SUCCESS STORY Manufacturing Execution Systems - GITO Verlag

Manufacturing Execution Systems
SUCCESS STORY
Einsatz des MES-Systems HYDRA in einer
Aluminium-Gießerei
Signifikante Erhöhung der Produktivität
Das hochautomatisierte Borbet-
Werk in Bad Langensalza produziert
auf dem neusten Stand der Technik.
Um die teuren Anlagen noch effizienter
zu nutzen sowie stets einen umfassenden
Überblick über den Maschinen-,
Auftrags- und Werkzeug-Status
zu erhalten, setzt die Borbet-Gruppe
das Manufacturing Execution System
(MES) HYDRA der MPDV Mikrolab
GmbH ein.
Die Borbet-Gruppe ist einer der international
führenden Hersteller von
Leichtmetallrädern, die von allen Automobil-
und LKW-Herstellern weltweit
eingesetzt werden. Zum Kundenkreis
des familiengeführten Unternehmens,
das 1881 gegründet wurde, zählen alle
namhaften Automobilhersteller von Audi
bis Volvo. Darüber hinaus werden die
Produkte auch im Fachhandelsbereich
unter dem Namen Borbet und CW Fahrzeugtechnik
vertrieben.
Die Unternehmensgeschichte
Wurde Ende des 19. Jahrhunderts
ausschließlich Messing verarbeitet, erweiterte
Borbet sein Herstellungsprogramm
1928 um das Gießen von Aluminiumteilen.
1962 nahm der heutige
Geschäftsführer Peter Wilhelm Borbet
mit fünf Mitarbeitern die Produktion im
neu erbauten Betrieb in Hesborn auf, um
Gießwerkzeuge für verschiedene Branchen
herzustellen. Bei den Werkzeugen,
die Kokille genannt werden, handelt es
sich um wieder verwendbare Formen
zum Gießen von Metallen und Legierungen.
Das rasante Unternehmenswachstum
zeigt sich unter anderem an den
zahlreichen Tochtergesellschaften. 1996
wurde die Austria Alu-Guss Ges.m.b.H.
(AAG) im österreichischen Ranshofen
übernommen und 1998 ein neues Werk
in Medebach errichtet. Neben dem Kauf
weiterer Unternehmen wie der Kronprinz
Alu-Guss GmbH, Solingen, im Mai
2001 und Borbet South Africa Ltd., Port
Elizabeth, im Juli 2003, nahm die Borbet
Thüringen GmbH nach nur 15 Monaten
Bauzeit im November 2003 ihre Arbeit
auf. Wie in den anderen genannten
Tochtergesellschaften werden auch in
Bad Langensalza Leichtmetallräder für
verschiedene Automobilproduzenten
hergestellt. Im thüringischen Werk fertigen
derzeit rund 400 Mitarbeiter in fünf
Schichten bis zu 8.000 Leichtmetallräder
pro Tag.
Der Produktionsablauf
Für die Produktion eines Leichtmetallrads
benötigen die Borbet-Mitarbeiter
rund 30 Stunden. Im ersten Schritt
wird das Aluminium in der Gießerei
auf bis zu 750°C erhitzt und dann in
die Gießmaschinen gefüllt. Das gegossene
Rad, das immer noch eine Temperatur
von 450°C bis 500°C hat, wird
durch einen Kuka-Roboter aus der
Kokille entnommen, zum Abkühlen in
Wasser getaucht und gelagert. In dem
anschließenden Prozessschritt werden
die Räder gründlich geröntgt, um schon
jetzt fehlerhafte Teile auszusortieren. Eine
Wärmebehandlungsanlage dient der
Steigerung der (Zug-) Festigkeit und der
Härte des Metalls, was ca. acht bis neun
Stunden dauern kann.
Im nächsten Bearbeitungsschritt
werden die Räder in mechanischen Bearbeitungslinien
fertig bearbeitet und entgratet.
Die Linien bearbeiten individuelle
Varianten, die manuell am Meister-
Terminal durch den Werker eingestellt
werden müssen. 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.
Die Entscheidungsgründe
für ein MES
Das hochautomatisierte Werk in Bad
Langensalza produziert auf dem neusten
Stand der Technik. Dabei werden unterschiedliche
Maschinen und Anlagen wie
Bild 1: Blick in die Fertigung von Borbet-Leichtmetallrädern in Bad Langensalza.
PPS Management 2 (2007) © GITO-Verlag
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Gießmaschinen, Rollenförderer, Lackieranlagen,
Röntgenmaschinen und Roboter
eingesetzt. Die meisten der Anlagen
sind via Ethernet miteinander vernetzt,
wobei die Roboter als Master fungieren,
die den Herstellungsprozess steuern. 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. Dies hatte zur
Folge, dass der Vertrieb und die Arbeitsvorbereitung
nur einen eingeschränkten
und erst relativ spät verfügbaren Überblick
über die produzierten Stückzahlen
hatten.
Vor diesem Hintergrund beschloss
die Borbet-Geschäftsführung das bereits
2002 erfolgreich in den Werken Hesborn
und Medebach eingeführte MES-System
HYDRA auf das Werk in Bad Langensalza
zu übertragen. Seinerzeit hatten sich die
Verantwortlichen aus folgenden Gründen
für HYDRA entschieden:
• Das offene System lässt sich einfach
in das bestehende Unternehmens-
Unternehmensnetzwerk 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. Wartungsund
Instandhaltungsarbeiten können
geplant und vorbeugend durchgeführt
werden. Das werksübergreifend
einheitliche System stellt die in
den Qualitätsnormen geforderte und
Bild 2: Mit dem HYDRA-Leitstand führt Borbet eine werksübergreifende Feinplanung
durch.
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 Werkzeugund
Rüstkosten reduzieren und eine
hohe Termintreue sicherstellen.
Die Auftrags-Überwachung
Im ersten Schritt wurden im Borbet-
Werk in Bad Langensalza die HYDRA-
Module ADE (Auftragsdatenerfassung),
HLS (HYDRA-Leitstand) MDE (Maschinendatenerfassung)
und WRM (Werkzeug-
und Ressourcen-Management)
eingeführt. 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 Optimierungsmaßnahmen
einzuleiten.
Die Auftrags-Feinplanung
Die im ERP-System Infor (Brain XPPS
Automotive) angelegten Fertigungsaufträge
werden über eine Schnittstelle
in das HYDRA-Modul HLS herunter
geladen, um eine kapazitätsbezogene
Feinplanung vorzunehmen. Mit dem
HYDRA-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
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Bild 3: In der Ressourcenübersicht erkennt der Werker sofort den aktuellen Zustand
aller Werkzeuge.
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 auch ein hohes Maß an Transparenz
und Planungssicherheit erlangt.
Die 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 HYDRA
verbunden, so dass die gespeicherten
Daten wie Stückzahlen, Zustände und
Störzeiten zur Auswertung an das MES
übergeben werden. Außerdem ist eine
manuelle Erfassung dieser und weiterer
Informationen an den Bedienterminals
der Maschinen möglich. Mit Hilfe des
individuell gestaltbaren „Grafischen Maschinenpark“
wird den Mitarbeitern der
Zustand aller Maschinen übersichtlich
mit Farbsymbolen angezeigt, damit im
Fall einer Störung eine schnelle Reaktion
sichergestellt ist.
Das Werkzeug-Management
Die Herstellung der zahlreichen Kokillen
der Borbet-Gruppe ist aufwändig
und teuer, weshalb die verschiedenen
Produktionsstandorte nicht über den
kompletten Werkzeugsatz für das Borbet
Fachhandelsprogramm verfügen. Je
nach Auftragslage müssen also einzelne
Fachhandels-Kokillen zwischen den
Borbet-Werken ausgetauscht werden.
Damit die Werkzeugmeister wissen, wo
sich die einzelnen Guss-Werkzeuge für
welchen Zeitraum befinden, wie die weitere
Verwendung geplant ist und welche
Besonderheiten der Kokille berücksichtigt
werden müssen, wird das HYDRA-
Modul WRM (Werkzeug- und Ressourcenmanagement)
eingesetzt. So ist ein
umfassendes und effizientes Planen und
Verwalten des Kokillen-Bestands über
alle Standorte hinweg möglich.
Über die MDE werden die Einsatzund
Standzeiten jedes Werkzeugs automatisch
mit erfasst. Im Rahmen der
Werkzeug-Historie in HYDRA 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 Informationen
werden als kompletter Datensatz mit dem
Werkzeug verschickt. So ist sichergestellt,
dass auch zukünftig einwandfreie Räder
gegossen werden und keine langwierigen
Nacharbeiten auszuführen sind. Dies
ist ein weiterer Baustein, um die Effizienz
der Leichtmetallräder-Produktion
zu steigern. Durch die vorausschauende
und nutzungsgerechte Wartung erhöht
sich darüber hinaus die Lebensdauer der
teuren Guss-Werkzeuge, was sich durch
niedrigere Produktionskosten, eine höhere
Produktqualität und einen geringeren
Ausschuss bemerkbar macht.
Das Fazit
Die Mitarbeiter des Borbet-Werks
in Bad Langensalza arbeiten seit 2004
mit HYDRA, wobei das Manufacturing
Execution System aufgrund des stetigen
Ausbaus des Maschinenparks kontinuierlich
an neue Anforderungen adaptiert
wird. Insgesamt zeigen sich alle Beteiligten
sehr zufrieden. „Durch den Einsatz
des einfach zu bedienenden HYDRA-
Systems haben wir nun einen umfassenden
Überblick über den Auftrags-, Maschinen-
und Werkzeug-Status. Fehler
und ihre Ursachen werden automatisch
gemeldet und umgehend behoben, so
dass sich die Stillstands- und Nachbearbeitungszeiten
minimiert haben“, stellt
Stiev Weissgerber, Leiter der Logistik in
Bad Langensalza, abschließend fest.
Kontakt
MPDV Mikrolab GmbH
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74821 Mosbach
Tel.: +49 (62 61) 92 09 0
Fax: +49 (62 61) 18 13 9
E-Mail: info@mpdv.de
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