Vertikale Integration

Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Ludwig

Die Firma Hengstenberg ging das Thema BDE von einer eher ungewöhnlichen Seite an. Mit der Einführung des PP Moduls von SAP R/3 im Jahr 2000 haben sich das Rückmelden der Fertigungsaufträge und das genaue Erfassen der Personalzeiten als sehr aufwendig erwiesen. Insbesondere, weil auf einer AS400 ein Prämienlohnsystem verwendet wird, das wiederum mit SAP kommuniziert. So mussten die Mengen in SAP rückgemeldet und die Stunden auf der AS400 eingegeben werden. Für diese Erfassung und Dateneingaben waren täglich mehrere Mitarbeiter über Stunden beschäftigt, um Linienberichte zu schreiben und abzugleichen. Hier war dringende Abhilfe geboten. Auf der Suche nach geeigneten Lieferanten fielen viele BDE-Anbieter für Hengstenberg schon deshalb heraus, weil sie dieses Abarbeiten von SAP-Fertigungsaufträgen nicht bieten konnten. Daneben sollte das zukünftige BDE-System noch mehr leisten. Als ISO zertifizierter Betrieb mit höchsten Qualitätsanforderungen erfasste Hengstenberg eine Unmenge von Qualitätsdaten von Hand. Diese Erfassung sollte über das BDE-System erfolgen, um darüber auch qualifizierte Auswertungen fahren zu können.

Die weiteren Anforderungen entsprachen dann eher den klassischen Disziplinen einer Betriebsdatenerfassung, nämlich dem Erfassen von Prozess- und Maschinendaten.

GTI-process erarbeitete für Hengstenberg ein Konzept, das auf Touchscreen-IPC’s aufbaut. Diese IPC´s wurden in der Produktion an den verschieden Linien angebracht und haben Verbindung zu einem zentralen hoch verfügbaren Datenbankserver. Über diesen Server findet die eigentliche Datenspeicherung und der Datenaustausch zum ERP-System statt. Alle Systeme sind untereinander mit strukturierter Verkabelung nach KAT 5e (bis 1 Gigabit geeignet) verkabelt und daher auch für zukünftige Datenvolumen vorbereitet.

An jeder BDE-Station, die jeweils in Edelstahlgehäusen in Schutzart IP 65 untergebracht sind, wurden berührungslose Lesegeräte angebracht. Alle Mitarbeiter können sich mit ihrem persönlichen Chip am System anmelden. Über individuell zugeordnete Benutzerrechte werden die Anwender durch die Bedienoberfläche geführt und Fehlbedienungen vermieden.

Über eine PC-basierende SPS-Steuerung werden über dezentral aufgebaute I/O-Komponenten Prozessdaten aus der Anlage erfasst. Da hier mit Profibus ein standardisierter Bus gewählt wurde, können unterschiedliche Module verschiedener Hersteller eingesetzt werden. Über das Bussystem ist zusätzlich eine nahezu unbegrenzte Erweiterungsmöglichkeit gegeben. Dieser komplett PC-basierende Aufbau bringt folgende Vorteile mit sich:

• Die IPC’s sind nicht an die üblichen Darstellungsbegrenzungen typischer BDE-Terminals gebunden

• Es können sehr umfangreiche Datenmengen in übersichtlicher Form dargestellt werden

• Die vollgrafische Oberfläche erlaubt eine fehlerfreie Bedienung ohne Sprachkenntnisse

• Problemlose Erweiterbarkeit um zusätzliche Geräte

• Einfache Fernwartung aller Systemkomponenten über einen Wartungszugang

Der hochverfügbare Datenserver ist als 19″-Gerät im klimatisierten Serverraum untergebracht. Auf diesem Computer läuft ein Microsoft SQL-Server. In dieser Datenbank werden alle Aufträge und alle zugehörigen Qualitäts- bzw. Prozessdaten gespeichert. Über eine zweite Netzwerkkarte ist die Querverbindung in das Token-Ring-Netzwerk zu SAP und der AS400 mit der Personalzeitauswertung gegeben. Ein ISDN-Anschluss bietet die Möglichkeit der Fernwartung des kompletten Systems.

Die Produktionsplanung legt die Fertigungsaufträge im SAP an. Zyklisch werden diese Aufträge dann an die Betriebsdatenerfassung zur Feinplanung übergeben. Der Schichtführer ordnet den Aufträgen eine Linie zu und erteilt die Freigabe zur Produktion. Diese Funktionen sind über den BDE-Manager möglich, der auf mehreren PCs im Meisterbüro installiert ist. Über den BDE-Manager werden nach erfolgter Produktion auch die entsprechenden Daten ausgewertet und per Freigabe dem SAP-System zugeführt.

Der Linienführer erhält über den BDE-Manager eine vorgefilterte Liste der zu produzierenden Aufträge. Bei Schichtbeginn wird am BDE-Terminal seiner Linie ein Auftrag selektiert und anschließend können sich alle zugehörigen Mitarbeiter auftragsspezifisch anmelden.

Jede Person meldet sich nach der Aktivierung eines Auftrages durch den Linienführer für einen spezifischen Arbeitsplatz an. Um auf Text bei der Auswahl der Arbeitsplätze verzichten zu können, wurden für alle Tätigkeiten Photos von der Anlage hinterlegt. Um wiederholtes Anmelden vieler Personen zu vermeiden, wurde den Linienführern die Möglichkeit gegeben, alle Personen seines Bereiches auf einen neuen Auftrag umzubuchen, deren Schicht zu beenden, bei Störung auf eine bestimmte Gemeinkostenstelle umzubuchen oder alle Personen in Pause zu schicken. Nach einer erfolgreichen Anmeldung werden alle Personalzeiten, Auftragswechsel, Umbuchungen und Ausfallzeiten auftragsorientiert erfasst.

Bei der Erfassung der Qualitätsdaten stand in erster Linie das Ablösen der mehr als 60 verschiedenen Formblätter und der kaum auswertbaren handschriftlichen Eintragungen im Vordergrund. Ein Beispiel aus der Gurkensortierung soll dies verdeutlichen: Ein Bediener schreibt „die Gurken waren leicht verschmutzt“ während der andere „nicht ganz sauber“ vermerkt.

Auch der Aufwand für das Ausfüllen eines Formblatts ohne Abweichungen war sehr hoch, da auftragsspezifische Daten, die Unterschrift und das Datum ausgefüllt und für jedes Prüfkriterium ein Haken eingetragen werden musste.

Heute wird vom aktiven Auftrag eines bestimmten Bereiches die vorgefilterte Auswahl der Formblätter nach Tastendruck angeboten. Nach der Selektion werden alle auftragsspezifischen Daten inklusive Datum und Signatur des Anmeldeschlüssels automatisch in das Formblatt eingetragen und alle Prüfkriterien mit typischen Werten vorbelegt. Ist ein Kriterium nicht in Ordnung, kann der Bediener im Untermenü eine für dieses Kriterium typische Abweichung auswählen.

Durch eine Standardisierung der Formblätter und der Ablage in Datenbanken konnte dem Endkunden ein Formblatteditor zur Verfügung gestellt werden, mit dem er selbst mit wenig Aufwand neue Formblätter erstellen und ins BDE-System einbinden kann.

Bei einem Linienstillstand wird am zugeordneten Terminal automatisch eine Maske für die Auswahl eines Störungsgrundes geöffnet. Durch eine Vorfilterung aller vorhandenen Störungen werden dem Linienführer nur noch eine begrenzte Anzahl an Gründen zur Auswahl angeboten. Somit können auch Störungen aufgezeichnet werden, die nicht von der Automatisierungstechnik erfasst werden. Damit lassen sich auftrags- und maschinenbezogen Stillstandsursachen erfassen und statistisch ausgewerten. Alle Einzelmeldungen der BDE-Terminals werden auftragsorientiert in der SQL-Datenbank gespeichert. Nach Beendigung eines Produktionsabschnittes kann über den BDE-Manager eine Teilrückmeldung an die übergeordneten Systeme erfolgen. Über einen auftragsspezifischen Arbeitsschein können u.a. Schichtführer, Linienführer, Personal, Personalzeiten und Fertigungsmengen zurückgemeldet werden.

Mit der Betriebsdatenerfassung hat Hengstenberg eine vollständige vertikale Integration der Produktion in die Betriebsleitebene erreicht. Alle bisher, manuell in die Produktion eingebrachten Aufträge werden heute elektronisch weitergereicht und im Produktionsbereich eingeplant. Über die laufende Produktion sind jederzeit Statusabfragen möglich und nach der Fertigstellung eines Auftrages werden die auftragsorientierten Personalzeiten und Qualitätsdaten automatisch dem ERP-System zugeführt. Damit ist die Zeit der Zettelwirtschaft vorbei.

Abb. 2 BDE-Manager mit aktueller Auftragsliste