MES-Systeme in der Praxis - Ein Standardelement für jede moderne

Transcrição

Regionalkonferenz Zürich Januar 2013
Herzlich willkommen
MES- Systeme
in der Praxis
Ein Standardelement für jede moderne Fertigung?
Ihre Referenten:
Dipl. Ing. Raphael Podgurski
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abp Automationssysteme GmbH
Vorstellung der
Referenten
Was sind MESSysteme
Wofür werden
Themenplan
Sie eingesetzt
Vorstellung der abp
Was bedeutet MES
Ausgangssituation zum Einsatz von MESAufgaben 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
Zusammenfassung
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Anwendungsbeispiele
Interessante
Zusatznutzen
Aufbau von
MES- Systemen
Was können
MES Systeme
leisten
Welchen Nutzen
bringen sie
Kundenspezifische Software und Hardwaresysteme
Für effektivere Produktionsprozesse und Logistiklösungen
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Optimierte Logistik- und Produktionsprozesse
Inbetriebnahmen
Service / Wartung
Produktionsbetreuung
Seminare
Schulungen
Training
MES-Systeme
Produktionssteuerung
Traceability
Prozesssicherung
Materiallogistik
kundenspezifische SW
Entwicklung
Software
Hardware
Beratung, Projektanalyse
Projektplanung
Pflichtenhefterstellung
Schnittstellenabklärungen
Installation
Inbetriebnahmen
Beratung
Systemplanung
Projektmanagement
Intelligente
Produktionsassistenzsysteme
Line Monitoring Systeme
Schnittstellensteuerungen
Produktüberwachungsmodule
Rüstüberwachung
Prozessverriegelung
Sensor / Aktor- Systeme
Achssteuerungen
Schulungen
Seminare
Workshops
Produktionsbetreuung
Produkte und Dienstleistungen
Hardwareprogramm:
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Scanner Sensoren
Messtechnik
I/O- Systeme Labelsysteme
RFID- Lösungen
Haupteinsatzgebiete unserer Systemlösungen
Bauteilfertigung
Leiterplattenfertigung
Hybrid- und Flachbaugruppenfertigung
Montagetechnik
Gerätefertigung
Maschinenbau
Teilefertigung
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Automotive
Bahntechnik
Transrapid
Kundenportfolio
Luftfahrt
Raumfahrt
Defence & Security
Maschinenbau
Montagetechnik
Schaltgeräte
Medizintechnik
Kommunikationstechnik
Industriecomputer
u. andere
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Europa
Amerika
Asien
Über 600 Installationen
in mehr als
20 Ländern der Erde:
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Afrika
Vom reinen ERP- System
Zur Traceability
Bringt mir nichts,
Und der Kunde bezahlt mir den Aufwand nicht
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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
…..nach dem gleichen Strickmuster,
nachdem seit Jahrzehnten Qualitätsdaten verwaltet werden
Ebene I
Fertigung
Maschinen und Anlagen
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Industrial Kommunikation
Personaleinsatz
Ebene III
Unternehmen
Planung
Traceability
(Trace- Recording)
Datenerfassung
Ebene I
Fertigung
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Personaleinsatz
Vom reinen ERP- System
Bringt mir nichts,
wenn es der Kunde nicht zahlt
Zur Traceability
Warum ?
Die gewonnenen Daten der Traceability ermöglichen eine zeitnahe
Nutzung zur
-
Überwachung,
Steuerung,
Optimierung
Dokumentation
aller Arbeits- und Prozessabläufe
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Unfug !
Vom Rückblicker
„Qualitätsdatensammler“
Zum Zuschauer
Traceability
Nun zum aktiven Fahrdienstleiter
MES - Systemlösung
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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
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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
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Was soll erreicht werden mit diesen Systemen?
Ganzheitliches Management und Produktionssystem
Ziel:
Das optimale Zusammenspiel von
Mensch
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Maschine
Organisation
Ebene III
Unternehmen
Planung
Traceability
(Trace- Recording)
Datenerfassung
Ebene I
Fertigung
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Personaleinsatz
Ebene III
Unternehmen
Planung
MES
Ebene II
Leitebene
Fertigung
Informations- Management
Feinplanung
Betriebsmittel- Management
Material- Management
Manufactoring Execution Systems
Steuerung
Qualitäts- Management
Personal- Management
Datenerfassung und aktiver
Eingriff in die Produktionsabläufe
Ebene I
Fertigung
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Personaleinsatz
Aufbau vernetzter
Informationsprozesse
Lohn + Gehalt
Planung
FiBu + AnBu
Entwicklung
Kostenrechnung
E
R
P
CAD
Workflow Planung / Organisation / Vernetzung
Steuern, Regeln, Überwachen,
Q
M
Mes
Simulieren, Optimieren, Dokumentieren
Traceability
Logistik / Produktion / Prüftechnik / Personal / Material
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MES
Leitebene
Feinplanung
Produktionssteuerung
Auftragsmanagement
Produktionsabläufe
Planung & Steuerung (Logistik)
Materialmanagement
Prozessmanagement
MSL- Überwachung
MDE/ BDE
Werkzeug- Management
Material- Bestandsführung
Standzeiten (Werkzeuge)
Programm- Management
Gebindeverwaltung (Lagerort)
Service / Wartung
Qualitätssicherung
Personal- Einsatzplanung
Gebinde- Kommissionierung
Reparaturverfolgung
Störfall- Management
Gesperrte Materialien
Prozessverriegelungen
Auftragsfeinplanung
Verfallsdaten
Rücktrocknung (MSL)
Traceability
Auftrags- und Produktverfolgung
Kapazitätsoptimierung
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Grundfunktionalitäten
Materialmanagement
Wareneingang
Gebinde- Datenerfassung
Kennzeichnung (Chargen)
Chargenverwaltung
Lagerung
MSL- Überwachung
Verfallsdatumskontrolle
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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
Produktionsvorbereitung
Rüsten
Freigabeoptionen
Programme
Zentrale Programmverwaltung
Vorgabe Programme
Vorgabe Prozessparameter
Versionsverwaltung
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Rüstungen
Materialien
Chargen
Werkzeuge
Betriebsstoffe
Hilfsstoffe
Freigabe
Programme
Rüstung
Standzeiten
Service
Produkte
Aufträge
Chargen
Maschine
Prozess
Produktions- und Produktüberwachung
Prozess
Einlaufsteuerung
Programme
Rüstung
Standzeiten
Service
Boards
Aufträge
Chargen
Maschine
Prozess
Material
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Prozess
Materialien
Chargen
Standzeit
Wartung
Parameter
Controls
Programm
Parameter
Zeiten
SPC- Daten
MDE
Seriennummern
Standzeiten
Service /Wartung
Rüstung
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)
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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)
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Beispiel 1
Flexibilisierung der Linie, Kapazitätssteigerung und Rückverfolgbarkeit
auf Auftragsebene
4 Spurbetrieb ohne WT
Warenträgerbetrieb
Magazinstation
Magazinstation
Dampfphase
Magazinstation
Reinigung
4 track conveyour line
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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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 450.000.--)
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Beispiel II
Umstellung einer Inselfertigung
auf ein flexibles Linienkonzept
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
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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
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Optimierung einer Fertigungslogistik
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Ergebnisse
Zielgröße
V0
V1
V2
V3
3,02
2,57
2,31
3,17
16,99
13,51
10,36
13,73
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
mittlere Durchlaufzeit pro Nutzen (h)
mittlerer Umlaufbestand ab
Lotpastendrucker (Nutzen)
Rüstaufwand hauptläufig gesamt (h)
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
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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
hoch
3
niedrig
3
Übersichtlichkeit, Prozessüberwachung,
Visualisierung
Durchlaufzeit Nutzen
Einfluss auf Arbeitsorganisation / Akzeptanz
Umlaufbestand
Umbaumöglichkeiten zukünftig,
Erweiterungsfähigkeit
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niedrig /
hoch
2
niedrig
1
hoch
1
Tabelle 3: Nutzwertanalyse
Zielgröße
Prozesssicherheit
Investitionskosten
Output / Durchsatz
Flexibilität (v.a.
Prozessflexibilität)
Maschinenstillstand durch
Rüstung
manuelle Transporte
Störanfälligkeit
(Maschinenausfälle)
Übersichtlichkeit,
Prozessüberwachung,
Visualisierung
Durchlaufzeit Nutzen
Einfluss auf
Arbeitsorganisation /
Akzeptanz
Umlaufbestand
Umbaumöglichkeiten
zukünftig,
Erweiterungsfähigkeit
Summe Bewertung
Summe Nutzwerte ohne
Investitionskosten
Summe Nutzwerte mit
Investitionskostem
Ausprägung
hoch
niedrig
hoch
Variante 0
Variante 1
Variante 2
Variante 3
Gewichtung Bewertung Ergebnis Bewertung Ergebnis Bewertung Ergebnis Bewertung Ergebnis
5
0,3
1,5
4,2
21,0
5,8
29,0
7,5
37,5
4
10,0
40,0
6,8
27,2
3,5
14,0
2,6
10,4
4
7,5
30,0
7,5
30,0
7,0
28,0
0,0
0,0
hoch
3
10,0
30,0
10,0
30,0
7,0
21,0
1,6
4,8
niedrig
niedrig
3
3
0,7
3,6
2,1
10,8
0,7
6,5
2,1
19,5
5,7
6,8
17,1
20,4
9,1
7,1
27,3
21,3
niedrig
3
7,7
23,1
9,7
29,1
9,8
29,4
4,4
13,2
hoch
niedrig
3
3
0,0
4,9
0,0
14,7
3,3
7,1
9,9
21,3
6,7
8,5
20,1
25,5
10,0
4,1
30,0
12,3
niedrig / hoch
niedrig
2
1
10,0
3,0
20,0
3,0
10,0
6,5
20,0
6,5
5,0
9,6
10,0
9,6
0,0
6,3
0,0
6,3
1
35,0
9,8
67,5
9,8
8,0
80,3
8,0
5,1
80,5
5,1
2,3
55,0
2,3
hoch
hoch
hoch
145,0
197,4
215,2
155,0
185,0
224,6
229,2
165,4
hoch
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Ergebnisvergleich
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Neue Linienkonzeption:
Wunsch
und Wirklichkeit,
(ein Zwischenstepp)
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Tabelle 4: Amortisationszeit Investitionen Layout-Umstellung
Amortisationszeitraum Layoutumstellung
Variante
V0
Kosten gesamt
Einsparpotenzial pro Woche
Amortisationszeit in Wochen
Amortisationszeit in Jahren bei 50
Arbeitswochen pro Jahr
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V1
V2
V3
0,00 € 63.280,80 € 129.511,60 € 147.773,20 €
929,81 € 3.947,05 € 4.601,88 € 3.367,61 €
0,00
16,03
28,14
43,88
0,00
0,32
0,56
0,88
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
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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
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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
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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
[email protected]
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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
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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
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
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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
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MES- Systemlösung vom Wareneingang bis zur Auslieferung
Kommissionierung
Wareneingang
LP- Bestückung
Leistungsumfang:
- Anbindung ERP
-Verriegelung der
Prozessstufen
- Fertigungsdokumentation
für jedes Gerät
-Absicherung der Montagestufen
-Erstellung der Auslieferungspapiere mit allen
Chargenangaben
Modulmontage
Geräteprüfung
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Auslieferung
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
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Jetzt wird es aber Zeit für die……………
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Teil 2
Aufbau und Planung von MES- Systemen
Grundelemente
Aufbau und Integration
Planung und Realisierung
Ausblick auf weitere Möglichkeiten
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Aufbau vernetzter
Informationsprozesse
Lohn + Gehalt
Planung
FiBu + AnBu
Entwicklung
Kostenrechnung
E
R
P
CAD
Workflow Planung / Organisation / Vernetzung
Steuern, Regeln, Überwachen,
Q
M
Mes
Simulieren, Optimieren, Dokumentieren
Traceability
Logistik / Produktion / Prüftechnik / Personal / Material
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Ebene III
Unternehmen
Planung
MES
Ebene II
Leitebene
Fertigung
Informations- Management
Feinplanung
Betriebsmittel- Management
Steuerung
Qualitäts- Management
Personal- Management
Datenerfassung
Ebene I
Fertigung
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Personaleinsatz
Kommunikation ist alles, „wie im richtigen Leben“
1.
Grundvoraussetzung für ein
erfolgreiches MES- System ist
Kommunikation
2. Kommunikationspartner
3. Informationsverarbeitung und
Bewertungsszenarien
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Kommunikationsschnittstellen
Informationsträger
Master, bei dem
alles zusammen läuft
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
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… sie sind spannend
aber
kein Mysterium
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Kommunikation-
Ein altes Thema der Menschheit




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
Verstehen
Sie
Sprache?
Auch unsere 2. Kommunikationsschnittstelle
funktioniert nicht immer problemlos und
Häufig nur mit einem guten „Interface“
Verstehen
wir uns?
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Kommunikation kann sehr
unterschiedliche Ergebnisse hervorbringen
Sprache
Lesen
Hören
Riechen
Fühlen
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….. und dann kam die „Neuzeit“
Der Computer
………und mit ihm kamen neue Kommunikationsprobleme
………aber auch Chancen und Lösungen
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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“)
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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
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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
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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
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Was macht eine Schnittstelle aus?
… oder was wir meist davon nur sehen (die Hardware)
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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
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Parallele Schnittstelle
(Centronic)
„Schnittstellenzirkus“
Anschluss- Systeme
Serielle Schnittstelle
USB- Schnittstellen
USB: Aktuell über 10 verschiedene Anschlussvarianten
Null Modem Belegung
sowie 4 verschiedene Übertragungsmodie:
Bulk Transfer
Isochronus Transfer
Interrupt Transfer
Control Transfer
Seriell Standard oder IEC
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Industrie- Schnittstellen
PC - Schnittstellen
USB
RS 232
RS 422
RS 485
SCSI
TTY
PCI
WLAN
Bluetooth
Ethernet (BNC)
Ethernet (RJ45)
Centronic
DIE
Fire Wire
DVI
ISA
….u.a.
Zu jeder Schnittstelle
gehört ein
SoftwareÜbertragungsprotokoll
…und ein Interface,
wenn auch noch auf eine andere
Schnittstelle gewandelt werden muss
1Draht, 2 Draht- Systeme
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Die Standardschnittstelle?
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)
,0.0068,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
DATA,Y Wert (mm)
,0.0016,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
DATA,Theta-Wert (Sekunden)
,-0.7369,0.0000,31.0000,-31.0000,0,4
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3. Das Datenprotokoll
Schnittstellenprotokolle
Parallele Schnittstellen
Serielle Schnittstellen
Bus- Schnittstellen
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Ein Beispiel für ein einfaches RS 232 Schnittstellen- Protokoll
Funktion Datenrichtung
Scanner - PC
1-2 TxD ->
3 RxD <4-5 GND 6-7 CTS <8 RTS ->
9--
Übertragungs- Parameter:
- 9600Baud
- 8 Datenbit
- NO Parity
- 1 Stopbit
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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:
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GEM
XML
die ZVEI- Schnittstelle
Die ITAQ- Schnittstelle
(ITAQ verzeihe mir)
csv
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.
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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;20060804;13111674;1;EKRA_____________;-1;25;25;-10;170;55;55;0;4;0;100;0;0;-10;170;100;
*A;DATE;TIME;CODE;
#A;20060804;13100828;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;20060804;13105080;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;20060804;13111851;1;EKRA_____________;-1;________;100;100;100;50;-100;-100;-100;-100;
START,DEK05
,DEK05.QCC,36929.5048611
DATA,X Wert (mm)
,-0.0068,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
DATA,Y Wert (mm)
,-0.0016,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
DATA,Theta-Wert (Sekunden)
,-0.7369,0.0000,31.0000,-31.0000,0,4
DATA,'Vor' X Fehler (mm)
,-0.0055,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
DATA,'Vor' Y Fehler (mm)
,0.0034,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
DATA,'Vor' Theta Fehler (arcsec.) ,-4.4534,0.0000,27.0000,-27.0000,0,4
DATA3,Aperture Blockage 1 (%)
,22.2907,0.0000,50.0000,0.0000,43.3415,
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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!
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Die Standard- Schnittstelle
Ein Wildwuchs
an Übertragungsprotokollen
Ein Wildwuchs
an Hardware- Schnittstellen
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!
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Eine im Einsatz befindliche Standard- Schnittstelle
Die SMEMA- Schnittstelle
2 Signale:
Board Available
Ein Standard seit vielen Jahren!
Übergabekommunikation zwischen 2
Produktionssystemen
Machine ready
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
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Beispiel für ein MES- Kommunikationskonzept
ERP- System
Datensicherung
Backup- System
Firmennetzwerk
Erforderliche Schnittstellen für:
Linienscanner
Handscanner
Schnittstellenverriegelung
MES- Systemrechner
MES oder Projekt- Netzwerk
Einbindung
von manuellen
Arbeitsplätzen
Linienleitrechner
Wareneingang
Mag
Printer
SPI
SMT
Bestücker
SMT
Bestücker
Mag
Reflow
Mag
Pastenerfassung
über Rüstscanner
(Linienrechner)
MSL- Dry- TowerAutomaten mit Zuführungen
Bis an die Maschine
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SMT- LagerTerminals
Kardex
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)
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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:
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Eine eindeutige Ansprechbarkeit aller relevanten Systempartner
(Informationslieferanten)
Maschinen
Prüfsysteme
Arbeitsplätze
Werkzeuge
Produkte
Bauelemente
Leiterplatten
Betriebsstoffe
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Identifikation
Informationsträger generieren
Gebinderfassung auf
Chargenebene
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Grundelemente eines
kommunikativen Produktionsmanagements
Kennzeichnung der
Produkte /Leiterplatten
mit eindeutigen
Seriennummern
Kennzeichnung von
Werkzeugen
Produktsicherung /
Plagiatschutz
Ein weiterer Baustein sind Steuerungselemente, die einen
Produktionseingriff ermöglichen
Rüstephase
Produktverfolgung mit integrierten
(Schreib- ) / Lesesystemen
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Line Communication
zur Produktverfolgung, Liniensteuerung
und Verriegelung
Funktionsprinzip Prozess- und Linienmanagement
Kennzeichnung
Drucker
Bestücker
Rückwärtige Verriegelung:
Manueller Eingriff
erforderlich
lesen
Dokumentation
Klärung
Fehlerbehebung
Freigabe?
lesen
nein
Ja
Systemnetzwerkverbund
Montage
[email protected]
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Linienrechner
Manuelle
Arbeitsplätze
Ofen
Einlaufverriegelung:
Ofenfehler
lesen
Fehlerbehebung Ofen
Dokumentation
Boarinfo:
Fehler?
Board 4711
Board 4712
Hausnetzwerk
Qualitätssicherung
Liniensteuerungen für hochflexible
Liniennutzungen
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Optimierung von Prozessabläufen
Aktive Produktionsplanung und Produktionssteuerung für höchste Flexibilität
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Ein weiterer Baustein ist die Dokumentation der Produktionsdaten
und deren Nutzung
ArtikelName = "CIF 50-DNM"
ArtikelNr = "1050.510"
Revision = "5"
ReferenzNr = ""
SWName = "DNM V01.104"
Lizenz = ""
Seriennr = "38440"
PRINTER ="BoxGr,IP_192.168.0.12:"
LABELQUANTITY = "1"
INSPECTION BEGIN: 20120319184130
INSPECTION END: 20120319184319
REPAIR BEGIN: 20120320103516
REPAIR END: 20120320103537
#USER
AT
#ERRD
E1-1 1 -1336 -4383 SXO3-0507-48-EXT 2 PSEUDOFEHLER
X1-1 1 -520 -3882 SFM-125-02-S-D-A 2 PSEUDOFEHLER
D7-1 1 -1899 -3542 AM29LV400BT-70EI 2 PSEUDOFEHLER
E1-2 2 1967 -4383 SXO3-0507-48-EXT 2 PSEUDOFEHLER
Start,v678998
,v678998.Qcc,38156.9892708
Data,x wert (mm)
,0.0046,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
Data,y wert (mm)
,-0.0044,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
Data,theta-wert (sekunden)
,-10.9754,0.0000,31.0000,-31.0000,0,4
Data,'vor' x fehler (mm)
,0.0050,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
Data,'vor' y fehler (mm)
,-0.0007,0.0000,0.0250,-0.0250,0,4
Data,'vor' theta fehler (arcsec.)
Data3,aperture blockage 1 (%)
,0.1277,0.0000,31.0000,-31.0000,0,4
, 15, 0, 50, 0, 30, 6,sitte001~001,bild_8~001,
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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
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
ERP
MES
Linienrechner
Maschinenrechner
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Man. Arbeitsplatz
ERP- System
Datensicherung
Backup- System
Archiv
Firmennetzwerk
Linienscanner
Handscanner
MES- Dump
(Systemrechner))
MES- Systemrechner
Linienleitrechner
Wareneingang
Mag
Printer
SPI
SMT
Bestücker
SMT
Bestücker
Mag
Reflow
Mag
MSL- Dry- TowerAutomaten mit
Zuführungen
bis an die Maschine
Einbindung
von manuellen
Arbeitsplätzen
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MES- Dump
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Printer
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Bestücker
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Bestücker
Mag
Reflow
Mag
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von manuellen
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SMT
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Mag
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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
Fertigungskosten
Verfügbares Invest- Volumen
Strategische
Personal
Wirtschaftliche
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Durchlaufzeiten
Vorgehensweise zur Realisierung solcher Projekte
Projektumfang abstimmen
Unternehmerische
Strategische
Leistungsdaten definieren
Produktionsstückzahlen
Fertigungskosten
Wirtschaftliche
Verfügbares Invest- Volumen
Personal
Durchlaufzeiten
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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 !
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Ziele
Machbarkeitsstudie
Abklärungen Lieferanten
Nutzen Sie dafür
Fachwissen und die Erfahrung
externer Projektpartner
Sie sparen Kosten und Zeit
Sie ersparen sich viele Fehlerquellen
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Projektausarbeitung
Umsetzung
[email protected]
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Optimierungspotentiale durch verbesserte
Produktionsfeinplanung- und Produktionssteuerung
Auch für zukünftige Investitionen nutzen
Termintreue
Qualität
Daten werden nutzlos,,
wenn sie nicht zeitnah
Auskunft geben können!
M1
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Bestand
Durchlaufzeit
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Kapazitäsauslastungen, Systemzustände und Laufzeiten, die
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GantAuftragsfeinplanung
Tabellarische
Belegungsanalyse
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Kapazitätsdiagramm
Für einzelne Arbeitsplätze
Liege- und
Bearbeitungszeiten
Plagiat geschützte Produkte, Baugruppen und Einzelkomponenten
Plagiat geschützte Geräte und Leiterplatten
In der Automobiltechnik
Verwendung eines Mikro- Farbcodes eingebettet in einer transparenten Trägermatrix
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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
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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
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Beratung
Planung
Pflichtenhefterstellung
Eigene
Softwarelösungen
Prozesssicherung
Prozesssteuerung
Optimierung
Simulation
Produktionsfeinplanung
Rechtskonforme
Systemlösungen
Produkthaftung
RoHS, WEEE
(Reach)
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Umfangreiches
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Hardware
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Danke,
Für Ihr Interesse und
Das Sie mir
Ihre wertvolle Zeit
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Fremdsysteme
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