Verschwendung tritt in vielfältiger Form auf und mindert die Gesamteffizienz. Die intelligente Fabrik wirkt dem entgegen, beispielsweise durch Unterstützung bei zeitaufwändigen Aufgaben, um die Auftragsabwicklung zu beschleunigen, oder durch die Zusammenarbeit bei der Maschinenprogrammierung und -konfiguration, um die Einführung neuer Produkte zu beschleunigen und eine optimale Auslastung zu gewährleisten. Die intelligente Fabrik antizipiert zudem Probleme wie Geräteausfälle oder leere Bauteilzuführungen und sichert so eine kontinuierliche und effiziente Produktion sowie einen maximalen Ausstoß am Ende der Produktionslinie.
So betrachtet, definiert die intelligente Fabrik eine Produktionsanlage, die mit fortschrittlichen Werkzeugen ausgestattet ist, welche Planern und Produktionsteams intuitive Unterstützung bieten, um in jeder Schicht optimale Produktivität zu gewährleisten. Der Mehrwert der intelligenten Fabrik liegt natürlich größtenteils in den softwarebasierten Werkzeugen, die bei der Planung und Optimierung sowie der Prozesssteuerung helfen und in Echtzeit auf auftretende Produktionsprobleme reagieren.
Datenerstellung:
Die neue Generation intelligenter Fabrikwerkzeuge beschleunigt aufwendige und zeitintensive Prozesse wie die Erstellung von Bauteildaten. Ein Beispiel hierfür ist Yamahas visueller Dateneditor YSUP-PG, der Bauteildaten und Grafiken gleichzeitig anzeigt und so Prozesse wie das Erstellen und Bearbeiten von Bauteilidentitäten vereinfacht. Dadurch entfällt für Programmierer das lästige Wechseln zwischen Bildschirmen und das ständige Merken von Informationen.
Darüber hinaus trägt die Testphase dazu bei, dass die Bauteile rechtzeitig vor Beginn der Leiterplattenfertigung korrekt im Layoutbereich ausgerichtet sind. Dank fortschrittlicher 3D-Rendering-Technologie auf leistungsstarken Grafikprozessoren lässt sich die fertige Baugruppe deutlich genauer visualisieren (Abbildung 1). Dadurch werden etwaige Probleme sichtbar, die in früheren Programmierumgebungen nicht erkennbar waren. In der Vergangenheit blieben Ungenauigkeiten in den Bauteildaten oft unbemerkt, bis die ersten Leiterplatten zur Prüfung oder zum Test eintrafen. Zusätzlich können Produktionsteams, wie z. B. Bestücker, die Datenerstellung unterstützen, indem sie die Bauteilbestückungsdaten automatisch generieren.
Abbildung 1. 3D-Grafiken können Details wie die relative Höhe benachbarter Komponenten darstellen und so helfen, etwaige Probleme mit den Daten zu erkennen.
Optimierte Produktionsplanung:
Intelligente Fabrikwerkzeuge bieten erweiterte Funktionen zur Optimierung der Produktionseffizienz und Anlagenauslastung. Planer streben seit Langem danach, die Fertigung von Baugruppen zu konsolidieren, die mit demselben Löttyp und Reflow-Profil arbeiten können, um Änderungen an Drucker- und Ofeneinstellungen zu minimieren. Das Warten auf die Stabilisierung der Reflow-Zonentemperaturen zwischen Produktwechseln kann zeitaufwändig sein und zu längeren Produktionsstillständen führen.
Die Identifizierung von Produkten, die sich zur Effizienzsteigerung und Minimierung von Rüst- und Umrüstzeiten kombinieren lassen, ist anspruchsvoll und erfordert von den Planern die gleichzeitige Berücksichtigung zahlreicher Parameter. Das Tool YSUP-PG Line Optimizer nutzt einen Algorithmus, der Produktionsausfälle durch Rüstarbeiten minimiert und sich an die unterschiedlichen Kapazitäten verschiedener Anlagenmodelle in der Linie anpassen lässt. Darüber hinaus verfügt der Produktionsplaner YSUP-PG über eine Gruppierungsfunktion, die Produkte anhand gemeinsamer Komponenten und Anlagenkonfigurationen Gruppen zuordnet und dabei Produktions- sowie Transport- und Versandpläne berücksichtigt. Der Bediener kann den Gruppierungsprozess steuern und Prioritäten festlegen, während das Tool die numerischen Berechnungen durchführt. Im Vergleich zur manuellen Gruppierung verbessert die Automatisierung kritische Kennzahlen wie die Anzahl der erforderlichen Gruppenwechsel und den Bedarf an Wagen und Zuführungen um 25 %. Zudem spart die Automatisierung über 80 % der zuvor für die Datenaufbereitung aufgewendeten Zeit ein.
Ein weiterer Bereich, der sich durch Automatisierung verbessern lässt, ist die Verwaltung von Materialverfallsdaten. Materialien mit begrenzter Haltbarkeit in der Produktion, wie Lötpaste und feuchtigkeitsempfindliche Bauteile, können ihre maximale Lagerfähigkeit leicht überschreiten, wenn die Verfallsdaten manuell überwacht werden. Intelligente Fabriksysteme verlagern diese Verantwortung auf die Maschinen in der Linie. Sie ermöglichen es ihnen, abgelaufene Bauteile zu erkennen und auszusortieren, um sicherzustellen, dass alle Baugruppen gemäß den vorgegebenen Standards gefertigt werden.
Produktionsanalyse:
Während der laufenden Produktion bietet die intelligente Fabrik Echtzeitunterstützung, indem sie den Fortschritt aktiv überwacht und sicherstellt, dass Materialien rechtzeitig aus dem Lager entnommen und an die richtigen Orte transportiert werden. Sie gewährleistet einen unterbrechungsfreien Produktionsablauf und benachrichtigt die Bediener über alle auftretenden Probleme.
Die Nutzung modernster Datenanalyse bildet die Grundlage für Tools, die das Rätselraten bei der Fehleranalyse überflüssig machen. Am Beispiel des YSUP-Pakets lässt sich dies verdeutlichen: Dieses Tool hat kürzlich seine Benutzeroberfläche um die Komponentenanalyse (Abbildung 2) erweitert, die automatisch die Ursachen jedes erkannten Fehlers identifiziert. Es verfolgt Fehler nach Druckkopf, Zuführung und Düse und prüft anschließend den Status anderer Komponenten, die derselben Zuführung und Düse zugeordnet sind, um festzustellen, ob das Problem durch das Gerät oder die Komponente selbst verursacht wird. Das Tool kann dies nahezu in Echtzeit durchführen und entlastet so die Produktionsleitung bei der Fehlersuche, reduziert den Aufwand für die Fehlersuche durch Ausprobieren und trägt dazu bei, die maximale Produktivität schnell wiederherzustellen. Letztendlich ermöglicht dies allen Schichten eine konstant hohe Produktionsleistung und Endproduktqualität und reduziert Ausfallzeiten erheblich.
Abbildung 2. Das Analyse-Bedienfeld hilft dabei, die Ursachen von Erfassungsfehlern schnell zu beheben.
Die Fehleranalyse des Bedienfelds geht jedoch über die Ermittlung von Ursachen und Abhilfemaßnahmen hinaus; sie identifiziert auch häufig auftretende Fehler und berechnet die Kosten von Komponentenausfällen, um die Priorisierung von Korrekturmaßnahmen zu erleichtern. Wartungsteams profitieren zudem von umfassenden Informationen zu Problemen mit Zuführung und Düse, Aufnahmeleistung und Trends. Dies hilft ihnen, die Fehlerursachen aus der Ferne präzise zu lokalisieren und optimale Reparatur- oder Neukalibrierungszeiten vorherzusagen.
Intelligenter durch Vernetzung.
Eine intelligente Fabrik wäre ohne die Koordination zwischen Fertigungsprozessen und der Unternehmenssoftware, die die übergeordneten Geschäftsabläufe steuert, undenkbar. Die Datenerfassung von Fabrikanlagen ermöglicht es analytischen Anwendungen im IT-Bereich, die Geschäftsplanung zu optimieren und kontinuierliche Verbesserungen voranzutreiben. Moderne APIs wie JSON und REST ermöglichen die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen IT und Betrieb. Yamahas YSUP-LINK-Konnektivitätssuite für intelligente Fabriken unterstützt diese APIs und ist zudem vollständig nach dem offenen Standard IPC-CFX für die Kommunikation zwischen Maschine und Unternehmen sowie zwischen Unternehmen und Maschine zertifiziert.
Fazit:
Die Prinzipien des Übergangs zu intelligenten Fabriken zielen darauf ab, traditionell aufwendige und komplexe Aufgaben zu automatisieren. Leistungsstarke Software-Tools, die modernste Datenanalysetechniken nutzen, sind die Haupttreiber dieses Wandels. Sie können die Produktivität steigern, indem sie die Markteinführungszeit neuer Produkte verkürzen, die Fertigungseffizienz und Anlagenauslastung verbessern und dazu beitragen, Fehler zu vermeiden oder deren Auswirkungen zu minimieren. Mit der Realisierung der intelligenten Fabrik sind die Voraussetzungen für zukünftige Generationen von Software-Tools geschaffen, um den Fortschritt weiter zu beschleunigen.
