Einzelteilfertigung

Transparente Fensterfertigung in Losgröße 1

Velux setzt auf eine RFID-gesteuerte Linienautomatisierung für eine papierlose Produktion.

Ein Blick in die Zukunft des Fensterbaus!

Fensterbauer Velux stellt die Produktion am Standort Sonneborn von der bisherigen Massenproduktion auf eine kundenspezifische Einzelteilfertigung um. Das Ziel: Effizienzsteigerung, die Reduzierung der Fehlerquote und den Übergang in eine papierlose Fertigung.

Die Lösungssuche resultierte in der Integration von UHF-RFID-Technologie und einer Middleware innerhalb des Montageprozesses. Im Velux Werk JTJ Sonneborn Industrie wurden in rund sechs Monaten an zwei der insgesamt drei Produktionslinien die RFID-Lösung vollständig integriert. Das tägliche Produktionsvolumen umfasst eine Mischung aus überwiegend „make-to-order“, also kundenspezifischen Dachfenstern, und Standardprodukten.

Im Interview mit RFID im Blick sprechen Marcus Leich, Projektmanager bei Velux und Frank Pyritz, Geschäftsführer, SIGMA Chemnitz, über die Herausforderungen sowie die Optimierung des Produktionsprozesses mit der Middleware „GRAIDWARE LOS".

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Einzelteilfertigung: Größeres Produktionsvolumen, niedrigere Kosten

Massenproduktion war gestern – Einzelteilfertigung ist jetzt! Zwingend erforderlich dafür: ein hohes Maß an Flexibilität. Individuelle, kundenspezifische Aufträge erfordern einen Automatisierungsprozess der Produktionslinien bei Velux. Diesem Anspruch können die herkömmlichen Produktionspapiere nicht gerecht werden. Die Folge ist eine Ausrichtung auf eine papierlose Fertigung im Zuge der Prozessdigitalisierung.

Für die Umstrukturierung setzt Velux auf eine UHF-RFID-Anwendung in Kombination mit der Middleware „GRAIDWARE LOS“ des IT-Unternehmens SIGMA Chemnitz. Die Fensterrahmen und -flügel werden mit RFID-Tags gekennzeichnet. Somit ist der gesamte Montageprozess bis hin zum Warenausgang identifizierbar und nachverfolgbar. Ein umfassendes Update der gesamten Produktionsanlage wurde durchgeführt.

Die Herausforderung: Individuelle aber effiziente Fensterproduktion

„Da die Produktionsparameter individuell für jedes Fenster eingestellt werden“, erklärt Marcus Leich „muss das Rüsten der Anlage für jedes Fenster automatisch erfolgen“.

Die unterschiedlichen Größen der zu fertigenden Dachfenster sind der Grund dafür, dass auch die Tags unterschiedlich positioniert sind. Die räumliche Nähe der Transponder zu Metalloberflächen erfordert das Erfassen mit einer erhöhten UHF-Leistung.

„Die Erhöhung der Leseleistung der an den Produktionslinien installierten UHF-RFID-Readern führt systembedingt zu Überreichweiten und somit teilweise zum Lesen benachbarter Transponder“, berichtet Marcus Leich.

Frank Pyritz führt aus: „Um Fehllesungen zu vermeiden, und ausschließlich den gewünschten Transponder zu erfassen, kommt die GRAIDWARE zum Einsatz. Spezielle Algorithmen dieser Middleware filtern die nicht gewünschten, jedoch von den Readern erfassten, Transponder-Daten heraus.“

Skepsis weicht der Begeisterung

Der Anstieg der Produktvielfalt und die ebenso zunehmende Anzahl an Montageaufträgen erzeugt in der Konsequenz eine immer umfangreichere Datenübertragung aus den Systemen an die SPS der Produktionslinien. Diese zusätzliche Herausforderung war, ebenso mit der RFID-Anwendung im Zusammenspiel mit der Middleware, ein vereinbartes Ziel.

Für die Mitarbeiter bedeutet der Technologieeinsatz einen Wandel ihrer Tätigkeiten in der Produktion. Nach anfänglicher Skepsis haben die Mitarbeiter den Wertgewinn der neuen Technologie für ihre Arbeitsplatzgestaltung erkannt, so Marcus Leich:

„Nach dem initialen Rollout an einer der Produktionslinien, musste das Vertrauen der Mitarbeiter Schritt für Schritt gewonnen werden. Heute wird die Technologie intensiv genutzt und es besteht der Wunsch nach Erweiterungen. Ein Großteil der Arbeitserleichterungen ist durch die Transparenz des gesamten Prozesses zu verzeichnen. Die Mitarbeiter verfügen über einen besseren Einblick in ihre eigene Tätigkeit. Das verstärkt automatisch die Identifikation mit den individuellen Produktionsaufgaben.“

Wie erfolgt der Einsatz der RFID-Technologie im Velux Werk?

Zunächst wird der passende Auftrag an der Begin of Line mit dem RFID-Tag verknüpft.

Frank Pyritz führt aus: „Sämtliche Steuerungen der Anlagenabschnitte werden mit der Softing OPC Suite zusammengefasst und an die Middleware mittels OPC-UA angebunden. Die Middleware übernimmt das Management der Aufträge und überträgt diese nach Anforderung an die entsprechenden Stationen.“

Durch das Erfassen der Transponder an kontinuierlich definierten Lesepunkten der Produktionslinie, wird die ordnungsgemäße Maschinenansteuerung regelmäßig abgefragt und gegebenenfalls korrigiert. Dadurch entspricht der Fehlerquotient nahezu 0.

Die Prüfung der Sequenz findet in zwei Schritten statt. Als erstes werden die mit dem Tag verknüpften Auftragsinformationen mit den aktuellen Maschinendaten kontrolliert. Werden dabei Abweichungen feststellt, wird der Bediener am Terminal umgehend informiert und die Auswahl des gewünschten Auftrags kann ausgeführt werden. Im zweiten Schritt wird die Sequenz mit dem gegenüberliegenden Anlagenabschnitt abgeglichen.

„Der Prozess überprüft nach dem Lesen der Transponder vor dem Transport in die Verheiratungs-Station, wo Rahmen und Fenster zusammengeführt werden, ob das passende Gegenstück auf der gegenüberliegenden Anlage in der richtigen Reihenfolge vorhanden ist. Wird eine Abweichung festgestellt, wird der Bediener am entsprechenden Terminal informiert und muss das Objekt austauschen.“, gibt Frank Pyritz einen Überblick.

Zielsetzung in Sonneborn: Papierlose Fertigung

Die Vielfalt der Produktpalette und die hohe Anzahl an Montageaufträgen erfordert eine proaktive Unterstützung, das heißt eine papierlose Produktion im Rahmen der Prozessdigitalisierung. Die Bestellmenge zur Losgröße 1 ist mit manueller Bedienung nicht mehr zu leisten, ein digitaler und transparenter Vorgang muss geschaffen werden.

Mit der papierlosen Fertigung wird nicht nur die Effizienz gesteigert, auch Fehlerquellen werden reduziert. Unter anderem werden Übertragungsfehler aus manuellen Produktionsprozessen vermieden.

Einzige papiergebundene Komponente: Druck der Versandpapiere

Die Erstellung der Versandpapiere wird an festgelegten Stationen gestartet, die Maschine gibt ein Signal bei Ankunft des Objekts an der Station. Die Middleware liest den RFID-Tag aus und sendet die entsprechenden Informationen über einen WCF-Webservice direkt an das SAP-System. Auch hier wird die richtige Reihenfolge der Aufträge kontrolliert und eventuelle Abweichungen an den Bediener weitergeleitet.

Die Middleware unterstützt die elektronische Dokumentation, denn alle erfassten Qualitätsbuchungen werden gespeichert. Die Daten können dann mit einem RFID-Handheld abgefragt werden. Bei fehlerhaften Buchungen wird das Fenster zur Nacharbeit ausgeschleust.

Features der Middleware: Transparent und digital

Weitere Funktionen der Middleware beinhalten die Anzeige der Soll-Taktzeiten sowie die Speicherung der Ist-Taktzeiten zur späteren Analyse von Schwachstellen.

Die Software führt die automatische Zuordnung der Stücklistenpositionen auf die Linienmontageplätze aus. Das Drucken und Initialisieren der Transponder wird von der Middleware übernommen, sowie die Übergabe der Aufträge an die zentrale Liniensteuerung. Beim Erreichen des Montageplatzes werden die zu verbauenden Artikel durch Bilder als Montageunterstützung angezeigt.

„Beim Eintreffen an Pick-by-Light-Regalen findet eine Übergabe der zu verbauenden Artikel an die Steuerung der Regale statt. Dieses automatisierte Verfahren erleichtert den Mitarbeitern den Montageprozess. Beim Ankommen im Verpackungsbereich wird dann der Druckauftrag an das SAP-System via Webservice weitergegeben“, sagt Frank Pyritz.

Ein Blick in die Zukunft des Fensterbaus

Zusätzliche Ausweitungen der Technologie sind auch auf andere Standorte geplant. Vorerst findet jedoch die Ausdehnung am Velux Werk JTJ Sonneborn Industrie auf vor- und nachgelagerte Prozesse statt. Zunächst soll die dritte Produktionslinie mit der RFID Lösung ausgestattet werden. Außerdem können zukünftig noch Fehlerzonen und -merkmale erfasst und die Beladung der Transporteinheiten unterstützt werden.

Frank Pyritz erläutert: „Auch Ausfallzeiten, beispielsweise Maschinenausfälle, und die Instandhaltung können optimiert werden. Auch das Einschäumen von Transpondern wäre eine Möglichkeit die Lösung in Zukunft zu erweitern.“

Velux – Fenster für Dächer weltweit

Velux ist weltweit der größte Hersteller für Dachfenster. Eigentümer der Velux Gruppe ist die VKR Holding. Mit 27 Produktionsgesellschaften in 10 Ländern und Vertriebsgesellschaften in 40 Ländern ist Velux global tätig. Weltweit werden 11.500 Mitarbeiter beschäftigt, davon fast 1.000 in den Bereichen Produktion und Vertrieb in Deutschland.

RFID im Blick: Das Fachmagazin für RFID & Wireless IoT

Dieser Artikel wurde von der Redaktion von RFID im Blick produziert und in der Ausgabe #6/19 veröffentlicht. Das europäische Technologiemagazin RFID im Blick erscheint 6-mal im Jahr mit 68 bis zum Rand mit Informationen und Know-how gefüllten Seiten. Wir berichten ausführlich, detailliert und aktuell über neuste technologische Entwicklungen und Use Cases aus den Bereichen industrielle Produktion, Logistik, Handel, Security, Medizinindustrie, Smart City & Consumer IoT, Hardware, Forschung und Digitalisierung.

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