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Fertigungsmanagement

Chancen nutzen

28.09.2006 | Redakteur:

Manufacturing-Execution-Systeme sorgen für mehr Transparenz und beschleunigen die Produktion. Die Wettbewerbssituation vieler Unternehmen aus den Bereichen der diskreten Fertigung (beispielsweise...

Die Wettbewerbssituation vieler Unternehmen aus den Bereichen der diskreten Fertigung (beispielsweise Automotive, Metall-, Elektronikindustrie, Maschinen- und Anlagenbau) sowie Prozessindustrie (Nahrung, Konsumgüter, Pharma und Biotechnologie) hat sich in den letzten Jahren durch die Herausforderung verschärft, ausgeprägte Variantenvielfalt in Verbindung mit kurzfristigen Lieferverpflichtungen zuverlässig und belastbar sicherzustellen. Durchlaufzeiten müssen optimiert, hohe Flexibilität und technologische Variabilität garantiert und nicht zuletzt muss immer schneller und individueller produziert werden. In diesem Zusammenhang gewinnt der Einsatz so genannter MES (Manufacturing Execution Systems) zunehmend an Bedeutung. MES-Lösungen operieren als Bindeglied zwischen dem ERP-System (Enterprise Ressource Planning) auf der Unternehmensleitebene und der Prozessleitebene. Informationsfluss zwischen Systemen muss gesichert seinEin MES-System muss die Organisation und Führung aller im Produktionsprozess erforderlichen Aktivitäten unterstützen. Dazu gehört die Erarbeitung von Vorgaben an den Prozess hinsichtlich der zeitlichen Auftragsbearbeitung, des Einsatzes von Betriebsmitteln und Personal, der Bereitstellung von Material und anderer notwendiger Voraussetzungen zur Produktion. Weiterhin müssen die operativen Aktionen im Produktionsprozess gesteuert, die Ressourcen bereitgestellt, der Materialfluss gesichert und die Qualitätsparameter eingehalten werden. Das MES-System muss dabei alle für die Prozessdurchführung notwendigen Aktionen planen, initiieren, lenken, kontrollieren und dokumentieren sowie deren Ergebnisse auswerten und bewerten. Es muss die Integration aller an der Organisation und Lenkung des Produktionsprozesses beteiligten Systeme bewerkstelligen, das heißt den Informationsfluss zwischen ERP, MES, Prozessleitebene und anderen umliegenden Systemen konsistent sichern.Am Beispiel der Galvanoform Gesellschaft für Galvanoplastik wird deutlich, wie die MES-Suite der In Qu Informatics GmbH mit seinem Kernsystem Fastchain die diskreten Prozesse insbesondere in der auftragsbezogenen Fertigung unterstützt und so für optimierte Produktionsabläufe sorgt.Einsatz von Personal und Galvanikbädern planenGalvanoform stellt hochwertige Formschalen, Nickel- und Kupfer-Werkzeuge für die internationale Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie deren Zulieferer her. Als Individual-Fertiger mit zumeist sehr kleinen Stückzahlen legt das Unternehmen besonderen Wert auf Qualität und Genauigkeit. Für den langwierigen galvanischen Fertigungsprozess stehen auf etwa 12 000 m2 Produktionsfläche galvanische Badanlagen von 50 bis 50 000 l Inhalt zur Verfügung. Die Werkzeuge müssen extrem hohen Anforderungen an Maßgenauigkeit und Oberflächengüte genügen. Jedes Werkzeug – es sind mehrere hundert pro Jahr mit insgesamt etwa 30 000 Arbeitsgängen – durchläuft einen langwierigen, bis zu einem halben Jahr dauernden Prozess, der durch den mehrfachen Einsatz wertintensiver galvanischer Bäder sowie einen hohen Anteil an hoch qualifizierter manueller Arbeit (Modellbau, Gravur) gekennzeichnet ist. Dabei muss der Einsatz des Personals und der Galvanikbäder über einen längeren Zeitraum optimal vorherbestimmt werden, um bei langen Durchlaufzeiten eine zuverlässige Beobachtung des Liefertermins zu gewährleisten und bei Problemfällen gezielt eingreifen zu können. Zur Erhöhung der Planungsgenauigkeit wurde vor einigen Jahren in einem ersten Schritt die konventionelle Plantafel in der Fertigung durch eine auf Excel basierende Eigenentwicklung abgelöst. Diese bildete die Soll-Vorgaben, die Plan-Werte und die tatsächlich rückgemeldeten Ist-Daten kontinuierlich ab. Doch sie konnte weder eine exakte Kapazitäts- und Terminplanung noch die Komplexität der erforderlichen Planungsoperationen darstellen. Es waren keine Experimente mit Planungsvarianten machbar und Änderungen in den Aufträgen konnten nur sehr unzureichend berücksichtigt werden.Für das ablösende System wurden folgende Anforderungen definiert:- Hohe Planungssicherheit für alle Zwischen- und Endproduktliefertermine,- Vorausplanung des Personalbedarfs und der Verteilung des Personals über die einzelnen Werkstätten,- Vorausplanung der Belegung der Anlagenkapazitäten, insbesondere der zeitlichen und flächenmäßigen Belegung der unterschiedlichen Galvanikbäder,- Transparenz aller Prozesse von der untersten Fertigungs- bis hin zur Management-Ebene durch Informationsbereitstellung und -auswertung,- schnelle und einfache Planung aller Modifikationen in den Aufträgen zur Abstimmung der Terminauswirkungen mit den Kunden,- Nutzung der realen Prozessdaten für den Soll-Ist-Abgleich der Aufträge sowie zur Aufwandsabschätzung ähnlich gelagerter Projekte.Durch den ständigen Vergleich zwischen Soll und Ist des Produktionsverlaufes sollten Engpässe erkannt und durch Umschichtung von Personal, Ressourcen und Terminen entschärft werden.Diese komplexe Zielsetzung wurde durch eine integrierte Lösung, bestehend aus einem ERP-System, einem MES-System und einer gekoppelten Betriebsdatenerfassung erreicht. Das ERP/Production Planning-System AFPS (Auftragsbezogene Fertigungsplanung und Steuerung) von Ibees bildet und verwaltet die vernetzten Kommissionen für die Werkzeugherstellung, wobei jede Kommission wiederum ein Netz von Aufträgen zur Herstellung eines einzelnen Werkzeugs darstellt. Die Terminierung in AFPS erfolgt nach Bedarf bei Neueinsteuerung von Projekten und Kommissionen (mehrmals wöchentlich). Im Fokus stehen aktuell knapp 1000 Kommissionen mit jeweils im Schnitt sieben bis acht Zwischenproduktstufen zu je etwa vier bis fünf Arbeitsgängen. An das MES werden täglich die neuen oder geänderten Kommissionen übergeben.Auf der nachgelagerten MES-Ebene geht es planerisch um folgende Fragen:- Wie müssen die Personalressourcen verteilt werden, das heißt, wie viel Kapazität brauchen die einzelnen Werkstätten, um die Liefertermine zu halten?- Wie sind die Galvanikbäder zeitlich und flächenmäßig zu belegen, um den Gesamtlauf der Kommissionen termingerecht abzuwickeln? - Wie müssen die weiteren Anlagen belegt werden? Die Software Fastchain verplant zu diesem Zweck die vom AFPS übergebenen Kommissionen in zwei verschiedenen Arten:- In einer so genannten „Soll-Planung“ wird anhand der ERP-Terminvorgaben ein zeitbezogener Kapazitätsbedarf ermittelt.- Innerhalb eines so gennanten Scheduling-Laufes wird gegen das Kapazitätsangebot von Werkstätten und von Galvanik-Bädern geplant. Entstehen dabei im Vergleich zur „Soll-Planung“ Differenzen, so kann in einer „Was-wäre-wenn-Studie“ durch gezielte Umverteilung von Personalkapazität und/oder Umterminierung von Zwischenprodukten innerhalb einer Kommission und/oder Umpriorisierung von Kommissionen ein Lieferterminkonflikt ausgeglichen werden.Durch Simulationen Engpässe erkennenBei Galvanoform werden gegebenenfalls mehrere Zyklen beider Planungen als Simulationsexperiment mit variierenden Einstellungen iterativ durchgeführt, um ein akzeptables Gesamtergebnis über alle aktuell durch den Prozess zu steuernden Kommissionen zu erreichen. Ein solches akzeptables Gesamtergebnis wird für die Produktion als „produktive Version“ freigegeben (in der Regel einmal täglich).Die grafische Bedienoberfläche von Fastchain visualisiert Ergebnisse und mögliche Alternativen in der Prognose der Kommissionsbearbeitung. Gantt-Diagramme stellen Informationen zur Ist- und Soll-Situation sowie zur Planungsvorgabe der Fertigung in auftrags- und maschinenbezogener Darstellung zur Verfügung.Als Ergebnis der Kapazitätsplanung werden Informationen zum Arbeitsvorrat an die Terminals zur Betriebsdatenerfassung übermittelt. Zurückgemeldet werden im Wesentlichen die Beginn-, Zwischen- und Endemeldungen von Arbeitsgängen sowie Anlagenstörungen. Das geschieht entweder barcodegestützt über die BDE-Terminals oder auch über eine zentrale Meldungserfassung. Mit den eingegangenen Ist-Meldungen der BDE ist jederzeit ersichtlich, wo das Werkzeug im Fertigungsprozess steht. Wichtig ist, dass die Fortschritts- und Zustandsmeldungen sofort für die täglichen Neuplanungen berücksichtigt werden, sodass ein Planaufwurf in fastchain immer auf dem aktuellen Prozess-Ist aufsetzt. Das System wird rollierend eingesetzt, das heißt, die Planung wird immer in zyklischen Zeitabständen mit den aktuellen Ist-Zuständen und Vorgabeparametern für das gesamte Fertigungssystem und alle Kommissionen wiederholt.Der zentrale Nutzen des IT-Systems ist die Ermittlung eines allen Anforderungen und Randbedingungen entsprechenden Produktionsprozessplans auf der Basis eines Planungsexperiments. Durch die integrierte Lösung sind alle Produktionsabläufe mit den IT-Prozessen verbunden, die Produktion wird ständig überwacht. Dadurch können frühzeitig Konflikte und Probleme erkannt und gelöst werden. Das ermöglicht eine große Sicherheit in der Termineinhaltung der Kommissionen. Kostenintensive Produktionsmittel (Galvanikbäder) werden optimal ausgenutzt, Personal dem Bedarf entsprechend eingesetzt. Nicht zuletzt ist die Lösung Entscheidungshilfe, in welcher Reihenfolge Aufträge abzuarbeiten sind und Überlasten vermieden werden können.Weil im Programm benutzerdefinierte Sichten durch Filter einstellbar sind, wurde die Informationsflut eingedämmt und jeder Anwender erhält ausschließlich den für ihn relevanten Datenausschnitt. Darüber hinaus führte die Software zu einer wesentlichen Einsparung der Arbeitszeit in der Arbeitsvorbereitung. Die Durchlaufzeit je Kommission wurde durch die optimale Ermittlung des Startzeitpunkts des Folgearbeitsgangs und die rechtzeitige Vorbereitung anhand der Fastchain-Information auf diese Arbeiten in der entsprechenden Abteilung signifikant gesenkt und die Terminsicherheit wesentlich erhöht. Galvanoform geht davon aus, dass der Return on Invest innerhalb von 1,5 Jahren erreicht wird.MES ist quasi das Navigationssystem durch die Informationsflut der Daten und Information des Unternehmens mit dem Ziel, die stark veränderten Anforderungen der Kunden zu erfüllen. Dazu sind reine ERP-Systeme nicht in der Lage und das haben die meisten Unternehmen auch erkannt. Deshalb prognostizieren Analysten eine jährliche Verdopplung des MES-Marktes.

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