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Produktionsplanungssoftware und Automationslösungen für Gießereien

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Ein neues Schlagwort macht die Runde – „Echtzeit-Unternehmen“. In Echtzeit auf Kundenwünsche oder betrieb-liche Anomalien reagieren, Liefertermine einhalten, Produkti-onsprozesse 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 In-formationen zeitnah zur Verfügung stehen - also unmittelbar, nachdem sie entstehen. Gleichzeitig haben die meisten Unter-nehmen erkannt, dass zustandsorientierte Strategien ein wich-tiger Stellhebel zur Steigerung von Produktivität und Verfüg-barkeit 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. Folge-richtig liegt in der Entwicklung und Einführung von neuen softwarebasierten, technologischen und organisatorischen Ver-fahrensabläufen zur Optimierung aller betrieblichen Prozesse die derzeitige strategische Aufgabenstellung der Unternehmenslei-tung.

Dabei sind in den Unternehmen vier Schwerpunkte bei Rationa-lisierungen zu betrachten:ERP or PPS systems consist of complex software components that support the resource planning of a company and have the following well-established definition for the production man-agement goals:

 

Formular Artikel mit allen technologischen Daten

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

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

Moderne IT-Lösungen mit kostentransparente Technologien auch aus dem Open Source Bereich schaffen nachhaltige Steige-rungen 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 Rationa-lisierungen zu betrachten:

  • ERP und PPS Systeme zur Steuerung der produkti-ons- und organisatorischen Prozesse.
  • Betriebsdatenerfassung und Steuerung der energeti-schen und technologischen Prozesse.
  • Dokumentation und Visualisierung von Prozessen.
  • Ersatzinvestition von Steuerungsanlagen durch kos-tengünstigere 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 beinhal-tet eine Vorschaurechnung des Fertigungsprozesses, um un-durchdachten, unwirtschaftlichen und unrationellen Geschehnis-sen vorzubeugen, dabei werden die Erfahrenswerte der Vergan-genheit zur Festlegung der technologischen Fertigungsreihenfol-ge genutzt.  

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

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

 

Planung mit Vorschaurechnung des Produktionsbeginns

FoundPlan ist eine Produktionsplanungssoftware die von diesem Gedanken inspiriert ist, durch ihren modularen Aufbau und entsprechend den spezifischen Anforderungen eines Gießereibe-triebes, 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 Bearbei-tung von Gussteilen und bildet alle technologischen und be-triebsorganisatorischen Abläufe für einen komplexen Gießerei-betrieb 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 Produktions-daten 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 Motoren-technik GmbH in Blankenburg zur Herstellung von Zylinder-laufbuchsen für Dieselmotoren im Schleudergussverfahren eingeführt und hat seitdem konkret anrechenbare Verbesserun-gen 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 Unterneh-mens konnte in diesem Zeitraum um zirka 17% gesteigert wer-den, dabei ist uns bewusst, dass keine Umsatzsteigerung ohne Nachfrage möglich ist. Vor Einführung der PPS waren aber schon Kapazitätsgrenzen besonders bei der mechanischen Bear-beitung der Buchsen erreicht. Durch FoundPlan wurden die organisatorischen und planerischen Schwachstellen aufgedeckt und die Umsatzentwicklung lässt erkennen, dass die vorhande-nen Kapazitäten jetzt effektiver genutzt werden. Auftragsstatus und Controllingbericht geben zeitnah Auskunft über den Bear-beitungsstand des jeweiligen Auftrages und die Erfüllung der Planvorgaben, sodass jederzeit auf Schwankungen im Ferti-gungsprozess 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 Durchgängig-keit des Informationsflusses.  Ursachen hierfür sind die unzurei-chende Wahrnehmung oder Visualisierung des bereichsübergrei-fenden Auftragmanagements. Eine PPS unterstützt die Planung, Steuerung und Visualisierung des Auftragsdurchlaufes vom Verkauf bis zum Versand auf einem horizontalen Integrations-pfad und erhöht damit die Transparenz der Auftragsabwicklung. Dadurch werden gleichzeitig objektive Entscheidungshilfen zur Lösung von Interessenskonflikten zwischen den unterschiedli-chen Fachbereichen zur Verfügung gestellt. 

Das wesentliche Fundament einer PPS ist die Datenverwaltung, sie erstreckt sich über die auftragsneutralen (terminunabhängi-gen) und auftragsabhängigen (terminabhängigen) Daten. Die innerhalb der Datenverwaltung erstellten, gespeicherten und gepflegten Daten umfassen die Artikel- und Modelldaten, Werk-stoffverwaltung, Stücklisten, Arbeitspläne, Produktionsmittel-verwaltung, 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 Se-kundärzielen verdeutlichen, sie liegen nicht im ursprünglichen Interesse einer Produktionssteuerung und werden leider meist auch nicht als Vorteil von PPS-Systemen erkannt.

Die interes-santesten Sekundärziele sind:

  • Qualitätsverbesserung durch permanente Vervoll-ständigung der Artikel-, Modelldaten, Stücklisten und Arbeitspläne.
  • Dokumentation des Fachwissens, Wissen kann allen verfügbar gemacht werden. Personalunabhängiges Fachwissen.
  • Sichere und vollständige Materialbereitstellung in al-len 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 Überein-stimmung zwischen Bedarfsplanung und tatsächli-chem Aufwand.
  • Senkung der Produktionskosten durch einheitliche In-formation über die Fertigungsmethoden und damit verbesserte Produktionssteuerung nach Kostenge-sichtspunkten

FoundPlan ist eine Planungssoftware die mit ihren Standardmo-dulen  in 7 Einsatzvarianten alle Anforderungen eines Gießerei-betriebes abdeckt und zeichnet sich dadurch aus, dass sie an die organisatorischen und technologischen Eigenheiten jedes Unter-nehmens 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 einzel-nen Qualitätswert Grenzen und Regeln definiert und der Produk-tionsvorgang 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 Produk-tionsschritte die Mängel zur Beanstandung melden, dass redu-ziert wesentlich die Kosten für Qualitätsüberwachung und Nacharbeit. Über laufende Auswertungen erhält der verantwort-liche 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 prädesti-niert für die Lösung von gießereitypischen Problemstellungen.

 

Visualisierung und Trendberechnung der Analysewerte vom Spektometer

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 Informationsver-arbeitung 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 sol-cher Regelkreise, so wurde bei der Gussfertigungs Ges.mbH in Wien ein computergestütztes Steuerungssystem für die energeti-sche und qualitative Überwachung des Schmelzbetriebes einge-setzt. Ein koksloser Kupolofen mit Induktionsvorherd wird in einem Regelkreis metallurgisch durch Kopplung mit dem Spektrometer überwacht und energetisch optimiert.

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 Werk-stoffart 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 Schwenkvor-gang des Vorherdes die Temperatur mehrfach gemessen und dann gewichtet sondiert.
Je nach Werkstoffart (Grau/Sphäroguss) und gewünschter Ab-stichtemperatur (heißerer oder kühlerer Guss) wird die Tempera-tur 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 Energie-kosten 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 zu-friedenstellend 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 Fitness-funktionen).

Ein Spektrometer wurde ebenfalls in das Netzwerk eingebunden und liefert weitere chemische Analysedaten. Diese Daten werden jedoch zeitlich verzögert verarbeitet, sind jedoch für die chemi-sche 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 entsprechen-des Programm liest die Daten ein und stellt sie zentral zur Ver-fügung, 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 Kohlenstoff-zufuhr in den Induktionsvorherd. Wir arbeiten dabei mit empiri-schen 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 web-basierte Dokumentations- und Analyseauswertung stellt die diesbezüglichen Produktionsdaten für jeden berechtigten Mitar-beiter im Unternehmen übersichtlich dar (Produktionsübersicht, Temperatur, Gewicht, Labor/Analyse, Video).

Die Potentiale liegen hier in der Qualitätssicherheit, Werkstoff-ausschusssenkung und der Energieeinsprung sowie einer Amor-tisationszeit 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 Produk-tionsautomation 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 lang-same Migration zu einer neuen Gerätegeneration erfolgen, wobei eine teure Neuverkabelung entfällt, die Systeme stehen wesent-lich schneller und kostengünstiger wieder zur Verfügung.  Fazit, ein Echtzeit-Unternehmen ist keine Marketingstrate-gie, der Weg dort hin wird in zunehmendem Maße immer mehr betriebswirtschaftliche Notwendigkeit in einem globa-len operierenden Markt.


Suppliers Profile: <link _top external-link-new-window>Ferro Trade

 

 

 

 

 

 

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