Werkstattfertigung – problematisch für konventionelle Identifikationssysteme

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Hohe Sichtbarkeit durch konventio­nelle Systeme in der Fertigung erfordert demnach eine unflexible Infrastruktur: Überall dort, wo etwas identifiziert werden soll, muss ein Reader installiert sein. Änderungen an der Linie erfordern aufwendige Hardware-Umbauten – stationsungebundene Abläufe wie beispielsweise in der Werkstattfertigung sind schwer abzubilden. Grundsätzlich liefern RFID und Co. nur Momentaufnahmen, eine durchgängige Verfolgung von Objekten durch den Fertigungsprozess ermöglichen sie nicht.

Diese Einschränkungen spürten auch die Verantwortlichen bei BMW in Regensburg, bei Airbus im französischen Toulouse und beim Etikettenhersteller Herma in Filderstadt:

• Bei BMW im Werk Regensburg müssen Schraubvorgänge in der Build-to-Order-Fertigung für das jeweilige Fahrzeug richtig eingestellt werden. Übliche Praxis war, die Fahrzeug-Ident-Nummer an jedem Fahrzeug manuell zu scannen und auf dieser Grundlage das entsprechende Programm in der Werkzeugsteuerung zu laden – ein zeitaufwendiger und fehleranfälliger Prozess.
  
  
• Bei Airbus gilt es, die Produktion des A380 zu überwachen: Die einzelnen Komponenten, beispielsweise Tragflächen und Rumpfteile, werden in verschiedenen europäischen Werken gefertigt. Die Endmontage erfolgt zentral in Toulouse. Das Problem: Bislang wurde der Fertigungsfortschritt in den einzelnen Werften manuell mit unterschiedlichen Verfahren verfolgt und dokumentiert. Abweichungen im Prozess verursachten daher Koordinationsprobleme und führten zu Wartezeiten in der Endmontage. Konsequenzen waren Lieferverzögerungen sowie hohe Inventarkosten.
  
  
• Die Firma Herma liefert unter anderem Haftmaterial an andere Etikettenhersteller, so dass über 500 Euro-Paletten täglich aus mehreren Produktionsbereichen in das zentrale Versandlager gelangen, um von dort aus weltweit verschickt zu werden. Da sich die Paletten optisch kaum unterscheiden, war ein schnelles und zuverlässiges Auffinden der Ware für die Staplerfahrer bis dato oft kaum möglich – mit der Folge, dass wertvolle Zeit verloren ging und Fehllieferungen auftraten.

Eine Lösung für ihre Probleme fanden die Unternehmen bei der Firma Ubi­sense. Auf Basis von Ultrabreitband-Funktechnologie (UWB) haben die Firmengründer im englischen Cambridge 2003 ein Echtzeit-Identifikations- und Ortungssystem (RTLS) entwickelt, das stationsunabhängig mit einer zentralen Infrastruktur und auch auf großen Flächen genau arbeitet sowie im Ergebnis eine durchgängige dynamische 3D-Echtzeit-Darstellung aller kritischen Objekte und Prozesse liefert. Dank der UWB-Technologie lassen sich Tausende von Objekten parallel tracken.

Der Anwender benötigt für das System drei Komponenten: Aktive, batteriebetriebene Transponder (Tags), Sensoren und Software. Anbringen lassen sich die Tags an beliebigen Objekten und über eine eindeutige Identifikationsnummer zum Beispiel mit Produk­tionsdaten verknüpfen. Sie erzeugen Ortungssignale im Frequenzbereich zwischen 6 und 8,5 GHz. Die an zentralen Punkten der Halle zu positionierenden Sensoren erfassen die Signale und berechnen die Position der Tags mehrmals pro Sekunde. In Echtzeit zeichnet die Ubisense-Software die Ortungs­informationen auf, verarbeitet und vi­sualisiert sie, um sie anschließend an den Anwender oder ein IT-System weiterzugeben. Im System lassen sich räumliche Zonen definieren und mit bestimmten Ereignissen verknüpfen – von der einfachen Information des Anwenders (Auftrag XY verlässt die Endkontrolle) bis zur automatischen Kalibrierung von Maschinen und Werkzeugen für die Bearbeitung der eintreffenden Komponenten. Änderungen und Erweiterungen der Anwendung werden im System konfiguriert und erfordern keine Hardware-Umbauten. Dank dieser Flexibilität ließen sich für BMW, Airbus und Herma folgende Lösungen realisieren.

Automatische Werkzeug­steuerung bei BMW

Dank der Ubisense-Tags ist ein manuelles Scannen der Fahrzeuge an den Arbeitsstationen überflüssig.

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Bei BMW steuert das Ubisense-System den Einsatz von EC-Schraubern im Werk Regensburg. Jedes Fahrzeug auf dem Montageband und jedes Schraubwerkzeug an der Linie erhält ein Tag. Ins­gesamt 470 Sensoren sind entlang der Montagelinie montiert, so dass Fahrzeuge und Werkzeuge jederzeit identifiziert und ihre Bewegungen verfolgt werden. In der Software sind räumliche Zonen definiert, die sich dynamisch mit den Fahrzeugen bewegen. Tritt ein Werkzeug in eine solche Zone ein, übermittelt das System dieses Ereignis zusammen mit der Fahrzeug-Identifikation und der Werkzeug-Kennnummer an die Werkzeugsteuerung. Anhand dieser Informationen aktiviert sie nun automatisch das korrekte Programm und die Verschraubung kann fehlersicher erfolgen. Das manuelle Scannen der Fahrzeuge an den Arbeitsstationen erübrigt sich.

Echtzeit-Produktions­überwachung bei Airbus

Bei Airbus wurden zunächst in den Flugzeugwerften in Hamburg, St. Nazaire (Frankreich) und Broughton (Großbritannien) Ubisense-Sensoren über den kritischen Montagebereichen installiert und mit einem Standard-LAN vernetzt. Beim Eintritt in die Montage erhält jede Komponente ein Tag mit den entsprechenden Bauteildaten. Den spezifischen Fertigungsschritten für die einzelnen Bauteile sind räumliche Zonen im System zugeordnet. So lässt sich die Position aller Komponenten exakt und in Echtzeit über die einzelnen Stationen verfolgen. Per Web-Zugriff erhält der Verantwortliche jederzeit einen Einblick in den tatsächlichen Produktionsstatus: Die aktuelle Position jedes Bauteils in der Montagelinie lässt sich ebenso anzeigen wie ein Überblick über sämtliche in Produktion befindlichen Komponenten – einschließlich des erwarteten Auslieferungstermins. Bei Produktionsunterbrechungen oder anderen Störungen wird er sofort informiert.

Versandlogistik bei Herma

Bei Herma wurden Ubisense-Tags auf den Gabelstaplern installiert, die die Ware aus der Produktion in den Versandbereich und von dort zu den Lkw befördern. Die Paletten werden zur Identifi­kation gescannt, beim Abladen wird die exakte Position in der Umschlagshalle erfasst. In Kombination mit einer Mid­dleware unter SAP zeichnet die Ubi­sense-Software die Ortungsinforma­tionen auf, verbindet sie mit der Ident-Nummer der Palette und gibt sie an das Mitarbeiterinformationssystem weiter. Die Staplerfahrer, die die Ware für den Versand abholen, sehen auf einem kleinen Terminal am Fahrzeug, wo sich die gesuchte Palette in der Halle genau befindet. Da auch die verladenden Stapler kontinuierlich geortet werden, sind Fehler und Verwechslungen praktisch ausgeschlossen. Das System erkennt sofort, wenn ein Stapler die falsche Palette anfährt und warnt den Fahrer.

Aus diesen und weiteren Projekten ist inzwischen das „Smart Factory System“ hervorgegangen – ein Standardsystem, das über unterschiedliche Module diverse Aufgabenstellungen in der Fertigung abbilden kann. Erste Anwendungen in Deutschland gehen derzeit bei Daimler, ACGO Fendt und Continental in den produktiven Betrieb.

Autor: Terry Phebey ist Vorstand von Ubisense und verantwortet das internationale Marketing.