Tracking und Tracing des Produktionsprozesses als zentraler Bestandteil eines MES

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1 Tracking und Tracing des Produktionsprozesses als zentraler Bestandteil eines MES

2 1. Vorbemerkung Der Grund für die Bedeutung von Traceability-Systemen liegt einmal in den Anforderungen, die in den letzten Jahren von Seiten des Gesetzgebers definiert wurden wie den Richtlinie der EU 178/200X. Auch die Anforderungen der DIN 200X stellen verstärkt die Dokumentation sämtlicher Prozesswerte über die gesamte Prozesskette in den Vordergrund. Auf der anderen Seite liegt es im Interesse der Fertigungsunternehmen den Produktionsprozess in allen Bereichen transparent zu gestalten, um zu wissen, wer hat, wann, was, unter welchen Prozessbedingungen produziert, um auf Anforderung des Kunden Auskunft zu geben bzw. eine eigene, schnelle Kontrollmöglichkeit seines Leistungsprozesses zu haben. Erwähnt sei hier nur die immer wieder auftretende Situation von Rückholaktionen bei den Automobilherstellern. Bei diesen Rückholaktionen geht es häufig darum, zu wissen, welches Material, aus welcher Lieferung mit welchen Qualitätsparametern bei welchem Produkt, wo und wann eingeflossen ist. MES ist ein entscheidender Schlüssel für die Sicherstellung der Rückverfolgbarkeit von Produkten. Entscheidend sind hier Systeme, die nach den Richtlinien der ISA und der MESA aufgebaut sind, d.h. dass sie den Gesichtspunkten einer integrierten Betrachtung des Produktionsprozesses über die gesamte Prozesskette genügen. Die Möglichkeiten einer Rückverfolgbarkeit fallen in einem echten MES im Rahmen des Tracking Prozesses automatisch an, und können dann auf dieser Basis den gesamten Leistungsprozess rückverfolgen. Daher seien an dieser Stelle die Kernelemente eines echten MES nochmals kurz dargestellt. Produktionsfluss orientiertes Datenmodell, das in der Lage ist sämtliche für den Prozessablauf benötigten Daten in einem System zu verwalten. Produktionsfluss orientiertes Planungssystem, das die einzelnen Aufträge in einer wirtschaftlich optimalen Reihenfolge verplant und den Kontrollrahmen für den Durchführungsprozess vorgibt. Produktionsfluss orientiertes Durchführungssystem, das innerhalb des vorgegebenen Kontrollrahmens sämtliche Leistungsdaten aufzeichnet, kontrolliert und dokumentiert. Bei der weiteren Betrachtung setzen wir die ersten 2 Kernelemente als gegeben voraus und betrachten im einzelnen den Trackingprozess in der Prozesskette als Voraussetzung für die Rückverfolgung. MES zielt weitgehend auf eine papierlose Organisation ab. Um aber die Verknüpfung der Arbeitsgänge einfach und zuverlässig zu gestalten werden für den Input in den Arbeitsprozess des Arbeitsgang Papiere zur Identifikation in Form von Bereitstellungsscheinen benötigt. Dasselbe gilt für die erzeugten Outputs eines Arbeitsganges, d.h. jede physisch produzierte Einheit benötigt eine Begeleitkarte mit Maschinen lesbaren Identifikationsträgern.

3 2. Die Identifikations-/Informationsträger Barcode Je nach Einsatzgebiet verwendet man 1D Barcode Identifikationsträger, die kostengünstig sind, aber nur kleine Informationsmengen beinhalten können. Die Zuverlässigkeit dieser Identifikationsform ist im Einzelfall oft nicht ausreichend. Datamatrix Diese Form eines Identifikationsträgers ist 2 dimensional und kann gegenüber dem 1D Barcode weit mehr Informationen beinhalten. Sie ist ebenfalls relativ kostengünstig und sehr zuverlässig. Sie eignen sich speziell für eine Direktmarkierung von Einzelteilen mittels Laser, Nadelprägung oder Ritzmarkierung. Sie können aber auch auf Papier gedruckt werden und sind maschinenlesbar. RFID Diese relativ neue Form der Identifikation bzw. eines Informationsträgers ist besonders bei Produktionsprozessen zu bevorzugen, wo aufgrund von Umweltgegebenheiten ein sicheres Auslesen mittels Barcode nicht möglich ist. RFID Tags sind hier ein zuverlässiges Informationsmedium und für die Rückverfolgung eines Prozesses sehr gut geeignet. Dabei können große Datenmengen gespeichert werden. Das Auslesen kann auch über große Entfernungen erfolgen, das Schreiben und Lesen erfolgt ohne Sicht- und Berührungskontakt und sie können widerverwendet werden. RFID wird immer mehr eine Schlüsseltechnologie zur Optimierung des Produktionsflusses innerhalb von Prozessketten. 3. Der Trackingprozess Der Trackingprozess beruht auf der Planung des Routings incl. der Einschaltung von alternativen Maschinen durch die gesamte Prozesskette. Dies ist innerhalb eines MES nicht nur die Erfassung von Betriebs- und Maschinendaten in einem Arbeitsgang, sondern die Aufzeichnung des Materialflusses und damit der Verknüpfung der einzelnen Arbeitsgänge. Wichtig ist dabei, dass ein geplanter Materialeinsatz aus vorhandnen Lieferungen bzw. Subaufträgen einfließt und im System keine retrograden Buchungen erfolgen.

4 Der Trackingprozess beginnt mit dem Materialeinsatz bzw. der Bereitstellung der benötigten Materialien zum beplanten Zeitpunkt an dem jeweiligen Arbeitsgang. Dies können Rohmaterialien, selbst gefertigte Halbfabrikate bzw. Materialoutputs des Vorgängerarbeitsgang sein. Die Aktivierung des Materialeinsatzes für den Wertschöpfungsprozess im Arbeitsgang erfolgt durch Material- bereitstellungsscheine. Die Identifikation der einzelnen Materialien erfolgt mittels von Identifikationsträgern wie sie oben geschildert wurden. Jeder erzeugte Output erhält ebenfalls eine Begleitkarte mit den entsprechenden Identifikationsdaten für den nächsten Arbeitsgang. Im Produktionsprozess sind dies Auftragsnummer., die Artikelnummer., die Arbeitsgangnummer, die Maschinennummer. und die laufende Outputnummer (kann eine Losnummer., Chargennummer. oder auch eine Seriennummer. sein). Die Datenbank liefert die entsprechenden Daten für den Identifikationsträger und beim Lesen bzw. Endcodieren der Daten wird wieder zum entsprechenden Datensatz in der Datenbank der Bezug hergestellt, u.z. zu sämtlichen Daten, die mit der Identifikation in Verbindung stehen. Entscheidend für eine lückenlose Chargenrückverfolgung ist die Zuordnung sämtlicher Leistungsdaten auf die einzelne Output Einheit,.d.h. wenn z.b. eine Stichprobe aus einer Outputeinheit zur Prüfung genommen wird, sind die Prüfergebnisse dieser Outputeinheit zuzuordnen oder wenn bei der Erzeugung einer Rolle, für die an laufender Bahn kontinuierlich das Flächengewicht gemessen wird, muss für diese Rolle der Durchschnittswert und die Standardabweichung ermittelt und zugeordnet werden. Bei der Erzeugung von Outputeinheiten wird oft nicht nur der Nachfolgearbeitsgang des Kernauftrages bedient, sondern es erfolgt eine Verteilung auf andere Artikel mit einer eigenen Prozesskette, dessen Ergebnis dann wieder in den Kernauftrag einfließen kann. Auch dies muss in einem Trackingsystem abgehandelt werden können, um auch die Rückverfolgung bei komplexen Prozessketten zu ermöglichen. Nachfolgend ist ein graphisches Schema für eine solche Prozesskette dargestellt.

5 4. Der eigentliche Tracingprozess Das Ergebnis eines MES, wie es in den vorherigen Punkten geschildert wurde, ist die Möglichkeit innerhalb des Produktionsprozesses von jeder Outputeinheit sämtliche aufgelaufenen Leistungsdaten per Knopfdruck rückzuverfolgen, u.z. ohne irgendwelchen Zusatzaufwand. Damit erfüllt ein MES alle Anforderungen von gesetzlicher Seite einer lückenlosen Rückverfolgung des Leistungsprozesses. Bei einer Auditierung wird man Pluspunkte sammeln, wenn man ein solches Dokumentations- und Rückverfolgungssystem vorweisen kann Dies beinhaltet Betriebsdaten, Prozessdaten der Maschinen, welche Materialien aus welcher Lieferung, welche Subartikel aus welchem Subauftrag in den Arbeitsgang an einer Maschine eingeflossen sind genauso wie Qualitätsdaten, Nacharbeitsergebnisse, Stillstands- und Wartungsdaten und die angefallenen Kosten. Das ganze erfolgt wieder auf dem oben gezeigten grafischen Ablaufschema nur in umgekehrter Form (siehe unten). Durch Antippen der jeweiligen Funktionsbuttons werden die jeweiligen Daten angezeigt. Eine andere Form könnte sein, gemäß einer Baumstruktur die Daten direkt am Bildschirm abzurufen. Ein solches Beispiel ist nachfolgend dargestellt.

6 Konventionelle, meist manuell bearbeitete Systeme, sind mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden, der praktisch mit einem MES wegfällt.