Intelligente HMIs Optimierung von Fertigungs- und Logistikabläufen

Redakteur: Reinhard Kluger

Unternehmen, die wie die Leichtmetallgießerei Schulte & Schmidt in Deutschland fertigen und international erfolgreich sein wollen, sind zur ständigen Innovation und Ausnutzung aller Optimierungspotentiale gezwungen. Diese liegen heute weniger in der Verbesserung einzelner Fertigungsschritte, als vielmehr in der Realisierung einer individuellen Produktionssteuerungs- und Logistiklösung. Mit Hilfe intelligenter HMIs von Elektronik-Systeme Lauer hat Schulte & Schmidt dieses Ziel mit geringem Aufwand erreicht.

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Die Leichtmetallgießerei Schulte & Schmidt verarbeitet vornehmlich Aluminium und Zink zu Druckgussteilen. Zu den Hauptabnehmern der ca. 7.500 Tonnen Gussteiljahresproduktion des Unternehmens mit Fertigungsstandorten in Nürnberg und Flossenbürg gehören die internationale Automobilindustrie und die Elektro-, Haushalt- und Freizeitindustrie. In seiner 50-jährigen Firmengeschichte hat sich der Spezialist für Sand- Kokillen- und Druckguss zu einem Full-Service-Dienstleister entwickelt.

Das Unternehmen übernimmt alle anfallenden Aufgaben von der Konstruktion und Entwicklung, über den Formenbau sowie die Entwicklung der optimalen Fertigungslösung, bis hin zur Fertigung von Klein- und Großserien. Flexible und ausgeklügelte Produktions-, und Logistikprozesse garantieren dabei eine qualitätsgeprüfte Fertigung und termingerechte Lieferung. Im Werk Flossenbürg produziert man in erster Linie Aluminiumgussteile wie z.B. Gehäuse für Autolichtmaschinen.

Grundlage für einen hohen Qualitäts- und Lieferstandard ist ein hoher Automatisierungsgrad der einzelnen Arbeitsschritte und eine durchdachte und optimierte Produktionsvorbereitung, Prozessführung und Logistik. Da standardmäßige Betriebsdatenerfassungssysteme nicht die erforderlichen Informationen zur Verfügung stellen konnten, hat sich Schulte & Schmidt zum Aufbau einer individuellen Produktionssteuerungs- und Logistiklösung entschieden. Voraussetzung dafür war die Einbindung der bestehenden Maschinensteuerungen und des internen ERP-Systems.

Maßgeschneiderte Lösung

Fast ausnahmslos sind moderne Produktionsmaschinen mit Steuerungen ausgestattet, die über eine Ethernet-Schnittstelle verfügen. Für die Anbindung an ein übergeordnetes ERP-System steht damit ein leistungsfähiges und kostengünstiges Standardmedium zur Verfügung. Der Übermittlung der von den SPSen bereit gestellten Daten an die übergeordnete „Bürowelt“ steht damit prinzipiell nichts im Weg. Möchte der Anwender allerdings bei einer direkten Verknüpfung der Maschinen mit dem ERP-System Daten erfassen, die die Steuerung nicht zur Verfügung stellt oder sogar grundsätzlich nicht bereitstellen kann, sind Probleme vorprogrammiert. Diese verschärfen sich noch, wenn in der Fertigung Maschinen unterschiedlicher Anbieter zum Einsatz kommen. „Will der Anwender in dieser Konstellation neben den Maschinendaten weitere Informationen auswerten, muss er mit den Herstellern über eine Anpassung der Steuerungs- oder Bediensoftware verhandeln.

Dies ist in der Regel ein langwieriger und kostspieliger Prozess“, erklärt Dragan Petkovic, Systemtechnikverantwortlicher bei Schulte & Schmidt. Da das Unternehmen diesen Aufwand vermeiden, aber nicht auf die Vorzüge einer auf den Betrieb optimierten vertikalen Integration der Maschinen verzichten wollte, entschieden sich die Verantwortlichen für den Einsatz der WOP-iT-Panel von Elektronik Systeme Lauer. Diese intelligenten HMI-Terminals des Bedienen & Beobachten Spezialisten, hat Schulte & Schmidt als zusätzlichen IT-Level zwischen den Maschinensteuerungen und der ERP-Ebene eingefügt. Das Unternehmen nutzt sie dabei nicht nur, um Maschinenparameter zu sammeln, sondern auch um zusätzliche Daten zu erheben. „Wegen der Modularität und Offenheit der WOP-iT HMI-Software konnten wir einen Wago-Controller einbinden, der die Integration weiterer Sensordaten erlaubt. Gemeint ist damit zum Beispiel die Kolbenwegmessung der Presse, die vom Maschinenhersteller standardmäßig nicht überwacht wird“, erläutert Petkovic den Formungsprozess.

Qualitätsverantwortung beim Mitarbeiter

Ein wichtiger Aspekt bei der Entscheidung für die 15 Zoll großen Touchpanel war es, die Akzeptanz des Bedienpersonals zu sichern. Ebenso entscheidend war die Zuverlässigkeit in der rauen Industrieumgebung, die durch heiße Rauschschwaden und ständige Vibration gekennzeichnet ist. So berichtet der Systemverantwortliche weiter: „In den zwei Jahren, seitdem die Anlage läuft, gab es bisher keinerlei Ausfälle der Touchpanel. Wir konnten zudem mit Hilfe von WOP-iT® Abläufe vereinfachen, da wir nun unsere Transponder zur Zeiterfassung für die Identifikation des Maschinenbedieners nutzen.“ Durch den nachvollziehbaren Arbeitsprozess steigt das Verantwortungsbewusstsein des Mitarbeiters und führt zu einer verbesserten Produktqualität. Ganz nebenbei steht eine Benutzerverwaltung zur Verfügung, die dem Werker die jeweilige Bedienungskompetenz automatisch zuweist.

Durch den WOP-iT-Einsatz war es dem Unternehmen außerdem möglich, Maschinen zu funktionellen Einheiten zu gruppieren und zentral zu steuern. Die Panel wurden dazu mit den Steuerungen der nachgelagerten Maschinen bzw. der Peripheriegeräte über Feldbusse vernetzt und per Ethernet an das ERP-System angebunden. So sammelt ein Wop-iT-Panel nicht nur die Daten der Druckgussmaschine, sondern auch die der Stanzmaschine. Darüber hinaus meldet die Sprüheinrichtung ihren Betrieb an das Panel, und der Handling-Roboter teilt mit, wie viele Werkstücke er übergibt. Obwohl die Touchoberfläche der Panels zur Maschinenbedienung geeignet wäre, haben die Ingenieure von Schulte & Schmidt ein zusätzliches Tastenfeld unter dem Display installiert. Dies ergab sich aus Gesprächen mit den Werkern während der Planungsphase. Sie erhalten dadurch eine gewohnte Bedienumgebung, deren Akzeptanz auch mit Öl verschmutzten Handschuhen gewährleistet ist.

Flexibel reagieren können

„Durch die maßgeschneiderte vertikale Integration und die funktionale Gruppierung der Maschinen haben wir erreicht, dass wir Fertigungs- und Logistikabläufe optimal überwachen, planen und steuern können“, ist Dragan Petkovic überzeugt. Die Auftragsdisposition von Schulte & Schmidt erfasst dabei nicht nur die Betriebsdaten, sondern versendet automatisch die erforderlichen Auftragsdaten an die jeweiligen Maschinen. Der Anlagenbediener ruft dann vor Ort den Auftrag auf und arbeitet ihn ab. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass man äußerst flexibel auf Ereignisse, die die Produktion beeinflussen, reagieren kann. Dabei wird z.B. bei einem Maschinenausfall der Auftrag automatisch an eine alternative Fertigungsstation übermittelt.

„Wir haben auf Basis der WOP-iT-Panel eine individualisierte Lösung entwickelt, die es uns erlaubt, genau die Maschinendaten zu erfassen, die für eine moderne Fertigungsplanung sowie für innovative Entlohnungskonzepte unabdingbar sind“, fasst Dragan Petkovic zusammen. „Sie ermöglicht die Interaktion der Maschinen vor Ort, ohne dass dafür eine zusätzliche kostspielige Instanz in Form einer übergeordneten Steuerung oder Leitwarte erforderlich wäre.“ Trotz hartem Industriealltag mit Dampf und Vibration ist eine effiziente Maschinenvisualisierung mit der geeigneten Hardware kein Wunschtraum.

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Dieser Bericht entstand mit freundlicher Unterstützung von Schulte & Schmidt in Flossenbürg

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