Echtzeit-Visualisierung zur integrierten Produktions-Steuerung
Eine neue Visualisierungsanwendung ermöglicht es, die Planung und Ausführung von Produktionsaufträgen zukünftig besser zu unterstützen. Um gezielt Datensätze sowie die Art und Weise der Visualisierung zu definieren, wurde die FHNW vom Auftraggeber, einem traditionellen und sehr innovativen Schweizer Unternehmen der Werkzeugbranche, beigezogen, um einen Prototypen für einen Teilbereich der Produktion aufzusetzen.
Die Werkzeugbranche stellt nicht nur hohe Anforderungen an die Produkte, sondern auch an die Bestell- und Fertigungsprozesse. So werden zehntausende Artikel auf Bestellung gefertigt. Um kurze Lieferzeiten garantieren zu können, muss die Ressourcenplanung, Verfügbarkeit von Fertigungsmaschinen, Personal und Rohmaterial sorgfältig und flexibel geplant und gesteuert werden.
Das auftragsgebende Unternehmen verfügte bereits über umfangreiche Planungs-, Produkt- und Fertigungsdaten in hoher Datenqualität und in Echtzeit. Planungsansichten waren im bestehenden SAP-System integriert und im Einsatz. Weiterer Optimierungsbedarf bestand beim Zusammenfassen der Daten, bei der Markierung spezieller Aufträge und beim Informationsfluss in die Produktionsbereiche während der Auftragsabwicklung.
Zu Beginn des Projektes wurden mit den Anwendern die wichtigsten Datenfelder und deren Zusammenhänge definiert und mögliche Optionen für die Visualisierung entwickelt und bewertet. Wichtig waren dabei das Verständnis über die bestehenden Produktions-Workflows und die Erwartungshaltung an das Verbesserungspotenzial der neuen Visualisierungs-Applikation in der Produktion.
Die Umsetzung erfolgte schrittweise und agil; zuerst mittels simulierter Daten, damit die Visualisierung bereits frühzeitig mit realistischen Daten gefüttert werden konnte. Dies war eine wichtige Basis für das Pilotprojekt, um binnen kurzem eine erste Mockup-Version der Visualisierung austesten zu können und dadurch konkrete Rückmeldungen für weitere Anforderungen zu erhalten.
Die Datenschnittstelle an das SAP-System erfolgt über eine Webservice-Schnittstelle. Diese Schnittstelle wurde eigens für dieses Projekt geschaffen, mit dem Ziel, diese später auch in ähnlicher Weise für die finale Applikation nutzen zu können. Der Feinschliff und die Installation der Pilotvisualisierung erfolgte direkt vor Ort, damit die Anwender noch weiteren Input direkt einfliessen lassen konnten. Die Applikation wurde mittels des grafischen Programmiersystems LabVIEW geschrieben, da diese Programmiersprache eine schnelle Umsetzung und flexible Gestaltung im User-Interface ermöglicht.
Die Visualisierung verwendet ausschliesslich Live-Daten aus der Produktion und aktuelle Planungsdaten. Die Planung für die verschiedenen Fertigungsbereiche werden zusammenfassend dargestellt Zusätzlich werden für jede Fertigungszelle kritische Aufträge markiert und momentane Zustände der Fertigungszelle anzeigt (siehe Abb.).
Abbildung: Anzeige über einen Produktionsbereich
Durch die Installation in den Produktionsbereichen können Prioritäten und Ereignisse direkt vor Ort und während des gesamten Produktionsprozesses einfliessen. Die zeitgenaue Produktionsplanung bewirkte in der Vergangenheit, dass die Produkte die Fertigung schneller durchliefen und Zwischenlager minimiert wurden. Für die Mitarbeitenden im Fertigungsbereich schien der Auftragsbestand daher knapper zu sein, als früher. Hier hilft der Visualisierungs-Pilot zusätzlich, die Auslastung über den gesamten Planungshorizont aufzuzeigen.
Unter Einbezug von bereits vorhandenen Echtzeit-Daten kann eine Live-Visualisierung über alle Produktionsbereiche und über verschiedene Produktionsstandorte entscheidend mithelfen, die Produktionsprozesse und die damit verbundenen Produktionszeiten noch weiter zu optimieren und zu visualisieren. Damit wird der Fertigung ein leistungsstarkes Assistenz-System zur Verfügung gestellt, welches es erlaubt, eine hohe Planungsqualität mit der erforderlichen Flexibilität und den Erfahrungswerten der Fertigung zu kombinieren.
Silvano Germann
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Institut für Automation FHNW
Telefon: +41 56 202 76 65
E-Mail: silvano.germann@fhnw.ch
Prof. Dr. Roland Anderegg
Leiter Institut für Automation FHNW
Telefon: +41 56 202 77 43
E-Mail: roland.anderegg@fhnw.ch
Prof. Dr. Raoul Waldburger
Leiter Institut für Business Engineering FHNW
Telefon: +41 56 202 71 83
E-Mail: raoul.waldburger@fhnw.ch