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Foundry Corporate News - Unsichtbar

FerroTrade - FoundPlan: PPS/ERP Software für die Gießerei

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Ein neues Schlagwort macht die Runde - „Echtzeit- Unternehmen". In Echtzeit auf Kundenwünsche oder betriebliche Anomalien reagieren, Liefertermine einhalten, Produktionsprozesse und Materialeinsatz optimieren, Energieverbrauch überwachen oder Lagerbestände optimieren, das sind nur einige der immer wieder zitierten Effekte. Das Kernziel von ‚Real-time' ist demgemäß, dass für alle Entscheidungen Informationen zeitnah zur Verfügung stehen - also unmittelbar, nachdem sie entstehen. Gleichzeitig haben die meisten Unternehmen erkannt, dass zustandsorientierte Strategien ein wichtiger Stellhebel zur Steigerung von Produktivität und Verfügbarkeit sind.

Die Diskussion um Echtzeit scheint für viele Unternehmen nur wieder einmal eine modische pfiffige Marketing-Strategie auf der Suche nach Verkaufsargumenten für Produkte der IT-Branche zu sein. In der Realität ist es jedoch eine konsequente Notwendigkeit für die betriebswirtschaftliche Effektivität eines Unternehmens in der immer schneller werdenden Zeit. Folgerichtig liegt in der Entwicklung und Einführung von neuen softwarebasierten, technologischen und organisatorischen Verfahrensabläufen zur Optimierung aller betrieblichen Prozesse die derzeitige strategische Aufgabenstellung der Unternehmensleitung.


Ein modernes Unternehmen ist in zunehmendem Maße ein informationsverarbeitendes System, deshalb sollten bei Rationalisierungen besonders die internen IT-Prozesse einbezogen werden, dabei ist die gemeinsame Nutzung von einmal vorhandenen zentralen Daten modernes Betriebsmanagement.


Hier setzt die Firma FerroTrade mit Ihren Zielsetzungen an und entwickelt seit 2004 mit ihren Partnern technologische Softwarelösungen für Gießereien. Relevante kaufmännische und technologische Daten werden visualisiert, ausgewertet und in eine IT-Systemlandschaft integriert, dabei gewährleistet ein durchgängiger Informationsfluss die vertikale Datenintegration entlang der Wertschöpfungskette.


Moderne IT-Lösungen mit kostentransparente Technologien auch aus dem Open Source Bereich schaffen nachhaltige Steigerungen der Produktion, eine Verbesserung der Qualität der Endprodukte und einen effizienten Informationsaustausch über sämtliche Bereiche der Produktion bei gleichzeitiger Reduktion der Kosten.


Dabei sind in den Unternehmen vier Schwerpunkte bei Rationalisierungen zu betrachten:

  1. ERP und PPS Systeme zur Steuerung der produktions- und organisatorischen Prozesse.
  2. Betriebsdatenerfassung und Steuerung der energetischen und technologischen Prozesse.
  3. Dokumentation und Visualisierung von Prozessen.
  4. Ersatzinvestition von Steuerungsanlagen durch kostengünstigere IT-Lösungen.

ERP und PPS Systeme zur Produktionssteuerung

Der Kostendruck in der Industrie hat in den letzten Jahren ständig zugenommen und der Wert der Produkte wird heute in zunehmendem Maße durch seinen Serviceanteil bestimmt. Mehr und Mehr ist das Auswahlkriterium für den Kunden die Attraktivität der Produkte in Punkto Qualität, Liefertreue, Lieferzeiten, Service, Anlieferung oder technischer Vorsprung.


ERP oder PPS-Systeme bestehen aus komplexer Anwendungssoftware zur Unterstützung der Ressourcenplanung eines Unternehmens und haben folgende bekannte Definition für die Ziele zur Produktionssteuerung:


Kostenoptimale Bereitstellung von Gütern in bestimmten Mengen zu vorgegebenen Terminen in verlangter Qualität.


Dies sind drei Ziele, nämlich Kostenoptimierung, Termineinhaltung und Qualitätssicherung, wobei der vorgegebene Termin nach wie vor Priorität hat, wird aber nicht mehr als einziger Gradmesser für die Qualität der Produktionssteuerung gewertet. Konträr zum Ziel der Termineinhaltung steht die Absicht, durch Verringerung der Durchlaufzeit, also kürzere Lieferzeiten oder späterer Produktionsbeginn, marktgerechter zu produzieren und sich die nötige Flexibilität zu verschaffen um kostengünstiger auf sich ändernde Nachfragesituationen zu reagieren.

Das Primärziel einer PPS liegt demzufolge in der Planung und Steuerung von Eigenfertigung und Fremdleistungen und beinhaltet eine Vorschaurechnung des Fertigungsprozesses, um undurchdachten, unwirtschaftlichen und unrationellen Geschehnissen vorzubeugen, dabei werden die Erfahrenswerte der Vergangenheit zur Festlegung der technologischen Fertigungsreihenfolge genutzt.


Planung mit Vorschaurechnung des Produktionsbeginns

Eines der Primärziele von PPS-Systemen ist die bessere Auslastung der Produktionskapazitäten, der Benutzer erhält dadurch einen Überblick, welche Arbeitsgänge sich für den betrachteten Arbeitsplatz im Auftragsbestand befinden und kann bei Nichtauslastung eingreifen, indem er entweder Termine verschiebt oder mit anderen Aufträgen auf diesen Arbeitsplatz vorrätig produziert.

ERP oder PPS-Systeme dienen als ‚Real-time' Auskunftszentrale für den Vertrieb, die Produktion, den Versand und häufig auch für die Kunden.

FoundPlan ist eine Produktionsplanungssoftware die von diesem Gedanken inspiriert ist, durch ihren modularen Aufbau und entsprechend den spezifischen Anforderungen eines Gießereibetriebes, von der Handformerei über automatische Formanlagen, der Nestfertigung in einer Druckgießerei oder für Schleuderguss mit Seriennummernführung ausgebaut werden kann.

Dabei ist die PPS modifizierbar bis zur mechanischen Bearbeitung von Gussteilen und bildet alle technologischen und betriebsorganisatorischen Abläufe für einen komplexen Gießereibetrieb ab, ist aber gerade durch seine übersichtliche modulare Struktur mit der SMALL-Version in kleinen Gießereien sehr effektiv einzusetzen.


Ein spezielles Sprachenmodul ermöglicht es, die PPS FoundPlan sehr schnell in eine andere Sprache zu assimilieren.

Nur durch die computergestützte Auswertung aller Produktionsdaten kann auf Produktionsschwankungen und Anomalitäten schneller reagiert und damit direkt Einfluss auf die internen und externen Kosten genommen werden.


Im Jahr 2005 wurde FoundPlan bei der Harzer Werke Motorentechnik GmbH in Blankenburg zur Herstellung von Zylinderlaufbuchsen für Dieselmotoren im Schleudergussverfahren eingeführt und hat seitdem konkret anrechenbare Verbesserungen gebracht. So ist nach Aussage des geschäftsführenden Gesellschafters Herrn Wittkowski die Liefertermintreue von anfänglich 73% auf 91% angestiegen, das ist eine wesentliche Verbesserung der Kundenzufriedenheit und wirkt sich in der positiven Lieferantenbewertung aus. Der Umsatz des Unternehmens konnte in diesem Zeitraum um zirka 17% gesteigert werden, dabei ist uns bewusst, dass keine Umsatzsteigerung ohne Nachfrage möglich ist. Vor Einführung der PPS waren aber schon Kapazitätsgrenzen besonders bei der mechanischen Bearbeitung der Buchsen erreicht. Durch FoundPlan wurden die organisatorischen und planerischen Schwachstellen aufgedeckt und die Umsatzentwicklung lässt erkennen, dass die vorhandenen Kapazitäten jetzt effektiver genutzt werden. Auftragsstatus und Controllingbericht geben zeitnah Auskunft über den Bearbeitungsstand des jeweiligen Auftrages und die Erfüllung der Planvorgaben, sodass jederzeit auf Schwankungen im Fertigungsprozess reagiert werden kann. Gegenwärtig wird bei der Firma Harzer Werke Motorentechnik die dritte Generation von FoundPlan implementiert.


Viele Schwachstellen in Produktionsunternehmen resultieren meist aus beachtlichen Defiziten hinsichtlich der Durchgängigkeit des Informationsflusses. Ursachen hierfür sind die unzureichende Wahrnehmung oder Visualisierung des bereichsübergreifenden Auftragmanagements. Eine PPS unterstützt die Planung, Steuerung und Visualisierung des Auftragsdurchlaufes vom Verkauf bis zum Versand auf einem horizontalen Integrationspfad und erhöht damit die Transparenz der Auftragsabwicklung. Dadurch werden gleichzeitig objektive Entscheidungshilfen zur Lösung von Interessenskonflikten zwischen den unterschiedlichen Fachbereichen zur Verfügung gestellt.

Das wesentliche Fundament einer PPS ist die Datenverwaltung, sie erstreckt sich über die auftragsneutralen (terminunabhängigen) und auftragsabhängigen (terminabhängigen) Daten. Die innerhalb der Datenverwaltung erstellten, gespeicherten und gepflegten Daten umfassen die Artikel- und Modelldaten, Werkstoffverwaltung, Stücklisten, Arbeitspläne, Produktionsmittelverwaltung, Planungsdatenverwaltung, Auftragsverwaltung, Kunden- und Lieferantendaten, Lieferschein und Rechnung.

Neben den Primärzielen gibt es eine große Anzahl weiterer Vorteile beim Einsatz von PPS-Systemen, die sich in den Sekundärzielen verdeutlichen, sie liegen nicht im ursprünglichen Interesse einer Produktionssteuerung und werden leider meist auch nicht als Vorteil von PPS-Systemen erkannt. Die interessantesten Sekundärziele sind:

  • Qualitätsverbesserung durch permanente Vervollständigung der Artikel-, Modelldaten, Stücklisten und Arbeitspläne.
  • Dokumentation des Fachwissens, Wissen kann allen verfügbar gemacht werden. Personalunabhängiges Fachwissen.
  • Sichere und vollständige Materialbereitstellung in allen Fertigungsbereichen durch die Nutzung der Stücklisten und damit Senkung der Ausfallzeiten durch Materialmangel
  • Sichere Kalkulation und Kostenkontrolle
  • Einfachere Erstellung der Versandbelege
  • Bessere Ausnutzung der Kapazitäten durch Übereinstimmung zwischen Bedarfsplanung und tatsächlichem Aufwand.
  • Senkung der Produktionskosten durch einheitliche Information über die Fertigungsmethoden und damit verbesserte Produktionssteuerung nach Kostengesichtspunkten

Formular Artikel mit allen technologischen Daten

FoundPlan ist eine Planungssoftware die mit ihren Standardmodulen in 7 Einsatzvarianten alle Anforderungen eines Gießereibetriebes abdeckt und zeichnet sich dadurch aus, dass sie an die organisatorischen und technologischen Eigenheiten jedes Unternehmens angepasst werden kann.

Dokumentation und Visualisierung von Prozessen.

Eine wichtige Aufgabe von IT-Systemen ist die Dokumentation sämtlicher zur Verfügung stehender Daten, sie in Beziehung zu stellen und übersichtlich zu präsentieren. Dazu können externe Datenquellen wie Videoüberwachungsbilder, Dokumente, Daten von peripherer Technik in das System integriert werden.

Die Daten werden "live" visualisiert und können von überall dank Web-Technologie dargestellt werden und falls erforderlich auf alle möglichen Endgeräten bis zum Handy transportiert werden, ebenso stehen diese Daten für andere Systeme und Programme zur Verfügung (Datenbankschnittstelle/ODBC, Webservice).

Für Qualitätsmanagement, Kontrolle, Analyse und Überwachung können anhand der gewonnenen Datenmengen für jeden einzelnen Qualitätswert Grenzen und Regeln definiert und der Produktionsvorgang bzw. die Endprodukte laufend quantitativ und qualitativ überwacht werden.

So werden rasch Produktionsfehler und Engpässe erkannt und können eliminiert werden, bevor der Kunde oder spätere Produktionsschritte die Mängel zur Beanstandung melden, dass reduziert wesentlich die Kosten für Qualitätsüberwachung und Nacharbeit. Über laufende Auswertungen erhält der verantwortliche Anwender eine Übersicht, was in seiner Produktion wie läuft. Die entsprechenden Werte werden visualisiert, um eine anschaulichere Darstellung als nur die reinen Zahlen zu erhalten.


FerroTrade bietet hier in Zusammenarbeit mit seinen Partnern eine Reihe von erprobten Lösungen an, ist besonders prädestiniert für die Lösung von gießereitypischen Problemstellungen.


Steuerung der energetischen und technologischen Prozesse.

Die Lösungen im Bereich der Automationen sind dezentral implementiert, zentral gesteuert und untereinander vernetzt. Dadurch können über den gesamten Produktionszyklus hinweg Daten optimal in den täglichen Produktionsplan einbezogen werden, um Energie effektiv zu nutzen, die Werkstoffqualität zu sichern oder die Ausfallssicherheit von Maschinen und Anlagen zu stabilisieren. Moderne Algorithmen aus der Informationsverarbeitung und Informatik, wie neuronale Netze und genetische Algorithmen unterstützen dabei den Produktionsprozess und die Qualitätssicherung, durch optimale Steuerungseinwirkung und schaffen damit die Basis für die Einsparung von Rohstoff- und Energieressourcen. Schließlich bleiben die Finalprodukte nicht nur durch die erhöhte Qualität, durch den wesentlich geringeren Fehlerrücklauf, sondern auch auf Grund der Kostensituation in jedem Fall konkurrenzfähig.

Bespiele aus der Praxis zeugen von der Wirtschaftlichkeit solcher Regelkreise, so wurde bei der Gussfertigungs Ges.mbH in Wien ein computergestütztes Steuerungssystem für die energetische und qualitative Überwachung des Schmelzbetriebes eingesetzt. Ein koksloser Kupolofen mit Induktionsvorherd wird in einem Regelkreis metallurgisch durch Kopplung mit dem Spektrometer überwacht und energetisch optimiert.


Visualisierung und Trendberechnung der Analysewerte vom Spektometer

Dafür wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem über ein MELT-CONTROL Gerät vor Ort am Induktionsvorherd eine chemische Sofortanalysen durchgeführt und je nach Gewichtsverlauf beim Eingießen in die "Pfanne" die Werkstoffart (Grau/Sphäro) feststellt werden kann.
Somit wird das gesamt vergossene Tagesvolumen nach Werkstoffart überwacht und mit dem Tagesplan abgeglichen. Fehler können sofort festgestellt werden. Sollte Sphäroguss vergossen werden und es wurde vergessen Magnesium hinzuzufügen wird sofort ein ALARM ausgelöst.
Des Weiteren wird über eine Infrarotsonde beim Schwenkvorgang des Vorherdes die Temperatur mehrfach gemessen und dann gewichtet sondiert.


Je nach Werkstoffart (Grau/Sphäroguss) und gewünschter Abstichtemperatur (heißerer oder kühlerer Guss) wird die Temperatur im Vorherd energetisch optimiert geregelt bzw. überwacht.

Die Schwierigkeit besteht darin, da meist keine kontinuierliche Temperaturmessung möglich ist, werden die "Messpausen" von 5-25 Min durch Interpolation "einkalkuliert", bedacht darauf, dass die Warmhaltetemperatur nicht zu kalt oder zu heiß wird – um eine Entkohlung zu vermeiden und gleichzeitig die Energiekosten zu optimieren.

Dabei wurden weitere energetische Faktoren, wie, dass ein "neu zugestellter" Induktor bei gleicher Leistungsaufnahme besser Temperatur an die Schmelze abgibt als ein „älterer", durch die Implementierung eines empirischen linearen Algorithmus zufriedenstellend gelöst. Jedoch ist noch eine manuell Anpassung an die kundenspezifischen Anforderungen und Bedingungen erforderlich, wir forschen und experimentieren aber bereits mit genetischen Algorithmen (mit neuronalen Netzen als Fitnessfunktionen).   

Ein Spektrometer wurde ebenfalls in das Netzwerk eingebunden und liefert weitere chemische Analysedaten. Diese Daten werden jedoch zeitlich verzögert verarbeitet, sind jedoch für die chemische Qualitätskontrolle und Werkszeugnisse/Zertifikate notwendig und werden in der PPS FoundPlan weiter verarbeitet.  

Alle Daten werden in eine proprietäre Datenbank geschrieben, die über eine ODBC Schnittstelle auslesbar ist. Ein entsprechendes Programm liest die Daten ein und stellt sie zentral zur Verfügung, dabei weist die Software nach festgelegten Regeln die Daten über die Messzeiten den gegossenen "Chargen" zu, die der zentrale Bezugspunkt sind.

Anhand des erfassten Kohlenstoffgehalts und der erforderlichen Werkstoffqualität regeln wir über Stellmotoren die Kohlenstoffzufuhr in den Induktionsvorherd. Wir arbeiten dabei mit empirischen Werten und linearen Algorithmen, da die Messergebnisse zeitverzögert vorliegen.    

Ein entsprechendes Programm liest diese proprietären Daten ein und stellt sie ebenso zentral zur Verfügung. Eine zentrale webbasierte Dokumentations- und Analyseauswertung stellt die diesbezüglichen Produktionsdaten für jeden berechtigten Mitarbeiter im Unternehmen übersichtlich dar (Produktionsübersicht, Temperatur, Gewicht, Labor/Analyse, Video).

Die Potentiale liegen hier in der Qualitätssicherheit, Werkstoffausschusssenkung und der Energieeinsprung sowie einer Amortisationszeit von nicht einmal einem Jahr.


Ersatzinvestition von Steuerungsanlagen

Bei vielen Maschinen und Anlagen stehen Ersatzinvestitionen vor allem für den Steuerungsteil, wie zum Beispiel SPS-Steuerungen an. Besonders in diesem Bereich hat sich schon längst lizenzfreie Open Source Software für Module zur Produktionsautomation und Steuerung bewährt und immer mehr global agierende Konzerne bauen ihre Systemlandschaften auf Basis von solchen Systemen um, um die Investitions- und laufenden Kosten zu senken.

Die Systemkomponenten von FerroTrade sind auf Basis solcher lizenzfreier Bausteine entwickelt und garantieren technologische und Herstellerunabhängigkeit, sie bieten bessere Performance und Stabilität bei gleicher Hardware.  

Damit kann auch bei älteren Maschinen und Anlagen eine langsame Migration zu einer neuen Gerätegeneration erfolgen, wobei eine teure Neuverkabelung entfällt, die Systeme stehen wesentlich schneller und kostengünstiger wieder zur Verfügung.


Fazit, ein Echtzeit-Unternehmen ist keine Marketingstrategie, der Weg dorthin wird in zunehmendem Maße immer mehr betriebswirtschaftliche Notwendigkeit in einem globalen operierenden Markt.

Ulrich Wackernagel

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