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Die kleinste Version des Bauteile-Lagersystems namens Dry Tower.
Übergeordnete Systemsoftware für ein hochflexibles System-Lagerkonzept.
Raphael Podgurski, Geschäftsführer von ABP Automationssysteme und Jos Brehler, Sales Director Totech Europe.

Gründe hierfür liegen oft am Zeitmangel, sich mit solchen Themen zu beschäftigen, nicht selten ist es aber auch mangelnde Konfliktfähigkeit, sich mit neuen Ideen und Ansätzen im Unternehmen durchzusetzen. Manchmal fehlen einfach nur der Blick und die Aufmerksamkeit für solche Fehlstellen und unproduktiven Abläufe im Betrieb. Wenngleich die Fertigung elektronischer Flachbaugruppen bereits hoch automatisiert ist, gibt es dennoch im logistischen Umfeld viele Ansatzpunkte für nachhaltige Verbesserungen zur Optimierung der Produktionsabläufe und zur Reduzierung nicht wertschöpfender Tätigkeiten – und damit für nachhaltige Kostensenkungen.

Die teilweise Einführung der Traceability, die aus gesetzlicher Sicht (Europäische Gesetzgebungen zur Produkthaftung) längst überfällig war, sollte eigentlich schon deutliche Verbesserungen bringen. In vielen Fällen wurden viele Daten gesammelt und weggeschrieben. Über 70 Prozent der vorhandenen Trace-Systeme genügen nur ansatzweise den gesetzlichen Bestimmungen, bringen aber für den allgemeinen Ablauf wenig bis keine wirtschaftlichen Vorteile. Sie greifen viel zu kurz, und das muss nicht so sein.

Es gibt einige Lösungen, in denen mit den Mitteln der Traceability deutliche Leistungssteigerungen in der Fertigung erreicht wurden, mit Reamortisationszeiten von deutlich weniger als einem halben Jahr. Dies ist mit Maschineninvestitionen schwer erreichbar und zeigt, welche Potenziale noch ausgeschöpft werden können. Nach der Traceability kommt nun das neue Zauberwort: MES. Das Akronym steht für Manufacturing Execution System und soll nun für mehr Wertschöpfung sorgen.

MES macht flexibel

Wenn es richtig gemacht wird, werden diese Systeme mehr Wertschöpfung erreichen können, genauso wie bei einem richtig indizierten Traceability-System. Sie funktionieren ähnlich und sammeln relevante Daten. Allerdings schreiben sie diese nicht nur weg, sondern verwenden sie auch noch sinnvoll weiter. So verfolgt ABP Automationssysteme sowohl in seinen Projektlösungen als auch Hard- und Softwarelösungen diesen Ansatz schon seit vielen Jahren mit einigem Erfolg. Dadurch ließ sich die Flexibilität der eingesetzten Fertigungseinrichtungen erhöhen, was es erlaubt, unterschiedliche Fertigungsaufträge gleichzeitig zu bearbeiten.

In vielen Fällen erhöhte sich zudem die bestehende Linienleistung (Output) deutlich, in einigen Fällen verdoppelte sie sich. Die Kommissionier- und Rüstzeiten wurden drastisch reduziert und die dabei noch erforderlichen manuellen Tätigkeiten auf ein absolutes Minimum herunter gefahren. Als Beispiel nahmen die Handlingszeiten für einen neuen Fertigungsauftrag von ehedem drei bis vier Stunden auf weniger als 15 Minuten ab – und dies über alle Fertigungsaufträge hinweg. Dass hiermit deutliche und nachhaltige Kostensenkungen verbunden sind, liegt auf der Hand.

Lösungskonzept für Lagersystem

In enger Zusammenarbeit mit Totech, also zwischen Maschinenbau, Hardware- und Softwareentwicklung, wurde nun ein neuartiges Lagersystem entwickelt, welches vielfältige Anforderungen in einem Lösungskonzept zusammenfasst. Mit diesem System wird insgesamt nur noch ein Lagersystem benötigt. Dadurch können alle Zwischenlager und Vor-Ort-Lager entfallen, wodurch sich alle weiteren Zwischenlagerprozesse erübrigen – einschließlich der für MSL-Bauteile erforderlichen Rückverpackung und separaten Trocknung.

Die Materialien lassen sich vom Wareneingang direkt einlagern und kommen bedarfsgesteuert beigestellt direkt am Verarbeitungsort, etwa dem Bestückungsautomaten, an. Abgerüstetes Material wird von dort direkt wieder eingelagert. MSL-Bauelemente, bei denen die Flow-Life-Time aufgebraucht wurden, werden ohne manuellen Eingriff im Lagersystem vollautomatisch in einem Rücktrockenbereich revitalisiert. Nach erfolgter Rücktrocknung, also mit Flow Life Time von wieder 100 Prozent, wird automatisch in den normalen Trockenbereich umgelagert. Im Lagersystem lassen sich überdies mehrere Klimazonen für unterschiedliche Rücktrocknungs- oder Tempervorgänge (siehe IPC-Norm) integrieren. Zudem ist es auch möglich, Kühlbereiche für die Langzeitlagerung von Bauteilen zu integrieren. Ein Vorzug dieses Systems ist die Möglichkeit der freien, chaotischen Lagerführung mit exakter Kenntnis des Lagerortes, der Gebindeform und des aktuellen Gebindebestandes zu jedem Lebenszeitpunkt eines Gebindes.

Rundumversorgung sichergestellt

Die zugehörige Software verwaltet alle Daten und hat externe Verbindung zum ERP-System und den angebundenen Fertigungseinrichtungen wie etwa den SMT-Bestückungsanlagen, Handbestückungs- und Reparaturplätzen. Es lässt sich in jedes übergeordnete Traceability-System und MES integrieren. Zudem übernimmt die Software die genaue Ermittlung der Gebindeeinheiten, die für einen Fertigungsauftrag oder eine Maschinennachrüstung auszulagern sind. Hierbei lassen sich auf der Grundfunktion FIFO (First in First out) allerlei weitere Parameter berücksichtigen. Auf dieser Basis entsteht eine Kommissionierliste, nach der dann die Auslagerungen gezielt an die Bestimmungsorte erfolgen.

Erreicht hat man damit vor allem zunächst eine automatisierte Materialversorgung vom Wareneingang bis zum Verarbeitungsort ohne erforderliches manuelles Zwischenhandling. Die Suche von Materialien gehört endgültig der Vergangenheit an und die Prozesse sind so abgesichert, dass nur noch Material zum Einsatz gelangt, welches auch verwendet werden darf und auch zum vorgesehenen Auftrag beziehungsweise Produkt gehört. Durch die Möglichkeit der kommunikativen Anbindung der Verarbeitungssysteme wie der Bestückungsautomaten erfolgt auch eine permanente, automatisierte Bestandsführung zu jedem Gebinde. Manuell erforderliche Buchungsvorgänge entfallen damit komplett, sind für Notfälle aber möglich. Die Mitarbeiter können für produktivere Aufgaben eingesetzt werden.

Zudem besteht für dieses Lagerkonzept eine doppelte Notfallabsicherung, um beispielsweise bei einem Rechnerausfall trotzdem weiterarbeiten zu können und ungesicherte Ein-/Auslagerungen abfangen zu können. Rüstzeiten und Maschinenstillstandszeiten nehmen deutlich ab. Ergänzt werden kann diese Lösung noch zusätzlich um Planungstools für eine Optimierung der Auftrags-Reihenfolgeplanung und eine erweiterte Prozessüberwachung mit Rückkopplungsfunktionalitäten, die auch zum Beispiel eine Materialsperrung im Fehlerfalle zentral auslösen kann. Zudem sind die Lagerkapazitäten, bezogen auf die erforderliche Stellfläche, sehr hoch und die Kosten pro Lagerplatz erstaunlich niedrig im Vergleich zu anderen Systemen. Die Systeme sind in unterschiedlichen Ausbaustufen erhältlich und lassen sich auch später bedarfsorientiert erweitern. Auf diese Weise sind Systeme mit ab etwa 3500 Gebindeeinheiten bis herauf auf über 100.000 Gebindeeinheiten skalierbar. Derzeit werden bereits Systeme mit einer Lagerkapazität von 60.000 Gebindeeinheiten bei einigen SMT-Bestückern aufgebaut.

Fazit

Das beschriebene Beispiel soll verdeutlichen, dass eine Softwarelösung – egal ob Traceability oder MES – nur dann gute Ergebnisse bringen kann, wenn sie sinnvoll in Verbindung mit anderen Systemen und Arbeitsabläufen eingesetzt wird. Hieran muss sich auch die Effizienz eines MES messen lassen. Es reicht nicht aus, bunte Bilder mit Linien und Kurven aufzubauen, wenn es nur um die Anzeige von erfassten Daten geht. Effizienz zeigt sich dann, wenn diese Daten im Produktionsablauf aktiv genutzt werden. Darin unterscheiden sich nach wie vor die im Markt angebotenen Traceability-Systeme wie auch die MES zum Teil noch erheblich.

Manche dieser „Systemlösungen“ sind auch heute nicht weiter als die Lösungen, die bereits vor knapp 30 Jahren als CIM (Computer Integrated Manufacturing) im Markt umhergeisterten – das geht heute deutlich besser.

MES-Potenziale ausschöpfen

Kosten reduzieren, insbesondere wenn es sich um nicht produktive Kosten handelt, sollte im für alle Produzenten bestehenden weltweiten Wettbewerb eine zentrale Aufgabe sein. Die Potenziale sind in fast allen Produktionen noch gewaltig. Sie sollte man ausschöpfen. Ideen und Lösungen, die Soft- und Hardwareentwicklung in puncto MES und Traceability in enger Zusammenarbeit  mit Maschinenlieferanten realisieren, können dabei helfen.