Track & Trace von Bauteilen zur Vermeidung teurer Nacharbeit und Rückrufaktionen

Tracking & Tracing – Kernfunktion der MES-Lösung Legato Sapient

In der industriellen Produktion kommt es auf ein fein orchestriertes Zusammenspiel aller Bestandteile, Rohstoffe, Produktionsstatus, dem Wissen um Lagerorte und anderer Komponenten an. Dies täglich zu gewährleisten, ist eine große Herausforderung für Unternehmen in unterschiedlichen Branchen. Kommen dann noch Audits, Zertifizierungserfordernisse oder Rückrufe ins Spiel, ist es elementar, zu jedem Zeitpunkt zu wissen, wie es in der Produktion aussieht.

Eine Rückrufaktion ist das Worst-Case-Szenario für jedes Unternehmen. Sie verursacht enorme Kosten und sorgt für negative Schlagzeilen. Rückrufaktionen sind durchaus keine Seltenheit. Lautt Statistik gibt es alleine in Deutschland ca. 300 Produktrückrufe und über 2.000 Rapex-Meldungen der Europäischen Mitgliedsstaaten jährlich. Die dabei entstehenden Kosten können schnell im zweistelligen Millionenbereich liegen, wodurch eine Reduzierung dieser Szenarien um nur 1% eine enorme Kostenersparnis bedeutet.

Am besten ist, man vermeidet sie, indem man Qualitätsprobleme in der Produktion frühzeitig erkennt und sofortige Maßnahmen einleitet. Ist eine Rückrufaktion trotz allem notwendig, muss sie schnell und zielgerichtet erfolgen. Doch die immer höheren Anforderungen und komplexer werdenden Prozesse sind für den Menschen selbst nur noch schwer zu handhaben. Es sind automatisierte Lösungen notwendig, die sowohl bei der Gewährleistung des Qualitätsstandards als auch bei der kontinuierlichen Verbesserung der Produktionsprozesse unterstützen können.
Mit einer Traceability-Software lässt sich eine lückenlose Rückverfolgung innerhalb der Produktionsabläufe garantieren. Das Hauptziel dabei ist die Transparenz vom Rohteil über den Produktionsprozess der Einzelteile bis hin zum Endprodukt. Möglich wird dies durch die Verknüpfung von Produktionsaufträgen mit eindeutigen Serialnummern der Einzelteile. Die dafür verwendeten Technologien können beispielsweise Barcodes, Etiketten, FINs, Los-, Serien- und Chargennummern, Data Matrix Codes oder ein RFID-Chip sein. Ist die Lösung prozessorientiert an das MES geknüpft, lassen sich auch weitere Daten der Shopfloors hinzuziehen und verknüpfen. Folglich kann nahezu jeder Datensatz durch Track and Trace einem Produkt zugeordnet werden.

Tracking & Tracing ist eine Kernfunktion der MES-Lösung Legato Sapient. Sie ermöglicht eine lückenlose Nach- und Rückverfolgung sämtlicher Produkte inklusive aller produktrelevanten Daten – und zwar über den gesamten Fertigungsprozess hinweg. Auf diese Weise entsteht ein vollständiges Abbild jeder Produktionseinheit – ein digitaler Zwilling. Dieser beinhaltet sämtliche Produktdaten (wie z.B. Auftrag, Typ, Merkmale, Qualitätsstatus), produktbezogene Prozessdaten (wie z.B. Drehmomente, Temperaturen) sowie produktbezogene Anlagedaten (wie z.B. Status, Störungen).

Digital Twin

1. Mit dem MES als Keyplayer den 360° Rundumblick für Track & Trace ermöglichen

Das Erfassen von Rohstoffen, Zwischen- oder Endprodukten über entsprechende Lesestellen im Prozess ist eine praktikable Methode, jedoch gehört zu einem vollumfänglichen Track & Trace noch mehr. 60% der Produktionsbetriebe nutzen Tracking & Tracing nur halbherzig. Volles Potenzial ist nur in Verbindung mit MDE und BDE möglich. Dazu gehört u.a. eine automatisierte Datenerfassung aus dem Produktionsprozess (Online, Realtime), um eine hohe Datenqualität und reales Monitoring der Ist-Situation zu garantieren. Des Weiteren hat das Tracking & Tracing über ein MES als globalen Leitstand den Vorteil, die lückenlose Erfassung aller produktrelevanten Daten über den gesamten Produktionsprozess (vom Rohmaterial bis zum Endprodukt) jederzeit einsehen und analysieren zu können – anders als z.B. auf lokalen RFID-Datenspeichern hinterlegte Daten. Ein MES kann dazu als zentrale Datendrehscheibe fungieren und liefert somit nicht nur die Transparenz innerhalb des gesamten Produktionsbereichs (horizontale Datenintegration), sondern auch Informationen in Echtzeit aus dem Shopfloor für die Geschäftsebene (vertikale Datenintegration). Mit all den erfassten und gespeicherten Daten können eine Vielzahl von aggregierten Werten und Kennzahlen erzeugt werden (z.B. Bearbeitungs- und Transportzeiten, Qualitätsgrad), die als Basis für den kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP) dienen und somit eine Effizienzsteigerung bzgl. Kosten, Zeit und Qualität ermöglichen.

Produktionseinheit

Bild: Vereinigung von vielen und komplexen Daten zu einem Ganzen. Die Produktionseinheit (PU) mit allen zugehörigen Daten und Informationen.

2. Prozessverriegelung – nicht nur Track & Trace, auch Control

Eine lückenlose Erfassung der Daten bezüglich Transparenz ist unerlässlich. Zudem sollte aber ein heutiges, modernes Tracking & Tracing im Sinne der Qualitätslenkung nicht nur zur Vorbeugung und Überwachung dienen. Vielmehr sollen auch Funktionen für die Qualitätsregelung enthalten sein, um bei Identifizierung der qualitativ unzureichenden Bauteile oder Chargen entsprechende Prozesse einsteuern zu können. Das Einsteuern kann automatisch, d.h. ereignisgesteuert über definierte Prozessgrenzwerte und Überwachung der Ist-Werte aus den Steuerungen erfolgen oder durch manuelles Kennzeichnen einer Produktionsfachkraft durchgeführt werden. Wird eine Produktionseinheit (PU) im Produktionsfluss mit einem Sperrstatus versehen, erfolgt die Dokumentation dieses Prozesswertes in dessen Lebensakte. Entsprechende Einträge in die Sperrliste stoppt die Weiterverarbeitung der betroffenen PU, ermöglicht das frühzeitige Ausschleusen und verhindert somit unnötig und kostenintensive Weiterverarbeitungen im weiteren Produktionsprozess.

3. Carrier Management – Integration von Transportmitteln

Für manche Produktionsprozesse ist ein Transport der Produktionseinheit selbst nicht möglich. Hierfür werden spezielle Transportmittel als „Werkstückträger“ eingesetzt. Carrier oder SKIDS haben eine eigene ID (Carrier ID), die zur Identifizierung an den Lesestellen verwendet wird. Die Identifizierung der Produktionseinheit erfolgt dann indirekt über die Carrier-ID, mit der die PU-ID bei der Zusammenführung „verheiratet“ wurde. Dies ist heutzutage eine Standardmethode, um den Bezug zwischen identifizierten Carrier und Produktionseinheit herzustellen. Ohne ein zentrales System wie das MES erfolgt die Identifizierung an einer Lesestelle ausschließlich für den anstehenden Produktionsprozess zur Durchführung des Arbeitsvorgangs, d.h. ohne Tracking der Transportmittel. Mit einem MES können ebenso die erfassten Informationen der Transportmittel getrackt werden. Somit ist eine Verfolgung in Echtzeit möglich. Zusätzliche Informationen (z.B. Route, Anzahl) unterstützen bei der Koordination und Bereitstellung der Transportmittel (zur richtigen Zeit am richtigen Ort), was wiederum die organisatorische Verfügbarkeit verbessert. Die Erkenntnis über die Einsatzdauer und -häufigkeit ist auch eine verbesserte Instandhaltung im Sinne von Predictive Maintenance möglich.

Carrier Management

Bild: Identifizierung und Speicherung von Werkstückträger-IDs als Basis für ein weitreichendes Carrier Management.

Click-Demo

Beispiel: Track & Trace – Lokalisieren von Produktionseinheiten → Ziel: Informationen zu identifizierten Produktionseinheiten für den Produktionsbereich „Endmontage“ im Werk 2, Prüfen des Qualitätsstatus, Ändern des Q-Status einer Produktionseinheit.

• Ausgangssituation: Aufgrund festgestellter Probleme bei einem Werkzeug (Schrauber) in der Endmontage der Linie 1 müssen im Sinne von „Tracing“ die davon betroffenen Produktionseinheiten identifiziert werden.
• Ziel: Identifikation der betroffenen Produktionseinheit(en), Prüfung und ggf. Änderung des Qualitätsstatus, um entsprechende Produkte für weitere Arbeitsgänge zu sperren (Ausschleusen, separate Qualitätsprüfung, ggf. Nacharbeit, Ausschuss oder wieder Einschleusen)

Schritt 1: Auswahl des T&T Dashboards „Overview“

Das Dashboard liefert alle Informationen zu den T&T-Lesestellen (Identifikationspunkte) und den darüber identifizierten Produktionseinheiten. Im linken Bereich wird der Navigationsbaum (logische Fertigungsstruktur) abgebildet. Für den aktuell ausgewählten Knoten „Werk 3“ sind keine Lesestellen vorhanden und somit werden keine Informationen in den Boardlets „Lesestellen“ und „Produktionseinheiten“ angezeigt.

Schritt 2: Auswahl des relevanten Produktionsbereiches

Mit Selektion des relevanten Produktionsbereichs (Endmontage, Linie 1) im Navigationsbaum, werden die Inhalte aller Boardlets aktualisiert. Im Boardlet „Lesestellen“ werden alle Lesestellen der Linie 1 und die darüber zuletzt identifizierten PUs (Produktionseinheiten) inkl. Identifikationszeitpunkt dargestellt.
In dem Boardlet „Produktionseinheiten“ sind alle Produktionseinheiten aufgelistet, die an den oben aufgezeigten Lesestellen erfasst wurden, mit Details zu jeder PU-ID. Als zusätzliches Filterkriterium kann noch der Zeitbereich eingestellt werden (z.B. zeitliches Auftreten der Montageprobleme und damit möglich betroffene Produktionseinheiten).

Schritt 3: Selektion einer Lesestelle

Um den Suchradius betroffener PUs einzugrenzen, kann durch die Selektion einer Lesestelle die Liste der hier identifizierten Produktionseinheiten gefiltert werden. Die nun ermittelten Produktionseinheiten (im Beispiel nur eine PU mit ID „PU0000002“) werden angezeigt.

Schritt 4: Selektion einer PU

Für die PU mit ID „PU0000002“ werden in dieser Ansicht alle wichtigen Daten zum aktuellen Zeitpunkt angezeigt (z.B. letzte Identifikation, Zustand). Mit Doppelklick auf diese PU kann eine Detailansicht geöffnet werden.

Schritt 5: Detailansicht der PU

In der Detailansicht ist die komplette Tracking-Historie der PU ersichtlich, die auf Basis der Identifikation an den einzelnen Lesestellen in Kombination mit automatisch erfassten Prozess-/ Maschinendaten und Bedienereingaben entstanden ist. Somit kann im Sinne von Tracing der gesamte protokollierte Prozess eingesehen und analysiert werden. Zur besseren Analyse kann die Ansicht des Boardlets „Details der Produktionseinheit“ maximiert und der seitliche Navigationsbaum ausgeblendet werden.

Schritt 6: Analyse der PU-Historie

Mit entsprechenden Rechten können Tracking-Daten ergänzt oder geändert werden. Dies kann u.a. das Ändern eines Qualitätsstatus sein, um das Teil bei Ändern auf n.I.O für weitere Folgeprozesse zu sperren und Folgeaktionen anzustoßen (z.B. Ausschleusen, Nacharbeit). Durch Auswahl des Datensatzes über Doppelklick wird ein Bearbeitungsmodus aktiviert.

Schritt 7: Analyse der PU-Historie

Im Bearbeitungsmodus ist es unter anderem möglich, den Zustand der PU (z.B. freigegeben, gesperrt) oder den Q-Zustand (z.B. n.I.O zur Qualitätsprüfung) zu ändern. Eine vorkonfigurierte Auswahlliste mit den möglichen Zuständen ermöglicht eine einfache Auswahl der Parameter. Mit Übernahme der Änderungen wird diese PU-Historie upgedated bzw. erweitert.