Wer täglich mehrere Tausend Armaturen herstellt, braucht eine effiziente Produktion, die höchste Qualitätsanforderungen erfüllt. Um das zu erreichen, hat sich ein Familienunternehmen aus dem Sauerland mit HYDRA Dynamic Manufacturing Control auf den Weg zur Smart Factory gemacht und eine voll vernetzte Fertigungszelle geschaffen.
Der international tätige Armaturenhersteller zählt zu den führenden Spezialisten für flüssige Medien. Um die hohen Sicherheitsanforderungen dieser Branche zu erfüllen, legt das Unternehmen größten Wert auf Qualität. „Für unsere Komponenten gelten strenge Normen. Umso wichtiger ist es, dass jedes Teil, das unsere Produktion verlässt, eindeutig identifizierbar ist und wir genau wissen, wie es hergestellt wurde und welche Bereiche der Fertigung es durchlaufen hat“, sagt der Leiter des Technologiekompetenzzentrums.
Mit dem Manufacturing Execution System (MES) HYDRA von MPDV lässt sich durch das Abscannen eines Data Matrix Codes, der sich auf jedem Bauteil befindet und als eindeutiger Identifikator dient, ein digitales Abbild des Teils mit den wichtigsten Informationen erstellen. „Dadurch können wir genau nachvollziehen, mit wieviel Druck wir ein Teil auf Dichtigkeit geprüft oder mit wieviel Newtonmetern wir es verschraubt haben. Bei einer Prüfung können wir so belegen, dass wir jeden Prozessschritt sauber ausgeführt haben“, erklärt der Leiter des Technologiekompetenzzentrums.
„Wir haben viele Insellösungen in der Produktion im Einsatz, die nicht miteinander kommunizieren. Durch die Einführung von HYDRA können wir all diese Insellösungen ablösen. Das ist einfach großartig. Alle HYDRA-Module kommunizieren miteinander und können untereinander Informationen austauschen. Das hat viele Vorteile und bringt uns auf unserem Weg zur vernetzten Produktion einen erheblichen Schritt weiter.“
Leiter des Technologiekompetenzzentrums des Produktionsstandortes
Komplexe Arbeitsabläufe flexibel modelliert
Vor wenigen Monaten hat sich das Unternehmen als eines der ersten weltweit dazu entschieden, eine vollumfänglich vernetzte Montagezelle, einen sogenannten digitalen Zwilling, zu modellieren und zu implementieren. Hierzu setzt das Projektteam das HYDRA-Modul Dynamic Manufacturing Control (HYDRA-DMC) als Pilot in einer Fertigungszelle ein. „Wir haben uns entschieden, etwas untypisch zu starten und erstmal HYDRA-DMC als Pilot einzuführen, bevor wir die nächsten Schritte für die MES-Implementierung machen“, erklärt der Leiter des Technologiekompetenzzentrums.
Mit HYDRA-DMC lassen sich komplexe Arbeitsabläufe flexibel modellieren. Das Modul kommt sowohl in kleineren Montagezellen als auch in komplexen Montagelinien variantenreicher Produkte, für die ein schneller Arbeitstakt sowie ein hoher Informationsbedarf typisch sind, zum Einsatz. Dazu gehören eine gezielte Werkerführung, Steuerkommandos für intelligente Werkzeuge und Peripheriegeräte. Außerdem lässt sich mit HYDRA-DMC die Rückverfolgbarkeit (Traceability) verbessern und die vorgegebene Produktionsreihenfolge (Sequenzierung) wird durch die intelligente Vernetzung sichergestellt.
Der Armaturenhersteller setzt HYDRA-DMC derzeit in einer U-Zelle ein, in der Werker im sogenannten One-Piece-Flow arbeiten. Das heißt, jeder Mitarbeiter durchläuft die gesamte Zelle und montiert das Bauteil bis zur Fertigstellung, wobei dieser neuerdings mit Hilfe der Vernetzung und Sensorik durch den Montageprozess geführt wird.
Papierlose Zelle
Im ersten Schritt hat das Team mit Unterstützung von MPDV den gesamten Montageablauf der Zelle digital abgebildet. Hierfür wurden unterschiedlichste Sensoren an HYDRA-DMC angebunden und die Werkerführung somit optimiert. Mit der Software lässt sich genau prüfen, ob ein Arbeitsvorgang in der Zelle korrekt ausgeführt wurde. So muss der Werker nicht mehr selbst entscheiden, ob beispielsweise eine Dichtung richtig angebracht ist. Das übernehmen die Sensoren im Zusammenspiel mit HYDRA. Fällt die systemgestützte Prüfung eines Teils positiv aus, gibt die Software den nächsten Arbeitsschritt frei und der Mitarbeiter setzt die Montage fort. Über diesen Mechanismus stellt das System sicher, dass nur an Bauteilen weiter gearbeitet wird, die dem Qualitätsstandard entsprechen. Das Ergebnis ist eine voll vernetzte Zelle.
„Durch HYDRA haben wir es geschafft, unsere Prozesse enger zu schnüren und eine verbesserte Kommunikation zwischen Mensch und Maschine herzustellen“, erklärt der Leiter des Technologiekompetenzzentrums. „Das System sorgt damit für Transparenz und bietet Unterstützung zur sofortigen Problemfindung.“
An den einzelnen Arbeitsstationen in der Zelle sind auf den Displays Videos mit den Besonderheiten des Montagevorgangs zu sehen. So wissen Mitarbeiter sofort, worauf es an welcher Station ankommt. „Vorher hingen die Montageablaufbeschreibungen in Papierform aus. Jetzt haben wir sie digitalisiert und eine papierlose Zelle“, erklärt der Leiter des Technologiekompetenzzentrums.
Mit HYDRA-DMC können wir exakt dokumentieren und belegen, dass unsere Produkte nur das Haus verlassen, wenn sie alle vorgeschriebenen Prozesse und Prüfungen durchlaufen haben. Durch die intelligente Vernetzung der Sensorik ist es uns zudem möglich, noch präzisere Informationen aus den einzelnen Prozessschritten zu generieren.
Leiter des Technologiekompetenzzentrums des Produktionsstandortes
Enormer Entwicklungsschub
Eine besondere Herausforderung bei der Einführung von HYDRA-DMC war das Schaffen von Schnittstellen zwischen dem System und den Sensoren in der Steuerungszelle. In Trainings vor Ort in der Firmenzentrale von MPDV in Mosbach lernte das Team des Familienunternehmens, wie sich die Software am einfachsten modellieren und konfigurieren lässt und welche Möglichkeiten das sogenannte OPC UA Protokoll eröffnet.
OPC UA steht für Open Platform Communications Unified Architecture und sorgt für die Interoperabilität zwischen Systemen verschiedener Hersteller. Sowohl der Transport von Daten als auch Schnittstellen und Sicherheitsmechanismen lassen sich damit spezifizieren. Übertragene Maschinendaten können beispielsweise Messwerte, Sensordaten, Regelgrößen oder Steueranweisungen sein.
„Mit OPC UA hatten wir wenig Erfahrung. Das hat sich durch das Projekt mit MPDV geändert. Wir haben dadurch einen enormen Entwicklungsschub erhalten. Außerdem können wir mit HYDRA all unsere Insellösungen ablösen“, sagt der Leiter des Technologiekompetenzzentrums. „Das war auch das ausschlaggebende Argument für das MES HYDRA.“
Bisher setzt der Armaturenhersteller verschiedene Softwarelösungen in den Bereichen BDE und HR ein, die jedoch nicht vollumfänglich miteinander kommunizieren. Der modulare Aufbau von HYDRA ermöglicht dem Unternehmen zukünftig einen effektiveren Datenaustausch. Die einzelnen Anwendungen lassen sich auf Basis einer zentralen MES-Datenbank bedarfsgerecht und schnittstellenfrei kombinieren. Damit gewährleistet die Software einen 360°-Blick auf alle an der Produktion beteiligten Ressourcen und kann auch übergreifende Prozesse nahtlos abbilden. Mit Werkzeugen für Konfiguration und Customizing lässt sich HYDRA auf branchen- und unternehmensspezifische Anforderungen individuell anpassen. In den nächsten Monaten plant das Unternehmen die Zusammenarbeit mit MPDV auszubauen und das MES HYDRA vollumfänglich zu implementieren. „Wir sind gespannt auf das, was kommt“, sagt der Leiter des Technologiekompetenzzentrums.
Das kann HYDRA Dynamic Manufacturing Control
- Abbildung der Abläufe und einzelner Arbeitsschritte für alle Varianten eines Produkts
- Modellierung von mehrstufigen und verzweigten Fertigungsabläufen
- Festlegung von beliebigen Qualitätsprüfungen und Nacharbeitsschleifen
- Individuelle Konfiguration von ergonomischen Bedienoberflächen direkt an den Arbeitsstationen
- Einfache Anbindung von Peripheriegeräten an den Arbeitsstationen
- Entwicklungsumgebung für individuelle Schnittstellen
- Erfassung, Visualisierung und Dokumentation von Echtzeit-Daten
