Seit 2017 gehört das Werk Straubing der International Automotive Components (IAC) Group zu Auria, einem mit der chinesischen Shanghai Shenda Company gegründeten Joint Venture. Doch der Automobilzulieferer erzeugt hier bereits seit 1987 Bodenverkleidungen für die Auto­mobil­industrie. Inzwischen werden auch Schallisoliermatten und Radhausverkleidungen gefertigt. Etwa 200 Mitarbeiter produzieren meist zweischichtig rund 1700 Bodenverkleidungen pro Tag.

Premiumhersteller wie jener im nahen Dingolfing stellen dabei höchste Anforderungen an das Material, die Qualität der Verarbeitung und eine lückenlose Rückverfolgbarkeit. Für nur eine Baureihe des bekannten Kunden werden rund 80 Produktvarianten geliefert. Ins­gesamt hält das Unternehmen Werkzeuge, Material und Fertigungsprogramme für rund 300 aktive Bodenverkleidungen vor. Dreieinhalb Tage nach einem verbindlichen Lieferabruf müssen die zweiteiligen Bodenverkleidungen pünktlich und genau in der richtigen Sequenz in Transportgestellen an den Bändern der jeweiligen Werke des Kunden bereitstehen. „Selbst kleinste Fehler in der Reihenfolge oder Produktkennzeichnung würden unsere Ergebnisse gefährden“, berichtet Werkleiter Christian Graßmann: „Die wachsenden Anforderungen können wir nur dank einem ständig fortgeschriebenen Automatisierungskonzept für die Industrie 4.0 erfüllen.“ 
 

Drei Ebenen der Automatisierung

In einer zwölfjährigen Partnerschaft mit Inray Industriesoftware entwickelte das Unternehmen nach den jeweiligen Anforderungen eine schlanke, allerdings redundant abgesicherte Automatisierungslösung. Heute steuert und doku­mentiert diese sämtliche Produktionsprozesse in direkter Kommunikation zwischen SPS, Etikettendruckern und SAP. 

Auf der untersten Ebene wurden dazu alle SPS-Steuerungen der einzelnen Stationen, wie hydraulische Tiefziehpressen, Transportsysteme oder Wasserstrahl-Schneidanlagen, mit einem KepServerEx von Kepware verbunden. Die oberste Steuerungsebene übernimmt das ERP-System von SAP, welches Rohmaterial und Rezepturen, Tiefziehwerkzeuge und Fertigungsprogramme ebenso vorgibt wie die zu produzierenden Produkte, die Prozesse der Ein- und Auslagerung und die richtige Sequenz für die Belieferungen. Dazwischen regelt der OPC-Router von Inray die Kommunikation als grafische, programmierbare Datendrehscheibe. Hier wird bestimmt, welche SPS-Signale an SAP und die Peripheriegeräte weitergegeben, welche Daten aus SAP an die SPS und die überall installierten Etikettendrucker geschickt werden. IT-Administrator Michael Kalbe erklärt: „Die grafische Benutzerführung des OPC-Routers lässt sich auch ohne umfassende Programmierkenntnisse beherrschen. Alltägliche Änderungen an einzelnen Prozessschritten kann man daher einfach selbst erledigen.“ Bei Bedarf werden kleine Programmroutinen eingebunden, Vorlagen für verschiedene Prozesse lassen sich einfach kopieren und anpassen. 

Die Datenübertragungen erfolgen per Remote Function Call (RFC) mit Hand­shake. Der Erhalt eines Datenpaketes wird also jeweils bestätigt, bevor die enthaltenen Informationen verarbeitet werden. Das erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit im System enorm. Alle zehn Sekunden aktualisiert sich der Status. Um das Datenvolumen im Netzwerk zu reduzieren, werden diese vor dem Versenden komprimiert, um sich am Ziel wieder anzureichern. „Die laufenden Übertragungsprozesse stellt der OPC-Router grafisch dar“, sagt Michael Kalbe. „So kann ich Fehler schnell lokalisieren und Abhilfe schaffen, wenn eine SPS nicht mehr sendet oder ein Etiketten­drucker nicht mehr funktioniert.“ 
 

Fehlerfreie Prozesse garantieren

Der Inray-OPC-Router regelt die Kommunikation zwischen Steuerungen, Peripherie und SAP.

© Inray Industriesoftware

Dieser Punkt hat eine besondere Bedeutung: Mit jedem Prozessschritt wird automatisch ein Label ausgedruckt, das auf dem Halbzeug das vorherige ersetzt. So erzeugt ein Drucker mit jedem Hub der Tiefziehpresse das erste Label für die Bodenverkleidungen und stellt damit die Rückverfolgbarkeit zu den verwendeten Teppich- und Dämmstoffrollen her. Für den nächsten Arbeitsschritt wird das Etikett per Handscanner oder (bei der Endkontrolle) per Vorrichtung eingelesen und vom System bestätigt. Dadurch können Bauteile nicht mehr verwechselt, falsch beschriftet oder bearbeitet werden. „Böse Zungen behaupten, dass unsere Fertigung stillsteht, wenn wir keine Etiketten mehr drucken könnten“, sagt Christian Graßmann. „Aber dagegen haben wir uns auf vielfache Weise abgesichert.“ Die seitlich aufgebrachten Labels sind preiswerter als die RFID-Technik und besser anzubringen. Die Mitarbeiter lesen sie schnell ein – und bei richtigen Daten ist der nächste Prozessschritt schon freigegeben. „Dadurch konnten wir unsere Zykluszeiten deutlich erhöhen und Fehler zu 99,9 % ausschließen,“ erklärt Christian Graßmann. In Zukunft sollen die händischen Prüfungen per Barcorde-Scanner mehr und mehr durch fest installierte Geräte abgelöst werden. 
 

Motivation der Mitarbeiter

Dennoch stehen Mitarbeiter in diesem Konzept zur Industrie 4.0 im Mittelpunkt: Aufgrund der Beschaffenheit des Materials, der erforderlichen Sensibilität und Genauigkeit bei bestimmten Prozessschritten und des notwendigen Mitdenkens spielt menschliche Arbeit nach wie vor eine große Rolle – auch wenn Roboter bereits das Hinterschäumen der Bodenbeläge zur gezielten Verbesserung der Geräuschdämmung übernehmen. Umso wichtiger erscheint die leistungsgerechte Bezahlung und Motiva­tion der Teams. 

Wollen den Weg Richtung Industrie 4.0 gemeinsam gehen: IT-Administrator Michael Kalbe und Werksleiter Christian Graßmann.

© Inray Industriesoftware

Deshalb wurden für viele Arbeitsplätze Leistungskennziffern wie Ausbringleistung in Prozent, Ausschussrate, Kundenreklamationen in Parts per Million (PPM) und Qualitätskosten definiert. Je nach Erfüllung ergeben diese für die Teammitglieder Leis­tungsprämien bis zu mehreren Hundert Euro. Damit die Mitarbeiter diese erreichen können, sollten sie während der Arbeit über den Erfüllungsgrad informiert werden. 

Dies realisierte Inray mit einer weiteren eigenentwickelten Software. Das webbasierte Produktionsportal ‚Factoy Application Server‘ (FAS) verarbeitet die notwendigen Daten aus dem OPC-Router, um sie online zu visualisieren. Über den Arbeitsstationen hängen nun Großmonitore, die Balkendiagramme der aktuellen Daten sowie eine Prognose bis Schichtende anzeigen: Mit einem Blick können die Teammitglieder nun abschätzen, ob ihre Leistungen in den gewünschten Wertebereichen liegen. „In derartigen Projekten haben wir ein durchgängiges System zur Industrie 4.0 geschaffen, das wir bei Bedarf flexibel anpassen und ergänzen können“, erklärt Michael Kalbe.
 

Integrierte Prüfberichte

Dies zeigt auch das jüngste Projekt in der Zusammenarbeit. In den USA ereigneten sich eine Reihe schwerer Autounfälle, weil sich Fußmatten behindernd unter dem Bremspedal aufgewölbt hatten. Daraufhin stellte der Hauptkunde eine neue Anforderung: Für jede gelieferte Bodenverkleidung sollte der Nachweis gebracht werden, dass die Drehverschlüsse zur Mattenbefestigung sicher eingerastet wurden. 

Aus den aktuellen Leistungskennziffern wird das ­Ergebnis zum Schicht-Ende prognostiziert.

© Inray Industriesoftware

Gemeinsam mit Inray wurde eine Lösung entwickelt, wie dieser Prozess in der Software abgebildet und dokumentiert werden kann. Nun wird die sichere Mon­tage über ein komplexes System geprüft und der Status dokumentiert. Wenn das Signal gesetzt ist, dass die Montage den Anforderungen entspricht, wird die Bodenverkleidung eingelagert. 

Auch in Zukunft soll das IT-System verbessert und ausgebaut werden. Dabei spielen Sicherheit und Zuverlässigkeit eine große Rolle. Alle Systeme werden redundant vorgehalten, damit Störungen nicht zu Produktionsausfällen führen. Die zentrale IT-Abteilung des Unternehmens verfügt über eine parallele SAP-Installation, die bei lokalen Problemen sofort einsatzbereit ist. Auf den OPC-Server von Inray können die IT-Manager jederzeit remote per Browser zugreifen. Und im Hintergrund steht der Service: „Wenn ich bei manchen Systemhäusern ein Problem melde, bekomme ich nur ein Ticket“; sagt Michael Kalbe. „Bei Inray erreiche ich sofort einen Mitarbeiter, der nach einer Lösung sucht.“ – Doch größere Störungen hat es mit den Lösungen bisher nicht gegeben.

Autor: 
Dr. Thomas Tosse ist Fachjournalist in München