Wenn Michael Welp die neue Dockhalle der Werft in Papenburg durchqueren will, benötigt er fast zehn Minuten. Mit mehr als einem ­halben Kilometer Länge ist sie die ­größte der Welt. Hier fertigt das ­Un­ternehmen luxuriöse Kreuzfahrtschiffe. Als Fachbereichsleiter IT Produktionsplanung und -steuerung, Arbeitsvorbereitung und Qualitätssicherung fällt die Koordinierung der Arbeitsvorgänge in Welps Zuständigkeitsbereich. Im Zuge einer Moder­nisierung wurde die Werft mit Industrie-PCs von Noax ausgestattet. Mit ihrer Hilfe loggen sich die Mit­arbeiter mit ihren Betriebsausweisen ein. „Wir benötigen die Rechner zur Personal-Zeit­erfassung und um die einzelnen ­Arbeitsschritte zu steuern und zu koordinieren“, erklärt Welp.

Schiffbau ist wie ein Spiel mit Bausteinen, bei dem man aus vielen Einzel-Elementen einen Turm, ein Haus oder ein Modelschiff zusammensetzt. Zunächst werden verschieden große Stahlplatten mittels eines Laserschneidege­rätes ausgeschnitten.

An den zahlreichen Arbeitsstationen schweißen sie die Mitarbeiter zu sogenannten Sektionen zusammen. Jede Stahlplatte ist mit einem Barcode und einer Nummer versehen, damit die Männer an den Stationen genau wissen, wie sie die einzelnen Teile miteinander verbinden müssen. Sektion heißt in der Fachsprache das Grund­element, also der Baustein, aus denen der Schiffsrumpf zusammengesetzt wird. Mehrere Sektionen bilden einen Block. Aus mehreren Blöcken wiede­rum entsteht der komplette Schiffsrumpf.

Die Daten für den Zusammenbau der einzelnen Teile liefern die zahlreichen Industriecomputer an den Arbeitsstationen. „Die Computer haben neben der Zeiterfassung im Grunde noch zwei weitere Funktionen“, erklärt Welp: „Mit ihrer Hilfe rufen die Mitarbeiter vor Ort alle Arbeitsanweisungen ab. Daneben stellen die Computer die Betriebsdaten für die Arbeitsplanung im Leitstand bereit.“

Zuverlässige Daten für den Leitstand

Im Leitstand wird der Zusammenbau von Sektionen und Blöcken koordiniert. Hier sehen die Verantwortlichen, welche Mitarbeiter an einer bestimmten Station zu einem bestimmten Zeitpunkt beschäftigt sind, welche Tätigkeiten durchgeführt werden müssen, welche Arbeitsschritte schon erledigt sind und wie lange der einzelne Mitarbeiter an der Station gearbeitet hat. Gerade bei so einem gigantischen Projekt wie dem Bau eines Kreuzfahrtschiffes sind genaue Informationen über die Produk­tionsfortschritte von entscheidender Bedeutung.

Elektronischer Datentransfer

Um sich an der Station einzuloggen, hat jeder Mitarbeiter einen Betriebsausweis mit einem eingebauten Transponder-Chip. Via WLAN werden die Betriebsdaten zum Leitstand geschickt, wo sie gesammelt und ausgewertet werden. Somit sind die Mitarbeiter im Leitstand zu jeder Zeit über den aktuellen Fertigungsstatus im Bild.

Bevor das Unternehmen auf die elek­tronische Arbeitszeiterfassung umstieg, wurden die einzelnen Arbeitsschritte per Hand auf Formularen eingetragen und diese im Meisterbüro abgeheftet. „Diese Methode war nicht nur zeit­aufwendig, es haben sich auch immer wieder Fehler ein­geschlichen“, erklärt Welp. „Durch die Verbuchung per Industrie-PC hat sich die Fehlerquote deutlich reduziert. Hinzu kommt die ­erhöhte Transparenz. Die Industrie-PCs stellen das Rück­-grat der Datenkommunikation in den Werfthallen dar. Ver­glichen mit früher hat sich durch die Geräte die Betriebs­sicherheit verbessert und die Fehlerquote verringert.“ Ein weiterer Vorteil ist die intuitive Be­dienung: „Für unsere Mit­arbeiter sind die Touch-Computer mit zusätzlichen Funktionstasten leicht zu bedienen. Um auch Pläne und CAD-Modelle deutlich zu erkennen, haben wir uns für eine Bildschirmdiagonale von 19 Zoll entschieden.“

50 Rechner im Einsatz

Rund 50 Industrie-PCs der Steel- und Compact-Serie hat die Meyer Werft an den einzelnen Stationen im Einsatz (es kamen die Industrie-PCs Steel S19 und Compact C15 zum Einsatz). Um die Arbeitsschritte zu dokumentieren und zu koordinieren, ist auf den Industrie-PCs eine MES-Software bestehend aus den Bausteinen BDE,

Leitstand und Verwaltung installiert. Nicht nur beim Zusammensetzen der Stahlkonstruktion, sondern auch beim Einbau der Inneneinrichtung spielen die Rechner eine entscheidende Rolle. Das Grundgerüst der Inneneinrichtung stellt die Verrohrung dar, denn in ihnen verlaufen Stromkabel, Belüftung und Entlüftung,

Heizung und Klimaanlagen, Wasserver-und -entsorgung sowie die Kabel für die Kommunikation. Um sich von Mitbewerbern abzugrenzen, legen die Reedereien sehr viel Wert auf ein eigenes, ­firmenspezifisches Profil, das sich im Innenausbau und der Einrichtung widerspiegelt. Entsprechend individuell ist die Verrohrung gestaltet.

Die Industrie-PCs liefern die CNC-Daten für das Zuschneiden und Zurechtbiegen der Rohre und steuern die Maschinen, die diese Arbeiten verrichten. Für das Steuerungsprogramm zur Herstellung der Rohre setzt die Werft 15-Zoll-Geräte der Compact-Serie ein, die sich durch ihre Robustheit und ihre komplett geschlossene Bauweise auszeichnen. Betriebsunterbrechungen aufgrund von Hardware-Problemen würden die Kosten sehr schnell in die Höhe treiben. Schon allein aus diesem Grund legt Welp Wert auf stabile Hardware, die selbst bei rauhen Umgebungsbedingungen stabil läuft. Denn besonders beim Rohrbau kommt es immer wieder vor, dass ein Mitarbeiter mit einem Stahlstück heftig an den Computer stößt.

Durch den Einsatz der Industrie-Rechner in Verbindung mit der MES-Software und dem CNC-Programm kann die Werft ihre Arbeitsprozesse straffen und den Mitarbeitern mehr Komfort bieten – und das in einem schwierigem, rauem Industrieumfeld: Denn beim Bau der Sektionen sind die Computer besonders dem Späne- und Funkenflug ausgesetzt. Außerdem wird in der Fertigung der Rohre sehr viel mit Schmierstoffen gearbeitet. Die könnten problemlos durch die Lüftung in einen normalen PC eindringen und ihn schädigen. Doch die Hardware ist komplett geschlossen. Zwar war die Robustheit der Industrie-PCs der Hauptgrund, die Industrie-Rechner von Noax einzusetzen, doch auch die Energie-Effizienz der PCs fiel ins Gewicht.

Autor:
Michael Naumann ist freier Fachjournalist aus München.

Die Projekt­anforderungen

Die Meyer Werft hatte sich vor der Einführung der Rechner folgende Ziele gesetzt:

• Datenerfassung direkt vor Ort in den Werfthallen
• MES mit den Bausteinen BDE, Leitstand und Verwaltung
• Automatisierte Personal-Zeiterfassung
• Straffung der Arbeitsprozesse
• Genaue Dokumentation und ­verbesserte Kontrolle der einzelnen Arbeitsschritte

Aus den Zielen ergaben sich folgende Anforderungen an die Industrie-PCs:

• Einsatz in den Werfthallen mit erhöhten Anforderungen an Robustheit
• Komplett geschlossene Bauweise gemäß Schutzart IP67
• Schutz vor Staub, Schmierstoffen, Funkenflug und Metallspänen
• Leichte Handhabung durch Mitarbeiter
• Gut lesbare Displays mit Touchscreen
• Maximale Laufsicherheit unter extrem belastenden Bedingungen

Robustheit im Fokus

Bei den Industrie-Rechnern von Noax steht die Robustheit klar im Fokus. Wie das Unternehmen diese erreicht und welches Know-how dahintersteckt, erläutert CEO Verena Schechner.

Frau Schechner, wie können Sie die Robustheit der Geräte gewährleisten?

Die Eigenentwicklung spielt hier eine sehr wichtige Rolle. So entwickeln wir den gesamten Industrie-PC vom All-in-one Motherboard bis hin zu den robusten Gehäusen selbst. Dadurch stellen wir sicher, dass das Gerätedesign in sich abgestimmt ist und die IPCs im Betrieb zuverlässig ihre Funktion erfüllen.
Während des gesamten Entwicklungsprozesses legen wir bei der Auswahl der Komponenten großen Wert auf deren Zuverlässigkeit und Eignung für den langjährigen Industrie-Einsatz. Zudem achten wir auf gesicherte Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten, um Schock und Vibrationen standzu­halten. Denn lose Verbindungen zählen bei anderen Geräten häufig zur Ausfallursache Nummer Eins.

Weiter führen wir zahlreiche Extremtests durch, wie etwa Kugelfall- und Alterungstests, und arbeiten eng mit unabhängigen Testlaboren zusammen. So lassen wir die IP-Schutzart gegen Staub und Wasser, wie zum Beispiel IP65 oder IP69K, extern prüfen und bestätigen.

Die Industrie-PCs werden kundenspezifisch an unserem Standort in Ebersberg bei München produziert. Schon während der gesamten Produktion finden diverse Tests statt, die durch einen 48-Stunden-Burn-in-Test abgeschlossen werden.

Ebenso möchte ich gerne erwähnen, dass wir nach ISO 9001:2008 zertifiziert sind. Mit der Zertifizierung unseres Qualitätsmanagements und der regelmäßigen Überprüfung durch den TÜV Süd stellen wir sicher, dass unsere Prozesse und damit unsere Produkte den hohen Qualitätsansprüchen unserer Anwender entsprechen.  

“Mit zahlreichen Extremtests intern sowie durch unabhängige und zertifizierte Labore stellen wir die Qualität und Robustheit der Industrie-PCs sicher“, erklärt Verena Schechner.”

© noax

Welche Kriterien spielen für ein robustes und langlebiges Produkt eine Rolle? Und wie können sie beeinflusst werden?

Für die Langlebigkeit eines Produktes spielen beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit oder thermische Strömungen eine wichtige Rolle. Gerade das Thema Temperatur ist sehr wichtig. Hier ist zum Beispiel das Gesetz von Arrhenius zu nennen, das besagt, dass sich die Lebenszeit halbiert, wenn die Temperatur sich um 10° erhöht. Genau deshalb haben wir ein ausgeklügeltes Energiemanagement entwickelt und bei unseren Industrie-PCs implementiert. Der wichtigste Bestandteil hiervon ist der Mikrocontroller*), mit dem diverse Spannungen aber auch die Temperaturen an wichtigen Stellen des Industrie-PCs überwacht werden. Diese eingebaute Intelligenz ermöglicht, dass der IPC bei Bedarf den Energiebedarf anpassen kann.

Ein weiteres Feature, das die MCU bietet, ist die Möglichkeit die Stromsparfunktionen zu aktivieren. Dies kann einfach über das ‚nSmart‘-Tool direkt am Industrie-PC eingestellt werden.

Wie läuft die Kühlung der Geräte ab?

Durch das aktive Temperaturmanagement werden unsere IPCs vor einer Überhitzung geschützt. Neben der MCU setzen wir auf den Einsatz von Niedrigenergie- und Industrie-Komponenten, die für den 24/7 Einsatz und extreme Temperaturen ausgelegt sind. Dies erlaubt uns, selbst bei unseren dichten Geräten auf Außenlüfter zu verzichten.