itac und Limtronik Die erste wirklich smarte Fabrik!

Ein Bestandteil der smarten Fabrik ist das smart.MESDevice von itac. Es basiert auf dem Single-Board-Computer Raspberry Pi und macht es möglich, anlagennahe Geräte wie Barcodereader oder RFID-Scanner plug&play in Anlagen zu integrieren und Prozesse online über die SMEMA-Schnittstelle zu verriegeln.

Wie die MES-Umgebung zur »Big Data Schaltzentrale« einer Smart Factory werden kann, zeigen das EMS-Unternehmen Limtronik und der MES-Hersteller itac: Sie wollen in der Limburger Fabrik von Limtronik eine in ihrer Weise einzigartige Evaluationsumgebung aufbauen: Maschinen sollen mit Hilfe ausgeklügelter Algorithmen aus Fehlern lernen, sich selbst optimieren und autark produzieren.

Die Soft- und Hardware für die MES-Umgebung kommt von itac. Beim MES setzt Limtronik schon seit Jahren auf die MES.Suite von itac. Für das Projekt der smarten Fabrik wird Limtronik die Fertigung auf das neueste Release 8.00 der iTAC.MES.Suite migrieren. »Wir haben alleine in den letzten fünf Jahren 5 Millionen Euro in neue Maschinen investiert, u.a. in Bestückungsmaschinen von Fuji, und modernisieren auch unsere MES- Software-Umgebung fortlaufend. Die Idee der Industrie 4.0 sehen wir nun als konsequenten neuen Schritt «, erklärt Gerd Ohl, Geschäftsführer von Limtronik.

Jede Fertigungsmaschine liefert Daten, allerdings sind diese Daten nicht standardisiert und lassen demnach auch nur bedingt Rückschlüsse auf den Gesamtprozess zu. »Wir wollen die Maschinenprozesse leistungsfähiger machen, so dass wir konkretere und rückkoppelungsfähige Aussagen über Fehler erhalten«, unterstreicht Ohl. So soll das zukünftige System nicht nur die Fehler erfassen und über Qualitätsberichte dokumentieren, sondern vollautomatisch die Fehlerursache finden. Im Standard-Verfahren meldet das AOI zwar den Fehler, das eigentlich Aufwändige hinter diesem Prozess ist aber die manuelle Analyse der Fehlerursache. »Der Zeitaufwand für die Analyse ist erheblich. Fünf Mitarbeiter kümmern sich bei uns alleine um diese Fehlerursachenanalyseaufbereitung«.

Im geplanten Praxis-Szenario von Limtronik und itac soll genau das künftig automatisch erfolgen. »Über moderne Datenanalyse-Techniken (Data Mining) auf Basis der bereits erfassten Produkt- und Qualitätsdaten als auch zusätzlich erfasster SMT-Prozessdaten wie z.B. Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit, Temperaturprofile usw. lässt sich die Fehlerursache deutlich besser eingrenzen. Bisher fehlen solche automatischen Rückschlüsse«, so Ohl. Im Endeffekt sollen die SMT-Maschinen also aus Fehlern lernen, sich selbst optimieren und autark ihren OEE optimieren.
Um dieses ehrgeizige Ziel in die Tat umzusetzen, haben die Projektpartner allerdings noch ein Stück Weg vor sich: Erst müssen Algorithmen entwickelt werden, die die Unmengen an Daten auswerten, die in der Fertigung anfallen. Diese Aufgabe will Dieter Meuser, CTO von itac, gemeinsam mit Forschungsinstituten und Hochschulen wie der Universität Koblenz-Landau lösen. »Wir arbeiten derzeit daran, das Forschungsnetzwerk aufzubauen«, erklärt Meuser.  

Auch wenn die manuelle Arbeit bei der Fehleranalyse dann nicht komplett wegfallen wird, geht Ohl davon aus, dass für die Fertigung in Zukunft weniger Personal erforderlich sein wird. Dabei gehe es ausdrücklich nicht darum, bestehendes Personal abzubauen, stellt Ohl klar. »Aber wir müssen den demografischen Wandel berücksichtigen, so dass wir vielleicht in 10 oder 20 Jahren nicht mehr genügend Personal für die Fertigung zur Verfügung haben werden. «

Nicht nur intern soll das neue System Vorteile bringen, auch die Kunden werden laut Ohl profitieren: »Der Kunde soll die Möglichkeit bekommen, sich mit uns zu vernetzen. So kann er bei Feldausfällen oder im Servicefall anhand der Seriennummer feststellen, welche Fehler auf Grund welcher Fehlerursache in der Fertigung aufgetreten sind, und erhält damit eine lückenlose Traceability.«


Limtronik hat mittlerweile weltweit 250 Mitarbeiter und unterhält neben der Fabrik in Limburg auch einen Standort in den USA. Derzeit beläuft sich der Jahresumsatz auf rund 45 Millionen Euro. Der Weg zur Smart Factory ist nach den Worten von Ohl wichtig, um in Deutschland weiter wettbewerbsfähig zu bleiben. »Auf neuen Maschinen produzieren kann jeder. Aber das zu vernetzen und Intelligenz in die Prozesse zu bringen, das ist für uns ein Wettbewerbsvorteil!«  


Smarte Montage

So weit die ersten Schritte des Smart-Factory-Szenarios. Im weiteren Verlauf soll die Idee der smarten Fertigung und damit der Traceability aber nicht auf die Maschinen eingeschränkt bleiben, sondern auch in die Montage Einzug halten, wie Meuser schildert: »Wir evaluieren derzeit unser Smart.Vision. Device, das Montage-Prozesse unterstützt. Dabei handelt es sich um eine Art Google-Brille, mit der der Montagearbeiter direkt Tracking- und Tracing-relevante Informationen über das System eingeben oder abrufen kann.« An der Vision, die Traceability auch in das Box-Geschäft einfließen zu lassen, arbeitet Limtronik bereits. »Es können Millionen-Kosten entstehen, wenn bei der Montage Fehler oder Ausfälle entstehen. Tracability ist hier also absolute Voraussetzung«, so Ohl. Derzeit werden alle Montageanleitungen digitalisiert und über Monitore angezeigt. Ohl: »Das Problem ist allerdings, dass ein robuster Industrie-PC unsere Monteure bei der Arbeit stören würde. Und ein Tablet, das spritzfest ist, ist relativ teuer und auch nicht der Weisheit letzter Schluss. Die Brille hätte den Vorteil, dass der Monteur beide Hände frei hat, und wäre ein deutliche Erleichterung.«

Der Startschuss für die erste Phase des Smart-Factory-Projekts erfolgte Anfang März. Das Kern-Projektteam besteht aus Mitarbeitern von Limtronik und itac. Je nach Aktion kommen Forschungspartner hinzu. Außerdem möchte Meuser auch große OEMS mit in den Verbund integrieren, um den Ansatz Supply-Chain übergreifend zu erweitern. Erste Ergebnisse will itac Ende Juni auf seiner Industrie-4.0-Fachtagung in Koblenz vorstellen.