Smart Factory- Neue Möglichkeiten für eine Optimierung der

Smart FactoryNeue Möglichkeiten für eine Optimierung der Elektronikfertigung
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Unser Firmensitz:
Industriegebiet
Mengeringhäuser Feld
Bad Arolsen
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Produkt- und Dienstleistungsprogramm
1
Projektmanagement
3
Schnittstellenlösungen
MES- Recorder
Lagerplatzanzeigen
Portalsysteme
RFID- Lösungen
Produktsicherung
Beratung, Projektanalyse,
Projektentwicklung,
Projektausarbeitungen
Projektmanagement
Inbetriebnahmen, Service
2
Eigene Softwarelösungen
Smart Factory
Warehouse Management
Traceability, MES- Systeme
Prozesssicherung
Kundenspezifische SW
Eigenes Hardwareprogramm
4
Handelsprogramm
Scanner
Sensoren
Messtechnik
Labelsysteme
RFID- Systeme
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Modulares Systemkonzept
Produktsicherung
Plagiatschutz
HardwareEntwicklung
Dienstleistung
Service
Produktionsfeinplanung
Bauteilebene
Linien- und
Produktsteuerung
Projektmanagement
ProzessSteuerung
Verriegelung
Simulation
Komponentenebene
Prozessverriegelungen
Installationen
Inbetriebnahme
Standzeit- und
Servicemanagement
Störfallshandling
Geräteebene
Sensorik und
Messtechnik
Service
Schulungen
Logistik
Prozesse
Produktionsplanung
Warehousemanagement
Prozessmonitoring
Auftrags- und
Produktüberwachung
Materialflussmanagement
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Kunden in der
Halbleiterverarbeitung (Bauteil- Montage)
Leiterplattenproduktion
Hybridtechnik und Flachbaugruppenfertigung
Montagetechnik
Gerätefertigung
Maschinenbau
Teilefertigung
Gießereitechnik
Automotive
Bahntechnik
Transrapid
Luftfahrt
Raumfahrt
Defence & Security
Maschinenbau
Montagetechnik
Schaltgeräte
Medizintechnik
Kommunikationstechnik
Industriecomputer
u. andere
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Europa
Über 700 Installationen
in mehr als
20 Ländern der Erde:
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Themenplan:
Ein neuer Begriff : Smart Factory
Wozu ist Smart Factory gut
Was kann es bringen
Aufbau und Lösungskonzepte
(Beispiele)
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Smart Factory
2013
(Industrie 4.0)
MES- Systeme
2009
2004
Traceability
CAM/ CIM (CIMBOARD)
1983
Fehlerkarten
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Smart Factory
Intelligente Logistikabläufe / Vernetzung
Bauteile und Materialien „kennen“ sich und wissen, wann sie zu welchem Zeitpunkt
wo gebraucht werden
Intelligente Produktionssteuerung
Produkte wissen, wann sie wo wie bearbeitet werden müssen
Intelligente Produkte
Jedes Produkt kennt seinen Herstellungsprozess, seine Lieferdaten und seine Lebenslegende
Der Weg zu
Smart Factory >>>>>>
Der „intelligenten“ Fabrik
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… und noch ein neues Schlagwort: Industrie 4.0 ?
Die vertikale und Horizontale Vernetzung
der Geschäftsprozesse
Vernetzung der Prozesse global über Internet
Vernetzung zwischen Kunden und Lieferanten
Intelligente Prozessverkopplung mit selbst steuernden
und regelnden Prozessen
Standardisierung (u.a. von Schnittstellen)
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Wo stehen wir aktuell?
Technologische Entwicklung der Fertigungssysteme weit fortgeschritten
Kommunikationsanbindungen bei vielen Systemen möglich
Datenverfügbarkeit hoch,, aber sehr unterschiedlich ausgeführt, sehr verschiedene
Datenstrukturen und Dateninhalte
Teilweise sehr große Informationsdichte vorhanden ( Maschinendaten und SPC- Daten)
Derzeit problematisch:
Daten sind nicht immer zeitnah erhältlich
Daten kommen teilweise ohne Eindeutigkeit
Daten kommen nicht in logischer Reihenfolge
Kommunikation über mehr als eine Schnittstelle pro System
Es gibt keine vereinheitlichten Protokolle und Datenstrukturen
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Intelligente Kommunikation als Voraussetzung für Smart Factory
Einbindung aller vorhandenen Kommunikationsträger
Prozessdaten in Echtzeit, mindestens sehr zeitnah
Intelligente, selbstagierende Softwarelösungen
Wissensbasierte Datenbanklösungen für Steuer- und Regelprozesse
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Effizientes Produktionsmanagement
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Kommunikation als tragendes Element
Wir müssen lernen, uns präzise auszudrücken, wenn wir miteinander
kommunizieren und uns verstehen wollen !
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Beispiele für Problemfälle in den Datenstrukturen
Beispiel 1
#data
534,Linear Profiel,,1,1399,1,900,0,120,1,131,1,141,1,151,1,160,1,169,1,188,1,246,1,230,1,29,1,29,1
Beispiel 2
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




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#data
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Beispiel 2
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Wo stehen wir heute noch?
URSACHEN
Viele manuelle Dokumentationen
Unproduktive Suchaufwände
Fehlende Informationen
Geringe Informations- Vernetzung
Unproduktive Handlingsarbeiten
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Da müssen wir hin!
Zeitnahe Transparenz
Optimierung von Abläufen
Intelligentes Planungskonzept
Effizientere Logistik
Selbstüberwachende Prozesse
Intelligentes Datenhandling
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Warum sind wir da noch nicht angekommen:
Problem:
Fehlendes Bewusstsein für schlummernde Potentiale
(Alltags- Blindheit , Unkenntnis)
Personalmangel
(Es hat niemand Zeit, sich um diese Themen zu kümmern)
Unkenntnis über bereits vorhandene Möglichkeiten
(Es gibt schon sehr viele Informationen ohne Nutzung)
Scheu vor einer „unproduktiven“ Investition
(wir kaufen erst mal eine Maschine)
Angst vor Problemen bei verteilter Intelligenz
(Schnittstellen, unterschiedliche Softwarelösungen)
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Welche Potentiale schlummern noch?
Bereitstellung von Informationen
Bereitstellung von Material
Abgleich von Kapazitäten
Bereitstellung von Wissen
……
……
……
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Beispiel:
Paternosterlager
Vor Ort
Lager
Materialfluss und Materialbereitstellung
Dry Pack
Trockenschrank
Rücktrockenschrank Station
Handlager
1-x Meter
Feederbänke
Rüstplätze
SMT Linien
Bauteilgebinde in der Produktion
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weitersuchen
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Hier bin ich
Oder
wir sollten wissen wo ein Gebinde
Sich aufhält!
„Orakel Power“
… und wir sollten ein Werkzeug haben, welches
uns jederzeit sagt, wo wir finden was wir
brauchen
Zauberwort: Kommunikation!
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Was kann man tun?
Anwendungsbeispiel
Firma II
Firma I
Bestellungen
Eingangsmeldung
Planung
Warenwirtschaft
Bedarfsmeldung
Anlieferung
Zentrallager
Anlieferung
Projektdaten:
Daten- Kommunikation zwischen
2 Unternehmen
3 Abteilungen
Produktion
Mit manueller und automatisierter
Datenerfassung und Datenbereitstellung
Fertigungsaufträge
Wareneingang
ChargenManagementsystem
Bereitstellung
Kommissionierung
Warehouse
ManagementSystem
DB
SMT- Material Linien
THT- Material
Handbestückung (THT/SMT)
Hilfsstoffe
Fehlteilanalyse
Lagerortanalyse
Materialbereitstellung
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FertigungsAufträge von SAP
Was ist anders geworden?
FA- Daten
Stücklistenangaben
Arbeitsplandaten
MaterialEingang
Material- Management- System
ChargenManagementsystem
Jederzeit bekannt
Für jedes Gebinde:
Warehouse
ManagementSystem
DB
Lagerort
Gebindebestand
Verbräuche
Verfallsdatum
MSL- Status
Berücksichtigung von
RoHS
Reach
Eigentümer
Gebindemengen
MSL
Etc.
SMT-Linien
THT
Repa
Prüffeld
Schnittstellen zu allen Systemen
und möglichen Aufenthaltsorten
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Dafür eingesetzte Softwarelösungen
Zentrale
Chargendatenbank
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Materialbereitstellung
Ergebnis:
Reduzierung der Auftragsvorbereitungszeit von 3-4 Stunden
auf nachhaltig < 10 Minuten (Aktuell 1-2 Mitarbeiter, vorher 4-6 Mitarbeiter)
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+ Reduzierung der Maschinen- Stillstandszeiten um > 50% !
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Weitere Beispiele:
Zusammenfassung und Reduzierung der Lagersysteme und Lagerbewegungen
Paternosterlager
Trockenschränke
Rücktrockenschränke
Dry Pack
Vakuumstationen
Pasten- /
Kleberlagerung
Kühlschrank
Schablonenlager
Retrogrades
Lagersystem
Regallager
Man. Handlager
Rüstplätze
Maschinen- Maschinen
Aufrüstung
Eine zentrale Warehouse- Lösung
Für alle denkbaren Lagersysteme
Test- Adapter- Lager
Werkzeuglager
Betriebsstofflager
u.a.
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Steuerung und Überwachung der Floor Life time von MSL- Bauelementen
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Bedarfsgesteuertes kommissionieren bis an den Arbeitsplatz
Unterschiedliche Auslagerungsvarianten
Gebindeauswahl
Fehlteilemanagement
Bedarfsmengen- Berechnung
Reservierungen
Sperrung von Materialien und Beständen
Nachlieferungen
In ständiger Kommunikation mit ERP- und Fertigungssystemen
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….und sie hat Schnittstellen zu einschlägigen Lagerautomaten
Software
MSL- Professional
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Einbindung in ERP- / Traceability-/ MES- und
Smart Factory- Systeme
Software
MSL- Professional
Software Gebindeerfassung und Kennzeichnung
(Wareneingangssoftware) + Auftragsvorgabe via ERP-System
Schnittstellen zu SMT- Maschinen und Linienrechnern
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Ein völlig neues Lagerkonzept, welches bereits eingebunden und realisiert ist:
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Reduzierung der Lagersysteme und der Lagerbewegungen
-
Freie und flexible Fachbelegung
Keine vordefinierten Kassetten
Integrierte Klimabereiche
Äußerst hohes Lagervolumen
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MSL- Bauteillagerung
Rücktrocknung von
MSL- Bauteilen
Automatische
Einlagerung
Automatische
Gebindeerkennung
Intelligente
Kommissionierung
Flexible
Lagerfachbelegung
Canban Auslagerung
Rücklagerung direkt
zum Arbeitsplatz
Auftragsauslagerung in
exakter Rüstreihenfolge
Lagerung von Rollen, Trays,
Stangen, Tüten Kartons, Feeder,
Feederwagen
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Das ist nun ganz neu!
Die Weiterentwicklung zu einem vollautomatischen Lagersystem
Material wird über den Wareneingang
direkt eingelagert und situationsbezogen
automatisch direkt an die Maschine oder den
Rüstarbeitsplatz ausgelagert in benötigter
Rüst- Reihenfolge!
Vernetzung der Automaten, aktuell über 60.000 Gebinde
in der Lagerverwaltung
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Potentiale einer
automatisierten Materiallogistik
Ein weiteres Beispiel
ERP- System
Warehouse Logistik Center
Wareneingang
Vom Wareneingang
direkt ins automatische
Lagersystem
Canban
Anforderung
Übernahme
Rüstliste
Auslagerungsvarianten:
Auftragsauslagerungen
Canban Nachforderungen
Einzelauslagerungen
Massenauslagerungen
Rüstplatz
1
Rüstplatz
2
Ausgabe
Linie II
Ausgabe
Linie I
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ERP- System
Datensicherung
Backup- System
Archiv
Firmennetzwerk
Erforderliche Schnittstellen für:
Linienscanner
Handscanner
Schnittstellenverriegelung
MES- Dump
(Systemrechner))
MES- Systemrechner
MES oder Projekt- Netzwerk
Einbindung
von manuellen
Arbeitsplätzen
Linienleitrechner
Wareneingang
Mag
Printer
SPI
SMT
Bestücker
SMT
Bestücker
Mag
Reflow
Mag
Beispiel für eine Integration Dry Tower
in ein MES- Lösungskonzept
Pastenerfassung
über Rüstscanner
(Linienrechner)
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Und was bringt es?
Einsparpotential Min Schichten
100
0,5
100
0,5
250
0,5
250
0,5
400
0,5
400
0,5
250
1
1
3
1
3
1
3
3
Anz FA
5
5
5
5
5
5
15
Monate/
Summe Std Tg/Monat Jahr
250
4,2
20
750
12,5
20
625
10,4
20
1875
31,3
20
1000
16,7
20
3000
50,0
20
11250
187,5
20
Summe Min
11
11
11
11
11
11
11
Std- Satz
Summe
Std / Jahr
917
40,00 €
36.667 €
2750
40,00 € 110.000 €
2292
40,00 €
91.667 €
6875
40,00 € 275.000 €
3667
40,00 € 146.667 €
11000
40,00 € 440.000 €
41250
40,00 € 1.650.000 €
Mögliche Einsparungen in Euro/ a
(3- Schichtbetrieb)
Anzahl Rüstvorgänge /Tag
Gebinde
1.600.000
1.400.000
1.200.000
1.000.000
800.000
600.000
400.000
200.000
0
14
12
10
8
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
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Optimierung der Produktionsabläufe
Reduzierung der Transportwege
Reduzierung der Handlingsvorgänge
Reduzierung der Lagerstufen
Suchaufwände reduziert
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Was ist noch mit diesen Lösungen erreicht worden:
- Lückenlose Gebindeüberwachung
- Kommunikative Vernetzung und Transparenz
- Automatische Materialbereitstellungen und Buchungen
- Intelligente Nutzung von Informationen
- Vermeidung von Umetikettierungen und Rückverpackung
- Automatisierte Verbrauchs- und Bestandsbuchungen
- Material bis an den Arbeitsplatz gebracht
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Wir haben:
- Unproduktive Tätigkeiten eleminiert
- Produktionszeiten reduziert
- Kosten gesenkt
- Effizienz gesteigert
- Eine Mitlaufende Inventur mit Korrekturbuchungen
- Transparenz geschaffen
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Kommunikation als Schlüsselelement
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Was macht eine Schnittstelle aus?
… oder was wir meist davon nur sehen (die Hardware)
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PC - Schnittstellen
Industrie- Schnittstellen
Zu jeder Schnittstelle
gehört ein
SoftwareÜbertragungsprotokoll
…und ein Interface,
wenn auch noch auf eine andere
Schnittstelle gewandelt werden muss
1Draht, 2 Draht- Systeme
USB
RS 232
RS 422
RS 485
SCSI
TTY
PCI
WLAN
Bluetooth
Ethernet (BNC)
Ethernet (RJ45)
Centronic
DIE
Fire Wire
DVI
ISA
….u.a.
Die Standardschnittstelle?
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Bestandteile einer Kommunikationsschnittstelle
Hardwareschnittstelle
Übertragungsprotokoll
Informationsdaten
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Schnittstellenprotokolle in der Elektronikfertigung
Übertragungsprotokoll
(Parallele Schnittstellen)
Serielle Schnittstellen
RS 232, RS 485, USB
Bus- Schnittstellen
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… und dann geht es noch um die Daten, die kommuniziert werden sollen
*P;DATE;TIME;CODE;PRGNAME;BARCODE;SQVELFW;SQVELBK;SQFROM;SQTO;SQFRCFW;SQFRCBK;SQHALTF;PRNVAR;SNAPOFF;SEPWAY;SEPVEL;SLIFT;SLFROM;SLTO;SLDEPTH;
#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;
3 Maschinen = 1 Prozess
Schablonendruck
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,
Mit der Installation von Systemen von über
80 Herstellern haben wir inzwischen über
100 Protokolle verarbeitet
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Die Standard- Schnittstelle?
Den Standard hatten wir schon:
Ein neuer „Standard“:
Noch ein neuer Standard:
Noch ein Standard, den jeder hat:
GEM ( vor gut 25Jahren)
XML
ZVEI- Schnittstelle
Lieferantenspezifische Schnittstellen
csv (Excel)
Noch ist die Standardschnittstelle ein Traum
Wir träumen weiter
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Die Standard- Schnittstelle, eine Vision
Eine Vielfalt
an Übertragungsprotokollen
Ein Vielfalt
an Hardware- Schnittstellen
Eine Vielfalt
an Stecksystemen
Eine Vielfalt
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 „Standardschnittstelle haben wir schon: (!)
Die SMEMA- Schnittstelle
2 Signale:
Board Available
Machine ready
Ein Standard seit vielen Jahren!
Übergabekommunikation zwischen 2
Produktionssystemen
Austausch von 2 einfachen Signalen (0V und
24 V)
Trotz Normung haben wir inzwischen über 12
verschiedene Versionen in der Anwendung:
Unterschiedliche Steckergrößen
Nicht normgerechte Steckerbelegungen
Falsche Spannungspegel
Falsche Stecker
(Diverse Zusatzbelegungen (bis 36 polig))
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Smart Factory kann große Vorteile bringen, das haben wir gesehen
Und was ist nun mit Industrie 4.0 ?
Fakt ist:
Die Standardschnittstelle ist noch lange nicht in Sicht !
Viele Lösungen für Smart Factory und Industrie 4.0
aber sind längst auch so möglich
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√
Informationen müssen in geeigneter Form, zum richtigen Zeitpunkt
am richtigen Ort zur Verfügung stehen (Mensch / Maschine)
√
Man nutzt diese Ergebnisse für unmittelbare Eingriffe in den Fertigungsablauf und die
Qualitätssicherung ( Steuerung / Verriegelung / Änderungen)
√
√
√
Man erzeugt logisch sinnvolle Ergebnisse aus zusammengeführten Informationen
Man setzt diese Informationen ein für selbstregelnde Systeme und Abläufe.
Man nutzt diese Informationen für Produktionsfeinplanungen, Investitionen und zur strategischen
Unternehmensausrichtung sowie zur Zusammenführung zu anderen Werken, Kunden und Lieferanten.
Man nutzt sie als Wettbewerbsvorteil
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Zusammenfassung
Intelligente Softwarelösungen erhöhen deutlich die Wettbewerbsfähigkeit in der
Elektronik- Fertigung
Moderne Lagersysteme bringen einen hohen zusätzlichen Nutzen
Bereits heute lassen sich wesentliche Merkmale einer intelligenten Produktion verwirklichen
Bislang sind nur erste Ansätze realisiert. Die Vorteile müssen sich in den Köpfen erst formieren
Die konsequente Zusammenführung und Nutzung vorhandener Informationen wird weitere
Optimierungspotentiale freilegen, es gibt noch viele Ansätze dazu.
Soweit es zu weiteren Standardisierungen in der Kommunikationstechnologie kommt, werden
sich damit auch die damit verbundenen Aufwendungen reduzieren und eine universellere Nutzung
möglich machen.
Fakt ist auch, das man mit den vorhandenen ERP- Lösungen die möglichen Optimierungspotentiale
nicht ausschöpfen wird, auch wenn dies immer wieder versucht wird! Ein Zusammenspiel
mit diesen Systemen aber ist zwingend
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