Mit transparenten Daten zu sicheren Fertigungsprozessen

Viele Unternehmen setzen heute MES-Lösungen ein, um ihre betriebswirtschaftliche Software und weitere IT-Systeme mit der Steuerung der Fertigungsanlagen zu verbinden. Ziel ist, die Lücke zwischen der Planungsebene und dem Shop Floor zu schließen und so die Produktivität und Flexibilität des Unternehmens zu steigern. Der Einsatz eines MES hat, das ist ein möglicherweise nicht bedachter Nebeneffekt, gleichzeitig positive Auswirkungen auf die Sicherheit des Fertigungsprozesses. Mehrere Aspekte spielen dabei eine relevante Rolle. Fehlerquellen schnell ausfindig machen Eine grundlegende Funktion von Manufacturing Execution Systemen ist die permanente Kontrolle der relevanten Prozessparameter in der Produktion. Der zentrale Fertigungsserver eines Manufacturing Execution Systems erhält von den Client-Komponenten auf den Arbeitsstationen fortlaufend Informationen über die Maschinen und jeden einzelnen Fertigungsschritt. Dazu gehören zum Beispiel Angaben über Temperatur und Druck der Maschine, aber auch über die aktuellen Stückzahlen oder das im Produktionsprozess verwendete Material. Die gesammelten Daten werden in einer zentralen Datenbank abgelegt und kontinuierlich ausgewertet. So kann das System automatisch Abweichungen von den definierten Sollwerten erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten. Gleichzeitig gewährleistet die umfassende Datensammlung eine vollständige Rückverfolgbarkeit von Prozessdaten und Material. Im Nachhinein lässt sich jederzeit feststellen, an welcher Maschine ein bestimmtes Produkt bearbeitet und welche Materialcharge dabei eingesetzt wurde. Dies verkürzt die Suche nach möglichen Fehlerquellen erheblich. Aus Daten werden Informationen Der zentrale Fertigungsserver muss aber nicht nur in der Lage sein, Einzeldaten zu sammeln. Er kann diese auch aggregieren. Aufgabe eines MES ist es, reine Daten in nutzbare Informationen zu verwandeln. Beteiligte Mitarbeiter und Produktionsverantwortliche können nur dann verantwortlich Entscheidungen treffen, wenn bestimmte Kennzahlen wie der Nutzungsgrad oder die Gesamtanlageneffektivität vorliegen. Benötigt werden darüber hinaus meist auch individuell definierte, unternehmensspezifische Qualitätsindikatoren. Erst diese Zusammenfassung von Rohdaten sorgt für einen wirklich transparenten und damit besser kontrollierbaren Fertigungsprozess. Eine weitere Herausforderung bei der Herstellung von Prozesssicherheit ist das rechtzeitige Eingreifen in kritischen Situationen. Auch hier bietet ein MES umfassende Unterstützung: Mittels Statistical Process Control (SPC) überwacht das System den Status der verschiedenen Prozessparameter. Nähert ein Prozess sich den Grenzen des Toleranzbereichs, kann dieses Ereignis auf unterschiedlichen Wegen angezeigt werden. Bestimmte Informationen lassen sich auf grafischen Displays an den Arbeitsstationen darstellen. So können die Bediener bei Abweichungen und Störungen direkt eingreifen. Außerdem gibt es die Möglichkeit, den Status mehrerer Anlagen auf einem Dashboard-Display zusammenzufassen, das über der Fertigungslinie angebracht wird. Wenn an einer Stelle eine Störung angezeigt wird, kann der verantwortliche Mitarbeiter im Leitstand sofort Servicepersonal alarmieren. Idealerweise sollte es natürlich möglichst selten zu kritischen Situationen kommen, die ein manuelles Eingreifen erfordern. Manufacturing Execution Systeme werden daher in einer zweiten Entwicklungsstufe oft eingesetzt, um Prozessparameter automatisch nachzuregeln, bevor sie den Toleranzbereich verlassen. So lassen sich Stillstandszeiten minimieren. Prävention mit transparenten Prozessen Zu den präventiven Maßnahmen gehört auch, falsche Prozesseinstellungen zu verhindern – also alle Arten von Unstimmigkeiten zwischen den Auftragsvorgaben und den IST-Einstellungen an der Maschine. So nutzt bereits heute einer der führenden deutschen Automobilzulieferer eine MES-Lösung bei der Produktion von Instrumententafeln. Das Produkt wird nicht in einer Fertigungslinie hergestellt, sondern an einzelnen Maschinen. Bei jedem Werkstück, das in eine Maschine gelegt wird, verifiziert das Manufacturing Execution System zunächst, ob der vorhergehende Arbeitsschritt fehlerfrei durchgeführt wurde. Falls dies nicht der Fall ist, verriegelt das System automatisch die Maschine. So wird verhindert, dass die Bediener Ausschuss weiterveredeln und dadurch unnötig Zeit und Material verbrauchen. Auch in anderen Bereichen lassen sich MES-Lösungen für moderne Methoden der Prozessüberwachung einsetzen. So nutzen Hersteller von Gleitlagern die Auswertung der erfassten Prozessdaten, um Produktionstoleranzen auszugleichen. Jede Lagerschale wird nach der Fertigung vermessen und in eine bestimmte Abweichungsklasse eingeteilt. Anschließend wird sie mit einer passenden Lagerinnenschale zusammengesetzt, die aus der gleichen Abweichungsklasse stammt, also zum Beispiel ebenfalls minimal zu groß ist. Ein weiteres Anwendungsgebiet für präventive Prozesssicherheit ist das Materialmanagement. Hier besteht die Anforderung typischerweise darin, die Materialrüstung der Maschine gegen die Auftragsvorgaben zu testen. In der Elektronikfertigung etwa kann mit einem MES sichergestellt werden, dass die verwendeten Bauteile das Haltbarkeitsdatum noch nicht überschritten haben und dass das FiFo (First In – First Out)-Prinzip eingehalten wird. An Arbeitsstationen mit zahlreichen Materialzuführungsspuren lässt sich außerdem kontrollieren, ob das richtige Bauteil in der richtigen Spur liegt. Eine bedienbare Lösung Die MES-Lösung intraFactory von Kratzer Automation ermöglicht bei der Materialüberprüfung den Einsatz von mobilen Terminals. Mit einem einzigen tragbaren Endgerät können die Bediener unterschiedliche Bauteile an unterschiedlichen Materialzuführungsspuren scannen. So werden nicht nur weniger Scanner benötigt, auch der Einarbeitungsaufwand ist minimal. Der Aspekt der Benutzerfreundlichkeit sollte beim Thema Prozesssicherheit nicht vernachlässigt werden. Unternehmen, die ihre Prozesssicherheit erhöhen wollen, müssen auch darauf achten, dass die neuen Systeme die Bediener nicht überfordern, sondern tatsächlich entlasten.