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Software sorgt für Transparenz

Endlich flexibel und unterbrechungsfrei rüsten
Software sorgt für Transparenz

„Die Software macht bei den Equipment-Herstellern den Unterschied“ – davon sind die Verantwortlichen bei der Liebherr Elektronik GmbH überzeugt. Der Lindauer Fertiger von Steuerungselektronik, Leistungselektronik und Bedieneinheiten für Industrie, Bahn- und Luftfahrtindustrie steuert die Rüstprozesse an seinen SMT-Linien seit kurzem über Siplace LES (Line Execution System) – flexibel, nahezu unterbrechungsfrei und ganz ohne Papier.

ASM Assembly Systems, München

Im Lindauer Werk der Liebherr-Leistungselektronik werden über 2.000 aktive Produkte auftragsorientiert in unterschiedlichsten Losgrößen gefertigt. Hauptabnehmer sind Firmen der Unternehmensgruppe, Kunden aus der Bau-, Bahn- und Luftfahrtindustrie mit Elektroniken sowie kompletten Bedien- und Anzeigeeinheiten. Bei einzelnen Baugruppen und Mehrfachnutzen für die Steuerungs- und Leistungselektronik liegen die Losgrößen zwischen 1 bis 100 Stück, bei Produkten für die Luftfahrtindustrie sogar meist unter 50 Stück pro Los. „Unsere Kunden sind zum größten Teil andere Liebherr-Unternehmen. Dabei stellen wir uns bewusst dem Wettbewerb mit externen Fertigern. Jedes Liebherr-Unternehmen entscheidet frei, wo es fertigen lässt“, schildert Peter Horatschek, Leiter Arbeitsvorbereitung, das Geschäftsmodell des Unternehmens, das in Lindau über 450 Mitarbeiter in Entwicklung und Produktion beschäftigt. Diese Wettbewerbssituation zwingt Liebherr Elektronik zu ständigen Optimierungen bei Kosten und Produktivität.
Eine Linie für zwei
Bei einer umfassenden Modernisierung der SMT-Fertigung in Lindau ersetzte man die bisherigen zwei SMT-Linien durch eine Linie mit zwei Siplace X2 Bestückautomaten. „Ausschlaggebend waren die steigenden Anforderungen an unsere Bestückgenauigkeit sowie die hohe Produktivität und Flexibilität der Bestückautomaten. Dank ihres umfassenden Bauteilespektrums konnten wir den zuvor recht hohen Anteil an Handbestückung auf einen Bruchteil reduzieren“, begründet Peter Reck, Leiter der SMT-Fertigung, die damalige Investitionsentscheidung. Die neue Linie übernahm im Dreischicht-Betrieb an fünf Werktagen die komplette Bestückung von mehr als 65 Millionen Bauteilen für ein Jahresvolumen von etwa 300.000 Leiterplatten, und bot darüber hinaus noch Wachstumsreserven. „Die Leistung stimmte und die Siplace X2-Linie war anfangs bei weitem noch nicht voll ausgelastet. Aber es war abzusehen, dass die weiter sinkende Losgrößen und die Reduktion auf eine SMT-Linie mit deutlich höherer Bestückleistung die Zahl der Rüstwechsel pro Zeiteinheit erheblich steigern, und damit zu einer großen Betriebsamkeit an der Linie führen würden“, erinnert sich Peter Reck. So diskutierte man mit dem Siplace Experten über Möglichkeiten, um auch bei häufigen Produktwechseln mit einem Spektrum von 2.500 Bauteilen und einem Bedarf von bis zu 280 Stellplätzen für ca. 200 unterschiedliche Bauteiltypen pro Produkt effizienter fertigen zu können. Man lud zu einem Referenzbesuch beim Sensorik-Hersteller Pepperl & Fuchs ein, in dessen hochflexibler Fertigung die Software für unterbrechungsfreie Umrüstung vor einigen Jahren entwickelt und erstmals eingeführt worden war.
Software für Flexibilität
„Was wir dort gesehen haben, war eine komplette, nahtlos integrierte Lösung für die flexible, hocheffiziente Fertigung kleiner Losgrößen. In Siplace LES wird die Produktionsabfolge auf eine Minimierung der Rüstzeiten ausgerichtet, und weil der gesamte Prozess durchgängig optimiert ist, gehören die für Rüstwechsel sonst üblichen Linienstopps der Vergangenheit an“, erläutert Peter Horatschek. Nach detaillierter Evaluierung entschied sich Liebherr Elektronik zur Einführung der Software. Das Line Execution System bekommt dabei zur Feinplanung die Volumen- und Terminangaben der Aufträge aus dem Baan-ERP-System. Eine weitere Schnittstelle verbindet Software und Bestandsverwaltung für das Bauteilelager. „Die Integration von ERP, LES und Materialverwaltung ist wichtig, weil so die Materialbedarfe für die Aufträge, die Bestände im Lager und tatsächlicher Verbrauch an den Linien kontinuierlich abgestimmt werden. Die Software lässt sich über offene Schnittstellen in die IT-Systeme integrieren“, berichtet Peter Reck.
Die Feinplanung und Sequenzierung der Aufträge für den definierten Planungshorizont erfolgt in Siplace LES. Dabei wird durch die Software eine Fertigungsreihenfolge vorgeschlagen, die nicht nur rüstoptimiert ist, sondern auch sicherstellt, dass alle Kundentermine gehalten werden können. Neben der Planung optimiert LES den Workflow in der Fertigung. Das Personal im Lager erhält frühzeitig Informationen darüber, welches Material wann für die kommenden Aufträge vorbereitet werden muss. Gleichzeitig bleiben die Mitarbeiter durch ständig aktualisierte Ansichten der Zeiten genauestens informiert, was zu gleichmäßigen Arbeitsablaufen führt und sicherstellt, dass das Material bei Produktionsbeginn bereit liegt. Diese Planung berücksichtigt dabei die Pick-up-Zeiten im Lager. Das Material wandert aus dem Lager an einen neuen Bereich in der Fertigung: den Active Feeder Pool. Hier wird es, wieder über spezielle LES-Monitore gesteuert, auf BE-Wagen in fest montierten Docking Stationen vorgerüstet. Durch Scannen von Bauteilrollen und Feeder-ID erfolgt die Zuordnung. Die gravierendste Veränderung betrifft aber die Rüstung an der Linie. Durch eine komplette Neurüstung der Linie wird im sogenannten „Floating Setup“ on-the-fly umgerüstet. Das Bedienpersonal kann die entsprechenden X-Feeder im laufenden Linienbetrieb entnehmen und rüstet die aus dem Active Feeder Pool kommenden neuen Feeder nach. Dabei ist die genaue Position des einzelnen Feeders an der Maschine unerheblich: Der Feeder meldet sich automatisch an der Maschine an. Die Software erkennt die Feeder-ID und damit das im Active Feeder Pool zugeordnete Material. Und nachdem der Bediener das Bestückprogramm an der Linie geladen hat, kann die Fertigung des nächsten Produktes nahezu unterbrechungsfrei beginnen. Die von der Linie abgerüsteten Feeder wandern in den Active Feeder Pool. Hier zeigen die Förderer wiederum über ihre LEDs an, ob sie für eines der nächsten Produkte benötigt werden und somit unverändert in der Vorrüstung verbleiben oder ob sie komplett abgerüstet und das Material wieder ins Lager zurückgebucht werden können.
„Der große Vorteil von LES ist die Ruhe, die es trotz der häufigen Rüstwechsel in die Fertigung bringt. Weil alle Mitarbeiter in der kompletten Prozesskette frühzeitig informiert und über die Monitore und LEDs sicher geführt werden, verschwindet die übliche Hektik bei Rüstwechseln. Da Produkte mit ähnlichen Rüstungen aufeinander folgen, ist der Umrüstaufwand minimal und kann über den Austausch einiger Feeder on-the-fly erfolgen“, berichtet SMT-Fertigungsleiter Peter Reck über die veränderten Arbeitsprozesse mit der Software. Sein Kollege Peter Horatschek ergänzt: „Dadurch dass Feeder und Bauteile, die in eine der nächsten Rüstungen benötigt wird, gerüstet im Active Feeder Pool verbleiben, bleiben unserem Team heute viele unnötige Wege und Arbeiten erspart.“
Papierlos und effizient
Eine weitere Verbesserung fällt bei Liebherr erst auf den zweiten Blick auf: Es fehlen die sonst üblichen dicken Listenausdrucke. Die Fertigungssteuerung erfolgt komplett papierlos. Mitarbeiter werden frühzeitig über Monitore informiert und quittieren über Eingaben an PCs oder PDAs ihre Arbeitsschritte. Scan-Prozesse verheiraten Material und Förderer und die Software zeigt automatisch die jeweilige Position von Feeder oder Material, im Active Feeder Pool, an der Linie oder im Lager. „Die Einführung von Siplace LES greift in den gesamten Workflow ein – bei der Planung, im Lager, in der Vorrüstung und an der Linie. Auch müssen Schnittstellen zu benachbarten IT-Systemen wie ERP und Warenwirtschaft geschaffen werden. Das ging auch bei uns nicht ohne Friktionen in der Fertigung, zeitgleich musste das gesamte Mitarbeiterteam auf die neue Arbeitsweise vorbereitet und am System geschult werden. So ist es heute unserer Wettbewerbsvorteil, auch schnelle Abfol- gen kleiner Losgrößen hocheffizient fertigen zu können“, so Peter Horatschek im Rück-blick.
Peter Reck zieht eine weitere Schlussfolgerung aus der erfolgreichen Umstellung: „Der Bestückautomat selbst macht zwischen den führenden Anbietern kaum noch einen Unterschied. Entscheidend für die Auswahl sind die Software- und Prozesskompetenzen. Der Erfolg der Software zeigt uns: In der integrierten Steuerung und Optimierung des gesamten Workflows liegen große Effizienzreserven, die Fertiger über gute Software für sich nutzen können.“
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