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MES-Systeme Produktivität steigt spürbar in Aluminium-Gießereien

| Redakteur: Reinhard Kluger

Das hochautomatisierte Borbet-Werk produziert Leichtmetallräder. Um die Anlagen effizienter zu nutzen und stets einen Überblick über den aktuellen Maschinen-, Auftrags- und Werkzeug-Status zu erhalten, wurde das Manufacturing Execution System (MES) HYDRA von MPDV Mikrolab eingesetzt. Die Folge: kürzere Stillstandszeiten und weniger Nacharbeiten.

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Leichtmetallräder am laufenden Band: Borbet fertigt auf hochautomatisierten Anlagen, die per Ethernet vernetzt sind.
Leichtmetallräder am laufenden Band: Borbet fertigt auf hochautomatisierten Anlagen, die per Ethernet vernetzt sind.
( Archiv: Vogel Business Media )

Für die Produktion eines Leichtmetallrads benötigen die Mitarbeiter von Borbet rund 30 Stunden. Im ersten Schritt erhitzt der international führende Hersteller das Aluminium in seiner Gießerei auf bis zu 750 °C und befüllt damit dann die Gießmaschinen. Ein Kuka-Roboter entnimmt das gegossene Rad, es hat immer noch eine Temperatur von 450 °C bis 500 °C, der Kokille, taucht es zum Abkühlen in Wasser, um es anschließend zu lagern. In dem anschließenden Prozessschritt werden die Räder gründlich geröntgt, um schon jetzt fehlerhafte Teile auszusortieren. Eine Wärmebehandlungs-Anlage dient der Steigerung der (Zug-)Festigkeit und der Härte des Metalls, was rund acht bis neun Stunden dauern kann.

Im nächsten Bearbeitungsschritt werden die Räder in mechanischen Bearbeitungslinien fertig bearbeitet und entgratet. Die Linien bearbeiten individuelle Varianten, deren Vorgaben der Werker manuell am Meister-Terminal einstellen kann. Nach der optischen Raderkennung werden die Räder gewaschen, nochmals kontrolliert, lackiert sowie abschließend endgeprüft und auf Paletten zur Just-in-Time-Lieferung an die Automobilhersteller verpackt.

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Die Entscheidungsgründe für ein MES

Das hochautomatisierte Werk in Bad Langensalza produziert auf dem neusten Stand der Technik, mit unterschiedlichen Maschinen und Anlagen wie Gießmaschinen, Rollenförderern, Lackieranlagen, Röntgenmaschinen und Robotern. Die meisten der Anlagen sind via Ethernet miteinander vernetzt. In den ersten Monaten nach Produktionsbeginn mussten die Mitarbeiter an jeder Bearbeitungsstation Mengenmeldungen, Maschinenlauf- und Stillstandszeiten sowie Fehlerursachen manuell erfassen und in eine Excel-Tabelle eintragen, die mit den Tabellen der übrigen Maschinen zusammengeführt wurde. Die Folge: Die Abteilungen Vertrieb und Arbeitsvorbereitung hatten nur einen eingeschränkten und erst relativ spät verfügbaren Überblick über die produzierten Stückzahlen.

Vor diesem Hintergrund beschloss die Borbet-Geschäftsführung das bereits im Jahr 2002 erfolgreich in den Werken an den Standorten Hesborn und Medebach eingeführte MES-System HYDRA auf das Werk in Bad Langensalza zu übertragen. Seinerzeit hatten sich die Verantwortlichen aus folgenden Gründen für das MES-System Hydra entschieden:

  • Das offene System lässt sich einfach in das bestehende Unternehmens-Netzwerk integrieren sowie später um zusätzliche Software-Module erweitern und auf die Tochterunternehmen portieren.
  • Es stehen Schnittstellen zum ERP-System Infor (Brain XPPS Automotive) sowie zum IBM AS400-Rechner und den Automatisierungskomponenten zur Verfügung.
  • Aufgrund der intuitiven und konfigurierbaren Oberfläche der Konsolen sowie der Info- und Auswerte-PCs lässt sich die Software einfach bedienen.
  • Durch das frühzeitige Erkennen und Beheben von Engpässen und Unregelmäßigkeiten erhöhen sich die Hauptnutzungs- und Maschinenlaufzeiten und damit der Ausstoß.
  • Die Verwaltung und werksübergreifende Verwendung der Werkzeuge gestaltet sich sicherer, übersichtlicher und zeitsparender. Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten können geplant und vorbeugend durchgeführt werden. Das werksübergreifend einheitliche System stellt die in den Qualitätsnormen geforderte und im Rahmen von Audits überprüfte Prozesstransparenz sicher.
  • Mit dem HYDRA-Leitstand (HLS) ist eine Feinplanung der Aufträge werksübergreifend möglich. So lassen sich bei optimaler Kapazitäts- und Ressourcenauslastung die Durchlaufzeiten sowie Werkzeug- und Rüstkosten reduzieren und eine hohe Termintreue sicherstellen.

Im ersten Schritt entschied man sich im Borbet-Werk in Bad Langensalza die Hydra-Module ADE (Auftragsdatenerfassung), HLS (HYDRA-Leitstand), MDE (Maschinendatenerfassung) und WRM (Werkzeug- und Ressourcen-Management) einzuführen. Mittels ADE werden die Fertigungsaufträge nun am Terminal des Industrie-PCs der jeweiligen Maschine an- und abgemeldet. So ist ersichtlich, an welchem Auftrag gerade gearbeitet wird. Das Tool überwacht den Auftragsfortschritt zeitaktuell und wertet die tatsächlich anfallenden Produktionszeiten und -mengen aus. Die Arbeitsvorbereitung und der Vertrieb haben durch die lückenlose Darstellung aller Buchungen also jederzeit einen genauen Überblick über den Auftrags-Status sowie den Lagerbestand und können den Kunden gezielt Auskunft erteilen. Durch die nahtlose Rückverfolgbarkeit jedes Auftrags werden im Reklamationsfall alle Fragen sofort geklärt. Aus ADE lassen sich Ausschuss-Statistiken generieren, der Materialverbrauch pro Auftrag errechnen sowie entsprechende Chargen-, Material- und Lagerbuchungen vornehmen. Außerdem ist eine detaillierte Kostenkontrolle und Nachkalkulation möglich, um die Wirtschaftlichkeit des jeweiligen Auftrags zu ermitteln und unter Umständen Optimierungs-Maßnahmen einzuleiten.

Die Auftrags-Feinplanung ...

Die im ERP-System Infor (Brain XPPS Automotive) angelegten Fertigungsaufträge lassen sich über eine Schnittstelle in das Modul HLS laden, um eine kapazitätsbezogene Feinplanung vorzunehmen. Mit dem Leitstand ist Borbet in der Lage, erheblich schneller und effektiver als mit zentral organisierten PPS-, ERP-Systemen oder manuell bedienten Stecktafeln, auf geänderte Plandaten und vom Soll-Zustand abweichende Situationen zu reagieren. Der HLS greift dabei zentral auf die Ressourcendaten aller Werke zu und überprüft die Verfügbarkeit und den Zustand von Kokillen und Maschinen. Die Planungsergebnisse sowie die aktuellen Ist-Zustände in der Fertigung werden übersichtlich auf einer grafischen Plantafel dargestellt, um den Produktionsfortschritt zeitnah zu überwachen, Konfliktsituationen frühzeitig zu erkennen und sofort wirkungsvolle Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Durch die Verwendung von HLS hat das Borbet-Werk in Bad Langensalza nicht nur seine Maschinenbelegung optimiert, sondern ebenfalls auch ein hohes Maß an Transparenz und Planungssicherheit erlangt.

... und Laufzeit-Optimierung

Untersuchungen haben gezeigt, dass die tatsächlichen Maschinenlaufzeiten unter den von den Herstellern angegebenen Werten liegen. Dies ist häufig auf ungeplante Stillstandszeiten zurückzuführen. Um die genaue Dauer pro Maschine sowie die entsprechenden Stillstandsgründe zu ermitteln und zu eliminieren, hat Borbet das Modul MDE eingeführt. Über die Schnittstellen auf OPC-Basis sind die Steuerungen (z.B. von Siemens und Mitsubishi) der einzelnen Maschinen mit dem MES verbunden, sodass die gespeicherten Echtzeit-Daten wie Stückzahlen, Zustände und Störzeiten zur Auswertung an das MES übergeben werden. Außerdem ist das manuelle Erfassen dieser und weiterer Informationen an den Bedienterminals der Maschinen möglich. Der individuell gestaltbare „Grafische Maschinenpark“ zeigt den Mitarbeitern den Zustand aller Maschinen übersichtlich mit Farbsymbolen an, damit im Fall einer Störung eine schnelle Reaktion sichergestellt ist.

Das Werkzeug-Management

Das Herstellen der zahlreichen Kokillen der Borbet-Gruppe ist aufwändig und teuer, weshalb die verschiedenen Produktionsstandorte nicht über den kompletten Werkzeug-Satz für das Borbet-Fachhandels-Programm verfügen. Je nach Auftragslage gilt es, einzelne Fachhandels-Kokillen zwischen den Borbet-Werken auszutauschen. Damit die Werkzeugmeister wissen, wo sich die einzelnen Gusswerkzeuge für welchen Zeitraum befinden, wie die weitere Verwendung geplant ist und welche Besonderheiten der Kokille berücksichtigt werden müssen, wird das Modul WRM eingesetzt. So ist ein effizientes Planen und Verwalten des Kokillen-Bestands über alle Standorte hinweg möglich. Über die MDE werden die Einsatz- und Standzeiten jedes Werkzeugs automatisch miterfasst. Über die Werkzeug-Historie ist also bekannt, wie alt die Kokille ist, in welchen Werken sie genutzt und wie viele Räder auf ihr produziert wurden, welche Störungen beim Einsatz aufgetreten sind, zu welchem Zeitpunkt die nächste, in regelmäßigen Abständen geplante Wartung zur Instandhaltung zu erfolgen hat und wann die Kokille an welches Werk weiterzuleiten ist. Diese Infos werden als kompletter Datensatz mit dem Werkzeug verschickt. So ist sichergestellt, dass auch zukünftig einwandfreie Räder gegossen werden ohne langwierige Nacharbeiten. Ein weiterer Baustein, um die Effizienz der Leichtmetallräder-Produktion zu steigern! Und: die vorausschauende und nutzungsgerechte Wartung erhöht darüber hinaus die Lebensdauer der teuren Guss-Werkzeuge: Der Nutzen: niedrigere Produktionskosten, eine höhere Produktqualität und geringerer Ausschuss.

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