalyse Projektplanung Pflichtenhefterstellung Schnittstellenabklärungen Installation Inbetriebnahmen Line Monitoring Systeme Schnittstellensteuerungen Produktüberwachungsmodule Rüstüberwachung Prozessverriegelung Sensor / Aktor- Systeme Achssteuerungen MES-Systeme Produktionssteuerung Traceability Prozesssicherung Materiallogistik kundenspezifische SW Produkte und Dienstleistungen Schulungen Seminare Workshops Produktionsbetreuung Hardwareprogramm: Scanner Sensoren Messtechnik I/O- Systeme Labelsysteme RFID- Lösungen

5 Haupteinsatzgebiete unserer Systemlösungen Bauteilfertigung Leiterplattenfertigung Hybrid- und Flachbaugruppenfertigung Montagetechnik Gerätefertigung Maschinenbau Teilefertigung

6 Automotive Bahntechnik Transrapid Kundenportfolio Luftfahrt Raumfahrt Defence & Security Maschinenbau Montagetechnik Schaltgeräte Medizintechnik Kommunikationstechnik Industriecomputer u. andere

7 Europa Amerika Asien Über 600 Installationen in mehr als 20 Ländern der Erde: Afrika

8 Vom reinen ERP- System Zur Traceability Bringt mir nichts, Und der Kunde bezahlt mir den Aufwand nicht

9 Ebene III Unternehmen Planung Leitebene ERP- System Planung, Finanzwesen, Personalwesen, Beschaffung Der typische Fehler, der gemacht wurde: Man hat nur Daten gesammelt und verwaltet! Traceability Sammeln von Daten zu den Fertigungsaufträgen und Produkten (Trace- Recording) Datenerfassung Ebene I Fertigung..nach dem gleichen Strickmuster, nachdem seit Jahrzehnten Qualitätsdaten verwaltet werden Maschinen und Anlagen Industrial Kommunikation Personaleinsatz

10 Ebene III Unternehmen Planung Leitebene ERP- System Planung, Finanzwesen, Personalwesen, Beschaffung Traceability Sammeln von Daten zu den Fertigungsaufträgen und Produkten (Trace- Recording) Datenerfassung Ebene I Fertigung Maschinen und Anlagen Industrial Kommunikation Personaleinsatz

11 Vom reinen ERP- System Zur Traceability Bringt mir nichts, wenn es der Kunde nicht zahlt Unfug! Warum? Die gewonnenen Daten der Traceability ermöglichen eine zeitnahe Nutzung zur - Überwachung, - Steuerung, - Optimierung - Dokumentation aller Arbeits- und Prozessabläufe

12 Vom Rückblicker Qualitätsdatensammler Zum Zuschauer Traceability Nun zum aktiven Fahrdienstleiter MES - Systemlösung

13 Was sind MES- Systeme? MES- Systeme sind mehrschichtig aufgebaute, interaktiv nutzbare Produktions- Managementlösungen für eine zeitnah und prozessnah operierende Produktion. Hauptmerkmal solcher Lösungen ist die kommunikative Anbindung aller verteilten Systeme und Anlagen der vorhandenen Prozesstechnik sowie des eingesetzten Personals (Personalplanung) zur Erreichung einer transparenten Produktion

14 Von der Traceability Rückverfolgbarkeit Produktentstehung Versicherungsleistung Reine Produktbetrachtung! Absicherung Produkthaftung Zum MES (Management Execution Systems) Zeitnahe Abbildung der Produktion Rückverfolgbarkeit Produkte und Produktion Überwachte Abläufe und Prozesse Zeitnahe Abbildung der Qualität Zeitnahe Eingriffs- und Reaktionsmöglichkeiten Absicherung Produkthaftung Absicherung zertifizierte Prozesse mit Dokumentation Traceability inklusive

15 Was soll erreicht werden mit diesen Systemen? Ganzheitliches Management und Produktionssystem Ziel: Das optimale Zusammenspiel von Mensch Maschine Organisation

16 Ebene III Unternehmen Planung Leitebene ERP- System Planung, Finanzwesen, Personalwesen, Beschaffung Traceability Sammeln von Daten zu den Fertigungsaufträgen und Produkten (Trace- Recording) Datenerfassung Ebene I Fertigung Maschinen und Anlagen Industrial Kommunikation Personaleinsatz

17 Ebene III Unternehmen Planung Leitebene ERP- System Planung, Finanzwesen, Personalwesen, Beschaffung MES Ebene II Leitebene Fertigung Informations- Management Betriebsmittel- Management Material- Management Feinplanung Steuerung Qualitäts- Management Personal- Management Manufactoring Execution Systems Datenerfassung und aktiver Eingriff in die Produktionsabläufe Ebene I Fertigung Maschinen und Anlagen Industrial Kommunikation Personaleinsatz

18 Kostenrechnung FiBu + AnBu Lohn + Gehalt Aufbau vernetzter Informationsprozesse CAD E R P Entwicklung Planung Workflow Planung / Organisation / Vernetzung Q M Mes Traceability Steuern, Regeln, Überwachen, Simulieren, Optimieren, Dokumentieren Logistik / Produktion / Prüftechnik / Personal / Material

19 MES Manufactoring Execution Systems Leitebene Feinplanung Auftragsmanagement Produktionssteuerung Produktionsabläufe Materialmanagement MSL- Überwachung Prozessmanagement MDE/ BDE Planung & Steuerung (Logistik) Werkzeug- Management Material- Bestandsführung Gebindeverwaltung (Lagerort) Verfallsdaten Gebinde- Kommissionierung Gesperrte Materialien Rücktrocknung (MSL) Standzeiten (Werkzeuge) Service / Wartung Qualitätssicherung Reparaturverfolgung Prozessverriegelungen Traceability Programm- Management Material- Management Personal- Einsatzplanung Störfall- Management Auftragsfeinplanung Auftrags- und Produktverfolgung Kapazitätsoptimierung

20 Grundfunktionalitäten Materialmanagement Wareneingang Gebinde- Datenerfassung Kennzeichnung (Chargen) Chargenverwaltung Lagerung MSL- Überwachung Verfallsdatumskontrolle Kommissionierung Chargenebene MSL- Zustand Bestandsabhängig Kundenabhängig Verwendbarkeit RoHS - Zustand Fertigung Bestandsführung Lagerortverwaltung MSL- Verwaltung Datumsüberwachung Sperrverwaltung Chargen- Verriegelung Auftragszuordnung LP- Zuordnung Setzplatz- Zuordnung Gerätezuordnung Kundenzuordnung

21 Grundfunktionalitäten Produktionsvorbereitung Rüsten Freigabeoptionen Programme Zentrale Programmverwaltung Vorgabe Programme Vorgabe Prozessparameter Versionsverwaltung Rüstungen Materialien Chargen Werkzeuge Betriebsstoffe Hilfsstoffe Freigabe Programme Rüstung Standzeiten Service Produkte Aufträge Chargen Maschine Prozess

22 Grundfunktionalitäten Produktions- und Produktüberwachung Prozess Einlaufsteuerung Programme Rüstung Standzeiten Service Boards Aufträge Chargen Maschine Prozess Material Prozess Materialien Chargen Standzeit Wartung Parameter Controls Programm Parameter Zeiten SPC- Daten MDE Seriennummern Standzeiten Service /Wartung Rüstung

23 Ziele, die mit MES - Systemen erreicht werden: Auf Realdaten beruhende zeitnahe Transparenz Aktueller Fertigungsstand für jeden Fertigungsauftrag und jedes Einzelprodukt Aktive Lieferterminverfolgung Aktive Bestandsverfolgung und Überwachung Kapazitätsoptimierte Fertigungsplanung und steuerung Optimierung vorhandender Fertigungskapazitäten (Qualität/ Leistung) Reale Wirtschaftsdaten für Investitionsprojekte Umfassende Qualitätsaussagen zu jedem Einzelprodukt Erfüllung rechtlicher Vorschriften ohne großen manuellen Aufwand RoHS, WEEE, Reach u.a. Störfall- Management mit Zieldatenoptimierung Exakte Belegungs- und Auslastungsdaten zu allen Kapazitäten Klare Kenntnis der Kostenstrukturen (Produkt / Produktion /Kapazität)

24 Beispiele 1. Optimierung einer bestehenden Linienlösung für mehr Kapazität, geringere Umrüst- und Stillstandszeiten sowie einer flexibleren Nutzung Kleine bis mittlere Stückzahlen je Fertigungsauftrag. 3. Umstellung einer Inselfertigung auf ein flexbles Linien- Fertigungskonzept mit optimiertem Materialfluß und einer neuen material- Logistik und Auftragsplanung und -steuerung 3. Umstellung der Bauteil- Materialversorgung und Verfolgung bis an den Verarbeitungsort unter Berücksichtigung unterschiedlichster Materialzustände, deren Verwendbarkeit (MSL- Zustand und Verfallsdatum), Chargenzuordnung und der Materialdeklarationen. (Losgrößen unabhängige Lösung ab Stückzahl 1 1) 4. Integration eines durchgängigen Informationssystem mit Einzelschrittabsicherung und Verriegelungsfunktion bei fehlenden Daten, nicht erfolgten Arbeitsschritten oder fehlerhaften Zuständen, ausgerichtet auf eine Kleinserienfertigung mit Variantenvielfalt, aber ohne Linienfertigung (Nur Einzelarbeitsplätze)

25 Beispiel 1 Flexibilisierung der Linie, Kapazitätssteigerung und Rückverfolgbarkeit auf Auftragsebene Warenträgerbetrieb 4 Spurbetrieb ohne WT Magazinstation Dampfphase Magazinstation Reinigung 4 track conveyour line Magazinstation Besonderheiten des Projektes: Datenbezug auf Auftragsebene Traceability für jedes Einzelprodukt Keine einzelne Produkt- ID vorhanden Einzelproduktverfolgung in der Linie Mehrere Umlagerungsprozesse in der Linie Chaotische Produktverfolgung Beladung der Linie über 8 Magazinplätze an 2 Stationen Mehr als 20 Fertigungsaufträge gleichzeitig in der Linie

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27 Umsetzung: Aufbau einer übergeordneten Linienüberwachung mit Steuerungsfunktionalität Anbindung des Linienrechners an die ERP- Software zur Übernahme der Fertigungsauftragsdaten Anbindung an ein Haus- eigenes CAQ - System Implementierung zusätzlicher Hardware Anbindung des Linienrechners an die SPS- Steuerungen der Maschinen- Module Zum Kommunikationsaustausches Aufbau einer exakten Produktverfolgung in der Linie Dokumentation aller Fertigungsdaten je Einzelprodukt und FA Integration eines Fehlerhandlings Ergebnis: Verdoppelung der Linienleistung Einsparung einer weiteren Linie (Investvolumen: Euro )

28 Beispiel II Umstellung einer Inselfertigung auf ein flexibles Linienkonzept Besonderheiten des Projektes: Materialversorgung über eine externe Firma Kleine Losgrößen (1-100) Hohe Varianten- und Produktvielfalt Teilweise sehr komplexe Produkte Sicherheitsrelevante Produkte Sehr hohe Qualitätsansprüche Sehr lange Nachlieferzeiten Ziele des Projektes: Optimierung Materialfluss Reduzierung der Stillstandszeiten durch Umrüstung Verbesserung der Maschinenlaufzeiten Reduzierung Handlingszeiten (Materialbereitstellung) Optimierung Auftragsplanung und -steuerung

29 Ausgangslage Umsetzung: Einführung einer Gebinde orientierten Materialverwaltung Umsetzung eines neuen Logistikkonzeptes in der Kommissionierstufe (Wareneingang) Einführung einer retrograden Lagerführung und Materialverwaltung Einführung einer Gebinde- Bestands- und Aufenthaltsverwaltung Integration einer dynamischen Material Bestands- und Vollständigkeitskontrolle Verbesserung der Auftragsplanung und Optimierung der Auftragsreihenfolgen Einführung einer mehrstufigen Produkt- ID Überwachung Einführung einer Produktverfolgung und Produkt- orientierten Prozessüberwachung

30 Optimierung einer Fertigungslogistik

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32 Ergebnisse Zielgröße V0 V1 V2 V3 mittlere Durchlaufzeit pro Nutzen (h) 3,02 2,57 2,31 3,17 mittlerer Umlaufbestand ab Lotpastendrucker (Nutzen) 16,99 13,51 10,36 13,73 Rüstaufwand hauptläufig gesamt (h) 138,85 138,85 64,6 13 Zykluszeit (benötigte Zeit für die Fertigung aller Aufträge) 31 Tage, 12:59:49 31 Tage, 12:58:10 31 Tage, 12:46:00 32 Tage, 08:34:33 Zykluszeit bei Auftragsfreigabe zum Start der Simulation 22 Tage, 12:09:59 22 Tage, 12:09:59 22 Tage, 16:24:11 30 Tage, 16:36:03 Hinzu kommen die Ergebnisse der Optimierung der Materiallogistik: Personal- Reduzierung von 6 auf 2 Personen bei gleichzeitiger Reduzierung Der Kommissionierzeiten von bis zu 5 Stunden / FA auf derzeit unter 10 Minuten

33 Tabelle 2: Zielgrößen für Nutzwertanalyse mit Gewichtung Zielgröße Ausprägung Gewichtung Prozesssicherheit hoch 5 Investitionskosten niedrig 4 Output / Durchsatz hoch 4 Flexibilität (vor allem Prozessflexibilität) hoch 3 Maschinenstillstand durch Rüstung niedrig 3 manuelle Transporte niedrig 3 Störanfälligkeit (Maschinenausfälle) niedrig 3 Übersichtlichkeit, Prozessüberwachung, Visualisierung hoch 3 Durchlaufzeit Nutzen niedrig 3 Einfluss auf Arbeitsorganisation / Akzeptanz niedrig / hoch 2 Umlaufbestand niedrig 1 Umbaumöglichkeiten zukünftig, Erweiterungsfähigkeit hoch 1

34 Tabelle 3: Nutzwertanalyse Variante 0 Variante 1 Variante 2 Variante 3 Zielgröße Ausprägung Gewichtung Bewertung Ergebnis Bewertung Ergebnis Bewertung Ergebnis Bewertung Ergebnis Prozesssicherheit hoch 5 0,3 1,5 4,2 21,0 5,8 29,0 7,5 37,5 Investitionskosten niedrig 4 10,0 40,0 6,8 27,2 3,5 14,0 2,6 10,4 Output / Durchsatz hoch 4 7,5 30,0 7,5 30,0 7,0 28,0 0,0 0,0 Flexibilität (v.a. Prozessflexibilität) hoch 3 10,0 30,0 10,0 30,0 7,0 21,0 1,6 4,8 Maschinenstillstand durch Rüstung niedrig 3 0,7 2,1 0,7 2,1 5,7 17,1 9,1 27,3 manuelle Transporte niedrig 3 3,6 10,8 6,5 19,5 6,8 20,4 7,1 21,3 Störanfälligkeit (Maschinenausfälle) niedrig 3 7,7 23,1 9,7 29,1 9,8 29,4 4,4 13,2 Übersichtlichkeit, Prozessüberwachung, Visualisierung hoch 3 0,0 0,0 3,3 9,9 6,7 20,1 10,0 30,0 Durchlaufzeit Nutzen niedrig 3 4,9 14,7 7,1 21,3 8,5 25,5 4,1 12,3 Einfluss auf Arbeitsorganisation / Akzeptanz niedrig / hoch 2 10,0 20,0 10,0 20,0 5,0 10,0 0,0 0,0 Umlaufbestand niedrig 1 3,0 3,0 6,5 6,5 9,6 9,6 6,3 6,3 Umbaumöglichkeiten zukünftig, Erweiterungsfähigkeit hoch 1 9,8 9,8 8,0 8,0 5,1 5,1 2,3 2,3 Summe Bewertung hoch 35,0 67,5 80,3 80,5 55,0 Summe Nutzwerte ohne hoch Investitionskosten 145,0 197,4 215,2 155,0 Summe Nutzwerte mit hoch Investitionskostem 185,0 224,6 229,2 165,4

35 Ergebnisvergleich

36 Neue Linienkonzeption: Wunsch und Wirklichkeit, (ein Zwischenstepp)

37 Tabelle 4: Amortisationszeit Investitionen Layout-Umstellung Amortisationszeitraum Layoutumstellung Variante V0 V1 V2 V3 Kosten gesamt 0, , , ,20 Einsparpotenzial pro Woche 929, , , ,61 Amortisationszeit in Wochen 0,00 16,03 28,14 43,88 Amortisationszeit in Jahren bei 50 Arbeitswochen pro Jahr 0,00 0,32 0,56 0,88

38 Beispiel 3 Realisierung eíner hochflexiblen Fertigung mit verschiedenen Fertigungsaufträgen in der Linie unter Einbeziehung einer weitgehend automatisierten Materialbereitstellung bis an die Fertigungslinie Besonderheiten des Projektes Sehr hoher Anteil an aktiven Bauteiltypen Hohe Variantenvielfalt bei mittleren bis hohen Losgrößen Lange Laufzeiten und Bereitstellungswege Hoher Kommissionieraufwand und Handlingszeiten Stillstandszeiten durch Material- Nachversorgung Wenig Platz in der Fertigung

39 Ziele Nur noch ein zentralisiertes Materiallager (SMT- Fertigung) Kein zusätzliches Vor Ort Lager mehr Optimierung Materialfluß Automatisierte Materialbereitstellung und Buchung Anlieferung der Gebinde bis an die Maschine Materialrücklieferung von der Maschine ins automatische Lager Automatisierte Bestandsüberwachung (Gebindeebene) Kostenreduzierungen in der Fertigung

40 Umsetzung: Erstellung einer Materialflussanalyse Erstellung einer Raumplanung Aufbau von 2(4) klimatisierten Räumen (abgehängt) Integration von MSL- Lagerautomaten Installation von Zuführbändern und Paternostersystemen Integration einer Materialsteuerungslösung Anbindung dieser an das vorhandene SAP- System und mit einer Kommunikationsanbindung an die SMT- Bestückungsanlagen Umsetzung als Teillösung im Rahmen eines im Aufbau befindlichen MES- Systems

41 Projektdetails MSL- Lagerautomaten mit Eigenem Handlingssystem zur automatische Gebinde Einlagerung und Auslagerung Paternostersystem zur Materialentnahme am Arbeitsplatz, optional auch zur Rückführung in den Automaten Installationslayout

42 Ergebnisse: Deutlich vereinfachtes Material- Handling Automatisierte Material- Bereitstellung bis an den Arbeitsplatz Automatisierte Material- Nachversorgung Nur noch 1 zentrales Lagersystem Einfachste Materialrücklagerung, direkt über Paternoster Automatische Gebindeverfolgung (Bestand und Aufenthaltsort) Automatisches MSL- Management mit Überwachung Offenzeit und Rücktrocknung, incl. Umlagerungen Zentrale Möglichkeit zur Freigabe / Sperrung von Gebinden / Materialien) incl. Stopp Produktion

43 Beispiel IV Integration eines durchgängigen Sicherungskonzeptes in einer Kleinserienfertigung ohne verkette Produktionssysteme. Ziele: Medizintechnische Absicherung der Produktherstellung Durchgängige Rückverfolgbarkeit der Arbeitsschritte und Komponenten Verriegelung der Arbeitsschritte von der Bauteilanlieferung bis zum Versand Besonderheiten des Projektes: KMU mit 5 Mitarbeitern Spezialprodukte die den medizinischen Vorschriften Unterliegen SMT- Fertigung mit nicht verketteten Maschinen Ansonsten manuelle THT Bestückung und Montage Mehrstufige Prüfschritte und Prüfverfahren der Baugruppen und der Geräte

44 Umsetzung Installation einer Softwarelösung unterhalb des ERP- Systems Anbindung des ERP- Systems und der Maschinen Jeder Arbeitsplatz verfügt über einen Rechner zur Datenerfassung und Anzeige der notwendigen Arbeitsschritte Alle Arbeitsschritte sind gemäß Arbeitsplan gegeneinander verriegelt Einführung von Bauteil- und Gebindekennzeichnungen Einführung von Seriennummern auf allen Baugruppen und Geräten, durchgängig über alle Baustufen An jedem Arbeitsplatz werden die mit Seriennummern versehenen Baugruppen erfasst und die durchgeführten Arbeiten eingegeben Automatische Erstellung von Produktdokumentationen und Versandpapiere mit allen Chargen- und Bauteilkennzeichnungen sowie den zugehörigen Prüfdaten Erfassung und Zuordnung der Versanddaten zur Dokumentation und der Vollständigkeit der Lieferung im Abgleich zur Bestellung

45 MES- Systemlösung vom Wareneingang bis zur Auslieferung Wareneingang Kommissionierung LP- Bestückung Leistungsumfang: - Anbindung ERP -Verriegelung der Prozessstufen - Fertigungsdokumentation für jedes Gerät -Absicherung der Montagestufen -Erstellung der Auslieferungspapiere mit allen Chargenangaben Modulmontage Geräteprüfung Auslieferung

46 Ergebnis: Durchgängiges Chargenmanagement Abgesicherte Prozesse Prozessverriegelung Durchgängige Rückverfolgbarkeit vom Wareneingang bis zum Kunden Keine manuellen Dokumentationserstellungen Automatische Erstellung von Lieferpapieren Paperless Production Refinanzierung der Investition: knapp 8 Monate

47 Jetzt wird es aber Zeit für die

48 Teil 2 Aufbau und Planung von MES- Systemen Grundelemente Aufbau und Integration Planung und Realisierung Ausblick auf weitere Möglichkeiten

49 Kostenrechnung FiBu + AnBu Lohn + Gehalt Aufbau vernetzter Informationsprozesse CAD E R P Entwicklung Planung Workflow Planung / Organisation / Vernetzung Q M Mes Traceability Steuern, Regeln, Überwachen, Simulieren, Optimieren, Dokumentieren Logistik / Produktion / Prüftechnik / Personal / Material

50 Ebene III Unternehmen Planung Leitebene ERP- System Planung, Finanzwesen, Personalwesen, Beschaffung MES Ebene II Leitebene Fertigung Informations- Management Betriebsmittel- Management Material- Management Feinplanung Steuerung Qualitäts- Management Personal- Management Manufactoring Execution Systems Datenerfassung Ebene I Fertigung Maschinen und Anlagen Industrial Kommunikation Personaleinsatz

51 Kommunikation ist alles, wie im richtigen Leben 1. Grundvoraussetzung für ein erfolgreiches MES- System ist Kommunikation Kommunikationsschnittstellen 2. Kommunikationspartner Informationsträger 3. Informationsverarbeitung und Bewertungsszenarien Master, bei dem alles zusammen läuft

52 Ein kurzer Ausflug in die Kommunikation 1. Kommunikation - Der Schlüssel einer effektiven Fertigung 2. Die Schnittstelle- Was ist das eigentlich? 3. Traum und Wirklichkeit- Die Standard- Schnittstelle 4. Von Schnittstelle zu Schnittstelle- Die nutzbringende Integration 5. Zusammenfassung

53 sie sind spannend aber kein Mysterium

54 Kommunikation- Ein altes Thema der Menschheit Verstehen Sie Sprache?

55 Auch unsere 2. Kommunikationsschnittstelle funktioniert nicht immer problemlos und Häufig nur mit einem guten Interface Verstehen wir uns?

56 Kommunikation kann sehr unterschiedliche Ergebnisse hervorbringen Sprache Lesen Hören Riechen Fühlen

57 .. und dann kam die Neuzeit Der Computer und mit ihm kamen neue Kommunikationsprobleme aber auch Chancen und Lösungen

58 Plötzlich könnte alles anders werden. Vieles wurde leistungsfähiger..vieles aber auch wesentlich komplexer Nur wenn alles zusammenspielt, kann es Eine erfolgreiche Kommunikation geben (.. und damit ein gutes Betriebsergebnis )

59 So wie wir beim Motor im optimalen Zusammenspiel von verschiedenen Parametern den geringsten Spritverbrauch (Kosten) haben, so erreichen wir auch in der Produktion die geringsten Fertigungskosten und die höchste Beschleunigung hinsichtlich unserer Liefertermine durch eine effektive Kommunikation! Dazu brauchen wir die richtige und verlässliche und ein passendes

60 Grundvoraussetzung für ein interaktives System ist Kommunikation Schnittstellen! Die Standardschnittstelle? Centronics, RS 232, RS 422, RS 485, USB, TCP/IP, I²C, Canbus, 1Draht, 2 Draht- Systeme

61 Eine Schnittstelle ist ein definierter Übergang zwischen Datenübertragungseinrichtungen, Hardwarekomponenten, logischen Softwareeinheiten oder zwischen Menschen und Computern. Schnittstellen werden vielfältigen Anforderungen und Anwendungen gerecht: den elektrischen und physikalischen, den Übertragungsmodi Parallel oder Seriell und den Übertragungsbetriebsarten Halbduplex oder Duplex. Sie eignen sich für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oder Mehrpunktverbindungen

62 Was macht eine Schnittstelle aus? oder was wir meist davon nur sehen (die Hardware)

63 Die klassischen PC- Schnittstellen (Der physikalische Teil) Centronics, RS 232, RS 422, RS 485, USB, TCP/IP, wem es nicht reicht: es gibt auch noch mehr

64 Parallele Schnittstelle (Centronic) Schnittstellenzirkus Anschluss- Systeme Serielle Schnittstelle USB- Schnittstellen USB: Aktuell über 10 verschiedene Anschlussvarianten sowie 4 verschiedene Übertragungsmodie: Bulk Transfer Isochronus Transfer Interrupt Transfer Control Transfer Null Modem Belegung Seriell Standard oder IEC

65 Industrie- Schnittstellen PC - Schnittstellen Zu jeder Schnittstelle gehört ein Software- Übertragungsprotokoll USB RS 232 RS 422 RS 485 SCSI TTY PCI WLAN Bluetooth Ethernet (BNC) Ethernet (RJ45) Centronic DIE Fire Wire DVI ISA.u.a. und ein Interface, wenn auch noch auf eine andere Schnittstelle gewandelt werden muss 1Draht, 2 Draht- Systeme Die Standardschnittstelle?

66 Schnittstellen bestehen aber nicht nur aus dem Hardwareteil! Komponenten einer Schnittstelle: 1. Die Hardware mit dem spezifischen Anschluss 2. Das zugehörige Übertragungsprotokoll DATA,X Wert (mm), ,0.0000,0.0250, ,0,4 DATA,Y Wert (mm), ,0.0000,0.0250, ,0,4 DATA,Theta-Wert (Sekunden), ,0.0000, , ,0,4 3. Das Datenprotokoll

67 Schnittstellenprotokolle Parallele Schnittstellen Serielle Schnittstellen Bus- Schnittstellen

68 Ein Beispiel für ein einfaches RS 232 Schnittstellen- Protokoll Funktion Datenrichtung Scanner - PC TxD -> 3 RxD < GND CTS <- 8 RTS -> Übertragungs- Parameter: Baud - 8 Datenbit - NO Parity - 1 Stopbit

69 Schnittstellen bestehen aber nicht nur aus dem Hardwareteil! Zu jeder Schnittstelle gehört ein Software- Übertragungsprotokoll Dazu kommen dann auch noch die zu übermittelnden Daten Den Standard hatten wir schon: Ein neuer Standard: Noch ein Standard: Vielleicht noch einer: Noch einen, den jeder hat: GEM XML die ZVEI- Schnittstelle Die ITAQ- Schnittstelle (ITAQ verzeihe mir) csv

70 Die Übermittlung der eigentlichen Informationen Dateiformate und Datenstrukturen ohne Ende TXT, CSV, diverse Datenbankformate (access, SQL- Server, My SQL, Orakel,u.v.a), XML, Reine Datenstrings, Einzelbits und Bytes, diverse Hersteller spezifische Formate, uv.a.

71 Standardschnittstellen sind sicher wünschenswert aber es gibt sie derzeit nicht Mit der Installation von Systemen von über 80 Herstellern haben wir über 100 Protokolle verarbeitet *P;DATE;TIME;CODE;PRGNAME;BARCODE;SQVELFW;SQVELBK;SQFROM;SQTO;SQFRCFW;SQFRCBK;SQHALTF;PRNVAR;SNAPOFF;SEPWAY;SEPVEL;SLIFT;SLFROM;SLTO;SL DEPTH; #P; ; ;1;EKRA ;-1;25;25;-10;170;55;55;0;4;0;100;0;0;-10;170;100; *A;DATE;TIME;CODE; #A; ; ;0; *O;DATE;TIME;PRGNAME;BARCODE;MQ1u;MQ2u;MQ3u;MQ4u;MQ1o;MQ2o;MQ3o;MQ4o;LQ1u;LQ2u;LQ3u;LQ4u;LQ1o;LQ2o;LQ3o;LQ4o;HM;TIX;TIY1;TIY2;MAXDEV;DISTOL; #O; ; ;EKRA ;-1;100;100;-1;-1;96;89;-1;-1;50;50;-1;-1;50;50;-1;-1;-1;-213;-1556;-1072;579;800; *I;DATE;TIME;CODE;PRGNAME;BARCODE;PICNAME;MINCOV;MAXCOV;AVGCOV;LIMCOV;MINSC;MAXSC;AVGSC;LIMSC; #I; ; ;1;EKRA ;-1; ;100;100;100;50;-100;-100;-100;-100; START,DEK05,DEK05.QCC, DATA,X Wert (mm), ,0.0000,0.0250, ,0,4 DATA,Y Wert (mm), ,0.0000,0.0250, ,0,4 DATA,Theta-Wert (Sekunden), ,0.0000, , ,0,4 DATA,'Vor' X Fehler (mm), ,0.0000,0.0250, ,0,4 DATA,'Vor' Y Fehler (mm),0.0034,0.0000,0.0250, ,0,4 DATA,'Vor' Theta Fehler (arcsec.), ,0.0000, , ,0,4 DATA3,Aperture Blockage 1 (%), ,0.0000, ,0.0000, ,

72 Die Standard- Schnittstelle? Den Standard hatten wir schon: Ein neuer Standard: Noch ein Standard: Vielleicht noch einer: Noch eine, die jeder hat: GEM (vor gut 20Jahren) XML die ZVEI- Schnittstelle Die ITAQ- Schnittstelle (ITAQ verzeihe mir) csv (Excel) Unser Standard: Wir binden seit jeher jede Schnittstelle ein, auch ein Standard? Jedenfalls bislang hoch flexibel und zukunftssicher!

73 Die Standard- Schnittstelle Ein Wildwuchs an Hardware- Schnittstellen Ein Wildwuchs an Übertragungsprotokollen Ein Wildwuchs an Stecksystemen Ein Wildwuchs an Dateninformationen Selbst gleiche Prozesseinheiten liefern völlig unterschiedliche Informationen Es gibt noch einen langen Weg bis zur Standardschnittstelle, Er ist jetzt schon über 25 Jahre lang!

74 Eine im Einsatz befindliche Standard- Schnittstelle Die SMEMA- Schnittstelle 2 Signale: Board Available Machine ready Ein Standard seit vielen Jahren! Übergabekommunikation zwischen 2 Produktionssystemen Austausch von 2 einfachen Signalen (0V und 24 V) Trotz Normung haben wir inzwischen über 12 verschiedene Versionen in der Anwendung: Hardwareanbindung: Unterschiedliche Steckergrößen Verschiedene Steckerbelegungen Diverse Zusatzbelegungen (bis 36 polig) Unterschiedliche Spannungspegel Falsche Stecker

75 Beispiel für ein MES- Kommunikationskonzept ERP- System Datensicherung Backup- System Erforderliche Schnittstellen für: Firmennetzwerk Linienscanner Handscanner Schnittstellenverriegelung MES- Systemrechner MES oder Projekt- Netzwerk Linienleitrechner Einbindung von manuellen Arbeitsplätzen Wareneingang Mag Printer SPI SMT Bestücker SMT Bestücker Mag Reflow Mag Pastenerfassung über Rüstscanner (Linienrechner) MSL- Dry- Tower- Automaten mit Zuführungen Bis an die Maschine SMT- Lager- Terminals Kardex

76 Typische Kommunikationsprobleme, die immer wieder zu finden sind Fehler in den Stammdaten Fehlende Informationen Nichteinhaltung von Datensatzkonventionen Fehlende klare Datenstrukturen Falsche Zeitpunkte der Informationsbereitstellung Netzwerkprobleme (Antwortzeiten, Störungen, etc.) Nicht verwertbare Informationen (z.b. falsche Zeitbezüge, fehlende Bezüge (i.o/ n.i.o)

77 Damit haben wir bereits folgende Grundelemente eines MES- Systems kennengelernt, die notwendige Voraussetzung sind: Ein zentrales übergeordnetes ERP- System Kommunikationsschnittstellen zu Informationspartnern (Maschinen, Prüfanlagen, Linien, Scannern, EDV, etc.) Aussagefähige und gepflegte Datenbestände (Stammdaten, Bestelldaten etc.,) Was noch notwendig ist:

78 Eine eindeutige Ansprechbarkeit aller relevanten Systempartner (Informationslieferanten) Maschinen Prüfsysteme Arbeitsplätze Werkzeuge Produkte Bauelemente Leiterplatten Betriebsstoffe

79 Identifikation Informationsträger generieren Grundelemente eines kommunikativen Produktionsmanagements Gebinderfassung auf Chargenebene Kennzeichnung der Produkte /Leiterplatten mit eindeutigen Seriennummern Kennzeichnung von Werkzeugen Produktsicherung / Plagiatschutz

80 Ein weiterer Baustein sind Steuerungselemente, die einen Produktionseingriff ermöglichen Rüstephase Produktverfolgung mit integrierten (Schreib- ) / Lesesystemen Line Communication zur Produktverfolgung, Liniensteuerung und Verriegelung

81 Funktionsprinzip Prozess- und Linienmanagement Kennzeichnung Drucker Bestücker Ofen Rückwärtige Verriegelung: Manueller Eingriff erforderlich Einlaufverriegelung: Ofenfehler lesen Dokumentation Klärung Fehlerbehebung Freigabe? nein Ja lesen lesen Fehlerbehebung Ofen Dokumentation Boarinfo: Fehler? Board 4711 Board 4712 Systemnetzwerkverbund Linienrechner Hausnetzwerk Montage Manuelle Arbeitsplätze Qualitätssicherung

82 Liniensteuerungen für hochflexible Liniennutzungen

83 Optimierung von Prozessabläufen Aktive Produktionsplanung und Produktionssteuerung für höchste Flexibilität

84 Ein weiterer Baustein ist die Dokumentation der Produktionsdaten und deren Nutzung ArtikelName = "CIF 50-DNM" ArtikelNr = " " Revision = "5" ReferenzNr = "" SWName = "DNM V01.104" Lizenz = "" Seriennr = "38440" PRINTER ="BoxGr,IP_ :" LABELQUANTITY = "1" INSPECTION BEGIN: INSPECTION END: REPAIR BEGIN: REPAIR END: #USER AT #ERRD E SXO EXT 2 PSEUDOFEHLER E SXO EXT 2 PSEUDOFEHLER E SXO EXT 2 PSEUDOFEHLER E SXO EXT 2 PSEUDOFEHLER X SFM S-D-A 2 PSEUDOFEHLER D AM29LV400BT-70EI 2 PSEUDOFEHLER E SXO EXT 2 PSEUDOFEHLER Start,v678998,v Qcc, Data,x wert (mm),0.0046,0.0000,0.0250, ,0,4 Data,y wert (mm), ,0.0000,0.0250, ,0,4 Data,theta-wert (sekunden), ,0.0000, , ,0,4 Data,'vor' x fehler (mm),0.0050,0.0000,0.0250, ,0,4 Data,'vor' y fehler (mm), ,0.0000,0.0250, ,0,4 Data,'vor' theta fehler (arcsec.),0.1277,0.0000, , ,0,4 Data3,aperture blockage 1 (%), 15, 0, 50, 0, 30, 6,sitte001~001,bild_8~001, Automatische Datenübernahme Automatische Datenbewertung Automatische Datendokumentation Automatische Prozessverriegelung Aktives Prozessmanagement Aktive Prozesslenkung Auftrags- und Produktverfolgung Automatische Linienüberwachung Entfall unproduktiver Tätigkeiten Papierlose Fertigung Aktuelle SPC, MDE und OEE Informationen

85 Die zentrale Aufgabe des MES- Rechners Koordination des gesamten Informationsverkehrs Datenbeschaffung und Datenverteilung Auswertung und Bewertung der einlaufenden Informationen Berechnung und Optimierung von Fertigungsaufträgen Frühzeitige Warnung und Fehlermeldung Übernahme von Steuerungsfunktionen / Verriegelungsfunktionalitäten Visualisierung der Produktionsdaten und zustände Dokumentation und Rückverfolgbarkeit Erstellung von kaufmännischen und betriebswirtschaftlichen Kennzahlen / Auswertungen Linienrechner ERP MES Maschinenrechner Man. Arbeitsplatz

86 Beispiel für ein MES- Kommunikationskonzept ERP- System Erforderliche Schnittstellen für: Linienscanner Handscanner Datensicherung Backup- System Archiv Firmennetzwerk Schnittstellenverriegelung MES- Systemrechner MES- Dump (Systemrechner)) MES oder Projekt- Netzwerk Linienleitrechner Wareneingang Mag Printer SPI SMT Bestücker SMT Bestücker Mag Reflow Mag MSL- Dry- Tower- Automaten mit Zuführungen bis an die Maschine Einbindung von manuellen Arbeitsplätzen SMT- Lager- Terminals Kardex

87 Beispiel für ein MES- Kommunikationskonzept ERP- System Erforderliche Schnittstellen für: Linienscanner Handscanner Datensicherung Backup- System Archiv Firmennetzwerk Schnittstellenverriegelung MES- Systemrechner MES- Dump (Systemrechner)) MES oder Projekt- Netzwerk Linienleitrechner Wareneingang Mag Printer SPI SMT Bestücker SMT Bestücker Mag Reflow Mag MSL- Dry- Tower- Automaten mit Zuführungen bis an die Maschine Einbindung von manuellen Arbeitsplätzen SMT- Lager- Terminals Kardex

88 Beispiel für ein MES- Kommunikationskonzept ERP- System Erforderliche Schnittstellen für: Linienscanner Handscanner Datensicherung Backup- System Archiv Firmennetzwerk Schnittstellenverriegelung MES- Systemrechner MES- Dump (Systemrechner)) MES oder Projekt- Netzwerk Linienleitrechner Wareneingang Mag Printer SPI SMT Bestücker SMT Bestücker Mag Reflow Mag MSL- Dry- Tower- Automaten mit Zuführungen bis an die Maschine Einbindung von manuellen Arbeitsplätzen SMT- Lager- Terminals Kardex

89 Beispiel für ein MES- Kommunikationskonzept ERP- System Erforderliche Schnittstellen für: Linienscanner Handscanner Datensicherung Backup- System Archiv Firmennetzwerk Schnittstellenverriegelung MES- Systemrechner MES- Dump (Systemrechner)) MES oder Projekt- Netzwerk Linienleitrechner Wareneingang Mag Printer SPI SMT Bestücker SMT Bestücker Mag Reflow Mag MSL- Dry- Tower- Automaten mit Zuführungen bis an die Maschine Einbindung von manuellen Arbeitsplätzen SMT- Lager- Terminals Kardex

90 Vorgehensweise zur Realisierung solcher Projekte Eine gut fundierte Projektplanung sichert den Erfolg des Projektes! Hier wird der Grundstein gelegt für die sichere Umsetzung und die Einhaltung Der geforderten Ziele Genaue Ziele Definieren Leistungsdaten definieren Produktionsstückzahlen Unternehmerische Strategische Wirtschaftliche Fertigungskosten Verfügbares Invest- Volumen Personal Durchlaufzeiten

91 Vorgehensweise zur Realisierung solcher Projekte Projektumfang abstimmen Unternehmerische Leistungsdaten definieren Strategische Produktionsstückzahlen Fertigungskosten Wirtschaftliche Verfügbares Invest- Volumen Personal Durchlaufzeiten

92 Projektkonzept erstellen Platz und Kapazitätsbedarf festlegen Maschinenpark spezifizieren Budgetkosten ermitteln Grundsätzliche technische Fragen klären Realisierungsstufen definieren Kapazitäts- und Zeitbedarf klären Projektteam planen Vorschiften und Normen berücksichtigen Kundenanforderungen einbringen Machbarkeit ermitteln!

93 Ziele Machbarkeitsstudie Abklärungen Lieferanten Nutzen Sie dafür Fachwissen und die Erfahrung externer Projektpartner Sie sparen Kosten und Zeit Sie ersparen sich viele Fehlerquellen Projektausarbeitung Umsetzung

94

95 Optimierungspotentiale durch verbesserte Produktionsfeinplanung- und Produktionssteuerung Auch für zukünftige Investitionen nutzen Termintreue Daten werden nutzlos,, wenn sie nicht zeitnah Auskunft geben können! Qualität M1 Bestand Durchlaufzeit

96 Sie bekommen sehr detaillierte Datenbestände über Ihre Kapazitäsauslastungen, Systemzustände und Laufzeiten, die Sie nutzen können Gant- Auftragsfeinplanung Kapazitätsdiagramm Für einzelne Arbeitsplätze Tabellarische Belegungsanalyse Liege- und Bearbeitungszeiten

97 Plagiat geschützte Produkte, Baugruppen und Einzelkomponenten Plagiat geschützte Geräte und Leiterplatten In der Automobiltechnik Verwendung eines Mikro- Farbcodes eingebettet in einer transparenten Trägermatrix

98 Einfach einsetzbar und kostengünstiger als eine Produktkennzeichnung Besondere Merkmale: Minimaler Platzbedarf von <1 mm² Geringste Fertigungskosten Minimale Kosten für die Schutzkennzeichnung Einfachste Verarbeitung mit Standard Equipment Offen oder verdeckt applizierbar Auf jedem Produkt / Bauteil einsetzbar In jeder Fertigungsstufe verwendbar Eindeutig zuordenbar zur Produkt- ID

99 Zusammenfassung der Erkenntnisse: MES- Systeme bieten eine große Fülle an Vorteilen: Transparenz zu jedem Zeitpunkt und aktuell verwertbare Informationen Kontinuierliche Überwachung von Prozessen und Abläufen, übergreifend Permanente Optimierungsmöglichkeiten, teilweise Selbstoptimierungen vom System Permanente Kostentransparenz Produkte, Kapazitäten Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Dokumentationspflichten Automatische Erstellung von Produktions- Protokollen für jedes Produkt Umfangreiche Dokumentationen zur Nachweisfähigkeit (Produkte, ges. Anforderungen) Dynamischer Abgleich der Soll- / Ist Produktionsvorgaben Strategische Marktvorteile durch verbesserte Qualitätsstandards, Liefertermintreue und Bestandsführungen sowie zuverlässigere Planungsvorgaben Bereits vorhandene Lean- Production, Kaizen und Kanban- Prinzipien können einbezogen werden und lassen sich optimiert mit geringerem manuellen Aufwand nutzen

100 Optimierung Simulation Produktionsfeinplanung Rechtskonforme Systemlösungen Produkthaftung RoHS, WEEE (Reach) Beratung Planung Pflichtenhefterstellung Produkte und Dienstleistungen abp Eigene Softwarelösungen Prozesssicherung Prozesssteuerung Eigene Hardware zur Prozessabsicherung Danke, Für Ihr Interesse und Das Sie mir Ihre wertvolle Zeit geschenkt haben. Umfangreiches Handelsprogramm Integration aller Fremdsysteme Innovative Lösungen von Ihrem kompetenten Partner