Hohe Qualität am laufenden Draht Echtzeitdatenauswertung in der Fertigung

Autor / Redakteur: Jürgen Wasem-Gutensohn* / Ulrich Roderer

Schwering & Hasse, ein Produzent von Kupferlackdraht im ostwestfälischen Lügde, nutzt zur Echtzeitüberwachung von Fertigungsdaten eine mit Technologien von Progress Software erstellte Applikation. Das Ergebnis ist eine höhere Transparenz bei allen Prozess- und Fertigungsparametern und eine Steigerung der Produktqualität.

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Schwering & Hasse kann jetzt in Echtzeit Schwankungen im Produktionsergebnis erkennen.
Schwering & Hasse kann jetzt in Echtzeit Schwankungen im Produktionsergebnis erkennen.

Schwering & Hasse hat sich auf lackisolierte Kupferdrähte spezialisiert, wie sie vor allem in Elektromotoren, Magnetspulen, Relais und Transformatoren zum Einsatz kommen.

Das Unternehmen beliefert Industrieunternehmen wie Bosch, ABB, Siemens, Rockwell oder Vestas mit passgenauen Lösungen. Dafür ist eine Produktion auf höchstem Qualitätsniveau erforderlich, da ein fehlerfreier Draht die Voraussetzung für das einwandfreie Funktionieren der jeweiligen Bauteile ist.

Der Hersteller muss seine Qualitätssicherung detailliert dokumentieren, um bei etwaigen Fehlern, die in der Weiterverarbeitung auftreten, nicht Regressansprüchen ausgesetzt zu sein. Dies könnte, zum Beispiel im Fall von Rückrufaktionen in der Automobilindustrie, erheblichen wirtschaftlichen Schaden verursachen.

Neue Lösung zur Betriebsdatenerfassung

Um den Wettbewerbsvorsprung in der Prozessüberwachung auch in Zukunft zu sichern, beschloss Schwering & Hasse, die lange Jahre zur Betriebsdatenerfassung (BDE) eingesetzte Individuallösung auf Basis der Programmiersprache Smalltalk mit aktueller Technologie abzulösen. Als Alternativen einer neuen BDE-Lösung prüfte die IT-Abteilung mehrere Optionen: Die auf dem Markt verfügbaren Standardprodukte hätte man nur mit großem Aufwand an die Gegebenheiten des Unternehmens anpassen können und nochmals eine selbst entwickelte Applikation zu erstellen, wäre viel zu aufwändig gewesen.

„Die Entscheidung fiel schließlich zu Gunsten einer Vorgehensweise, bei der die Complex-Event-Processing-Plattform Progress Apama und der Progress Sonic Enterprise Service Bus als Bausteine herangezogen werden, um mit ihnen eine neue Applikation zu entwickeln“, berichtet Dirk Jäger, IT-Leiter bei Schwering & Hasse in Lügde. „In einem Proof of Concept konnte Progress Software belegen, dass Apama in der Lage ist, in einem komplexen Fertigungsumfeld in Echtzeit Daten des Maschinenparks zu erfassen und auszuwerten.“ Ziel der neuen Applikation ist es, die Qualität im Fertigungsprozess noch weiter zu erhöhen und Daten in Echtzeit analysieren zu können, um damit den entscheidenden Schritt von einer Prozessüberwachung zu einer Prozesssteuerung zu gehen. Eine wichtige Rahmenbedingung der neuen BDE-Lösung: Sie muss sich nahtlos in die bereits vorhandene ERP-Applikation proALPHA des gleichnamigen Softwareherstellers aus dem pfälzischen Weilerbach integrieren lassen.

Das Projekt

Nach der Grundsatzentscheidung im Jahr 2010 erstellte der Drahthersteller dann im Verlauf der nächsten 18 Monate die neue Lösung gemeinsam mit dem IT-Beratungsunternehmen Jäger ProzessInnovationen Informatik GmbH im niedersächsischen Stadthagen.

In der Design- und Planungsphase war auch Progress Software als Berater und Anbieter der Lösungsbausteine involviert. Das Projektteam setzte sich aus Vertretern aller zentralen Bereiche des Unternehmens zusammen, angefangen von der IT über die Fertigung und das Qualitätswesen bis zum Controlling. Erstellt wurde die BDE-Lösung in Java.

Als zentrale Voraussetzung, um an jeder Produktionslinie Prozess- und Prüfdaten erfassen zu können, entwickelte das Unternehmen ein Hochspannungsfehlerzahlprüfgerät, das zerstörungsfrei arbeitet. Dessen Aufgabe: Es liefert durchgehend Prüfdaten zur produzierten Ware und ist zentraler Kommunikationsbaustein im Betriebsdatenerfassungssystem. Gemeinsam bilden beide Investitionen – das Hochspannungsprüf- und das Betriebsdatenerfassungssystem – die Fundamente eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses.

Gezielte Qualitätsoffensive

Bei der Umsetzung seiner Qualitätsoffensive hat das Unternehmen schrittweise seine Produktionssysteme so umgestellt, dass in dem rund um die Uhr laufenden Fertigungsprozess eine noch genauere Qualitätskontrolle möglich ist. Bisher hatten die BDE-Systeme die Herstellung des Drahts in 100-Meter-Abschnitten überwacht. Mit dem neuen Hochspannungsprüfsystem und Sensoren sind kontinuierliche Kontrolle und Dokumentation während der Produktion nun bis auf 25 mm genau möglich – gewissermaßen „am laufenden Draht“. Schwering & Hasse kann in Echtzeit Schwankungen im Produktionsergebnis erkennen, sofort einzugreifen und damit eine höhere Fehlerfreiheit der Produkte garantieren.

Mit den neuen Techniken fallen bei den BDE-Systemen, die über 300 Produktionslinien mit mehreren Arbeitsgängen erfassen, immense Datenmengen an; pro Sekunde können bis zu 30.000 Messwerte beziehungsweise Events entstehen. Im nächsten Schritt überträgt die Complex-Event-Processing-Plattform Progress Apama die an den Maschinen erfassten Daten mit Hilfe des Progress Sonic Enterprise Service Bus an Industrie-PCs. Sie fungieren für die Mitarbeiter in der Fertigung als Leitstand, an dem sie alle Vorgänge überwachen können und sind mit einem einfach zu bedienenden Touchscreen ausgestattet

Eine eingehende Analyse der Echtzeitdaten erfolgt auf zwei unter Windows Server 2008 laufenden Hewlett-Packard-DL380-Servern (Intel Xeon 8 Core X5550 2,67 GHz, 16GB RAM) mit der Apama-Software. Nach einem komplexen Regelwerk analysiert und aggregiert Apama in Echtzeit automatisch die Messwerte. Die Software erkennt sofort Fehlermuster oder Abweichungen von Soll-Zuständen, so dass das Bedienpersonal ohne Verzögerung reagieren kann. Schwering & Hasse kann so die Qualität seiner Produktion erhöhen und durch die Verringerung von Ausschuss Kosten reduzieren.

Datenanalyse

Im Anschluss an die Echtzeitanalyse werden die Daten an die ERP-Lösung proALPHA weitergeleitet und dort in einer Progress-OpenEdge-Datenbank gespeichert. Damit lässt sich später jederzeit nachvollziehen, unter welchen Bedingungen und mit welchen Ergebnissen produziert wurde und welche Fehler an einer bestimmten Maschine aufgetreten sind. Von entscheidender Bedeutung sind solche Informationen beispielsweise dann, wenn es zu Kundenreklamationen kommt und geklärt werden muss, wo möglicherweise Fehler passiert sein könnten.

„Die Datenbank erweist sich aber auch dann als sehr nützlich, wenn es darum geht, die Produktionsergebnisse einzelner Maschinen über einen bestimmten Zeitraum zu analysieren, um gezielt nachjustieren zu können“, erläutert Jäger. „Darüber hinaus haben wir eine sehr zuverlässige Datenbasis für Audits jeder Art.“ Die proALPHA-Daten werden auch für die Steuerung der Fertigung eingesetzt, da hier mittels der genutzten Techniken sofort ein Überblick über den aktuellen Stand für alle ERP-Nutzer vorliegt. Die Schichtleiter erhalten so eine aktuelle und genaue Übersicht über mögliche Unregelmäßigkeiten und den Fertigungsstand.

Vertikale Integration von der Fertigung bis zum Controlling

Als innovativer Mittelständler hat Schwering & Hasse Vorschläge, die in der akademischen Welt unter den Stichwörtern „Fabrik der Zukunft oder Fabrik 4.0“ noch theoretisch erörtert werden, heute bereits in der Praxis umgesetzt. Gemeint ist damit beispielsweise die vertikale Integration der Daten, angefangen von den Maschinen in der Fertigungshalle über den Produktionleitstand bis zum Berichtswesen in den ERP-Systemen wie es die Controller nutzen. „Wir schließen damit die in meisten anderen Unternehmen noch vorhandene Lücke zwischen Fertigung und Planung“, erklärt Jäger.

Im gesamten Unternehmen existiert damit eine einheitliche Sicht auf das Geschehen in den kritischen Geschäftsprozessen. Die Werker an den Maschinen nutzen ihre Industrie-PCs mit Touchscreens und die Controller und das Management das User-Interface des ERP-Systems. Aktuell arbeiten bei Schwering & Hasse rund 230 Angestellte mit den Informationen, die die neue BDE-Lösung bereitstellt. Insbesondere für mittelständische Unternehmen, die sich im internationalen Wettbewerb behaupten wollen, bilden transparente Produktionssysteme in Verbindung mit einer sehr hohen Produktqualität einen Schlüsselfaktor zur Stärkung und Ausbau der Marktposition.

„Die Anforderungen an die Qualitätssicherung steigen, und wer sich mit technischen Produkten in neuen Märkten positionieren will, darf keine Kompromisse eingehen“, erläutert Jäger. „Qualität hat Priorität, und dazu muss der Fertigungsprozess transparent sein. Die neue BDE-Lösung ermöglicht uns, die Produktionsprozesse mit wesentlich feinerer Granularität zu überwachen und so einen höheren Qualitätsstandard zu erreichen.“

* Jürgen Wasem-Gutensohn ist Redakteur bei der Beratungsgesellschaft für strategische Kommunikation PR-COM in München.

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