Karosseriebau in der Automobilindustrie mit zenon

Mit ihrem technologieübergreifenden Konzept bietet sich die Softwareplattform zenon als leistungsstarke Lösung für die Fertigungskontrolle im Karosseriebau der Automobilindustrie an.  Finden Sie heraus, wie zenon die Produktion transparent macht und die Voraussetzung für eine höhere Effizienz schafft.

Welche Herausforderungen haben Automobilhersteller im Karosseriebau?

Der Bau von Karosserien ist ein komplexer und aufwändiger Prozess, bei dem es darum geht, Effizienz und Leistung mit Sicherheit in Einklang zu bringen. Durch die Automatisierung der Prozesse mit zenon können Hersteller sicherstellen, dass Themen wie Ausfallzeiten und Energieaufwand ständig überwacht und verbessert werden, ohne dass es zu Kompromissen bei Sicherheit und Leistung kommt.

Grundsätzlich besteht der Karosseriebau aus vielen Produktionszellen, deren Anlagen jeweils einen Teil der Karosserie fertigen. Obwohl alle Anlagen technologisch aus den gleichen Basiskomponenten bestehen, kann beispielsweise eine Bodengruppenanlage keine Seitenteile fertigen. Die einzelnen Anlagen sind für spezielle Karosserieteile optimiert, um eine wesentlich höhere Fertigungsmenge und Automatisierung zu ermöglichen.

Ein Stillstand eines Teilbereichs kann die Fertigstellung einer kompletten Karosse verzögern. Aus diesem Grund ist die Kontrolle und Überwachung sowohl der Einzelanlagen als auch der Verbund aller Systeme ein wesentlicher Schlüssel zur Effektivität der Produktion.

Die Vorteile von zenon als Softwareplattform für effiziente Karosseriefertigung

Die Softwareplattform zenon bietet sich zur Fertigungskontrolle in allen Technologien an. Dank umfassender Standardisierung von Softwarekomponenten und Schnittstellen werden Produktionsdaten transparent. Ein Faktor hierbei ist die Möglichkeit einer überlagerten Fertigungssteuerung für die optimale Ausnutzung der verfügbaren Anlagen und der Transportwege. Der für die Produktion benötigte Energiebedarf wird ebenfalls berücksichtigt. Entsprechende Auswertungen erlauben Rückschlüsse auf weitere Optimierungen.

Bei einem Wechsel des Fahrzeugmodells können Prozessexperten vor dem Start-of-Production (SOP) die erforderlichen zenon Standardmodule definieren, wodurch die Phasen für Engineering und Inbetriebnahme stark verkürzt werden.

In der laufenden Produktion sorgen diese Module für einen reibungslosen Betrieb und unterstützen das Personal im Falle einer Störung oder Wartung durch einheitliche Funktionalitäten. Zudem lassen sich Arbeitsaufträge flexibel zwischen Anlagen oder Produktionsstandorten verschieben. Die getaktete Fließfertigung wird hierbei mit dem Konzept von flexiblen Arbeitsstationen verknüpft. Bei einem Modellwechsel oder bei Erweiterungen dieser Module muss nur die betreffende Kapsel funktional ausgebaut werden.

Die hohe Skalierbarkeit von zenon lässt den Einsatz in allen Ebenen der Produktionsüberwachung und Steuerung zu. Abhängig von der jeweiligen Aufgabe werden bedarfsgerechte Informationen bereitgestellt. Der Datenaustausch erfolgt intern über standardisierte und verschlüsselte Telegramme. Eine Anbindung an ein Fertigungsleitsystem oder an ein Qualitätssystem ist mit OPC UA, SQL oder proprietäre Schnittstellen möglich.

Die Taktzeit als Puls der Produktion

Die einzelnen Fertigungszellen innerhalb des Karosseriebaus produzieren die einzelnen Module der Fahrzeugkarosse. Dabei definiert die Taktzeit die Produktionsdauer der einzelnen Bauteile sowie den Transport zwischen den Anlagen. Die Taktzeit gibt den Puls der Produktion im Karosseriebau in der Automobilindustrie vor und ist eine der wichtigsten Stellgrößen in der Fertigungssteuerung. Aus diesem Grund ist ihre Überwachung erforderlich. Wird die Taktzeit einer Anlage länger nicht eingehalten, werden die vorgeschalteten und die nachfolgenden Anlagen in der verketteten Fertigung negativ beeinflusst.

Aufgrund von Taktzeitverletzungen können daraufhin automatische Reaktionen durch zenon erfolgen. Über Großbildanzeigen, sogenannte ANDON Boards, informiert zenon vor- und nachgelagerte Anlagen. Maßnahmen zur Stabilisierung der Taktzeit werden eingeleitet, zum Beispiel veränderte Sollwerte oder Taktzeitvorgaben für die betroffenen Systeme.

Nachträgliche Bewertungen der erfassten Taktzeiten und anlagenübergreifende Vergleiche durch entsprechende zenon Reports ermöglichen eine Schwachstellenanalyse der Systeme und zeigen Potenziale für Verbesserungen auf.

Verkürzte Stillstandzeiten mit dem zenon Alarmmanagement

Für die Verarbeitung von Störungen und Meldungen wird die zenon Alarmverarbeitung verwendet. Diese führt alle Meldungen, Alarme und Störungen in einer sortierten Liste auf. Vielfältige Filteroptionen ermöglichen das Suchen nach spezifischen Online-Alarmen, historischen Alarmen, unquittierten Alarmen, anstehenden Alarmen, Bereichs-, Gruppen-, Ursachen-, Variablennamen-, Kennung-, Grenzwerttext- und Zeitfiltern.

Die Inhalte der Liste können aufgabenbezogen vordefiniert werden. Für eine optimale Analyse der klassifizierten Störungen und Meldungen stehen Filtermöglichkeiten zur Verfügung. Diese Filter können benutzerspezifisch in Profilen gespeichert und wiederverwendet werden.

Alle Meldungen lassen sich in unterschiedliche Kategorien einteilen. Alarmklassen und Alarmgruppen ermöglichen die logische Gruppierung der Alarme und eine Priorisierung und Klassifizierung. zenon Alarmgruppen werden für die Unterscheidung der Fertigungsbereiche verwendet. Die Klassifizierung von Meldungen weist Prioritäten für angepasste Reaktionen je nach Schwere oder Dringlichkeit der Meldung zu. Dabei kommen beispielsweise die Klassen „Technik“, „Logistik“ und „Produktion“ zum Einsatz. Jeder Gruppe oder Klasse kann ein Name, eine Nummer, eine Farbe und eine Funktion zugeordnet werden. Solche Zuordnungen ermöglichen eine einfachere Filterung und ein schnelleres Finden des Alarmbezugs. Die Klassenfarbe wird in den Alarmlisten zur besseren Zuordnung als Text- oder Hintergrundfarbe verwendet.

Jede Meldung in der Alarmliste besitzt einen Grenzwerttext. Dieser kann online auf eine gewünschte Anwendersprache umgeschaltet werden. Ein dynamischer Grenzwerttext ermöglicht das Einfügen aktueller Werte oder das Editieren des Grenzwerttexts.

Alarmnachverfolgung

Die Alarmnachverfolgung erlaubt es, aufgetretene Alarme von den Übersichtsbildern bis zu den Anlagenbereichsbildern zu verfolgen. Falls ein Alarm innerhalb eines Anlagenbereichs, beispielsweise in einer Fertigungszelle, auftritt, erhält das entsprechende Bildelement eine farbige Markierung. Wählt der Bediener dieses Element auf dem Bildschirm aus, schaltet das System zum zugehörigen Detailbild um. Auf diese Weise navigiert das System den Bediener grafisch durch die Bildschirme. Dabei erhöht es stetig den Detaillierungsgrad der Anzeige: vom Übersichtsbild zum Anlagenbild, bis zur Alarmmeldeliste mit Klartextanzeige.

Statistische Auswertungen von Störungen und Meldungen

Mit der statistischen Auswertung der Alarmdaten lassen sich Schwachstellen an den Anlagen oder Gewerken lokalisieren, offenlegen und nachhaltig beseitigen. Für die Analysen der Alarme stehen unterschiedliche Auswertungs- bzw. Filtermöglichkeiten zur Verfügung, beispielsweise die Summenliste und die Statistikliste. Die Summenliste führt bereichs-, gruppen- und ursachenbezogene Störungen sowie Einzelstörungen. Über Alarme informiert die Statistikliste, dazu gehören die häufigsten, die letzten, die längsten und die kürzesten Alarme bezogen auf die Ausfallzeit sowie die Gesamtstördauer einer Anlage. Die Anzahl N der aufgelisteten Alarme ist frei wählbar.

Effizientes und akkurates Karossen- und Bauteiltracking

Im Karosseriebau werden die Karosserieteile mit der Fördertechnik zu den einzelnen Fertigungszellen transportiert. Für die korrekte Durchführung der Arbeitsgänge an den unterschiedlichen Stationen und der Optimierung der Gesamteffizienz ist es notwendig, die einzelnen Positionen im Fertigungsfluss durch Karossentracking zu ermitteln.

Dieses Bauteiltracking erfolgt über Identmodule (RF-ID, Barcode etc.) an den Karossen. Diese werden während des gesamten Produktionsprozesses mit der Karosse mitgeführt, um jederzeit deren Identifikation durch automatische Lesestationen zu ermöglichen. Die so ermittelten Daten werden in einer Datenbank gespeichert, von zenon ausgewertet und können im Fabriklayout oder in einem Detailbild angezeigt werden. Mit einer integrierten Suchfunktion lassen sich die aktuellen Positionen von Karossen schnell und zuverlässig ermitteln. Der „Lebenslauf“ innerhalb des Materialtransports wird damit transparent.

Die nahtlose Integration des Karossentrackings ermöglicht die Verknüpfung der gespeicherten Fertigungsinformationen und Stammdaten mit den aufgetretenen Störungen, Meldungen und Prozesswerten für weitere Auswertungen. So lassen sich Verfügbarkeit, Taktzeit der Fertigungsstationen und Durchlaufzeiten berechnen. Möglich sind beispielsweise die schichtbezogene Taktzeitenermittlung der jeweiligen Fertigungsstationen, die benötigten Bearbeitungs- und Transportzeiten sowie die schichtbezogenen Stillstandzeiten mit Stückzahlverlusten.

In einem Fördertechniksystem müssen an vielen Positionen Entscheidungen getroffen werden, über welche der möglichen Strecken eine Karosse transportiert werden soll. In der Regel werden diese Entscheidungen durch hinterlegte Fahrpläne automatisch durchgeführt.

Bei einigen Fällen, zum Beispiel bei der Qualitätsüberwachung oder der Nachbearbeitung, besteht die Notwendigkeit, durch manuelle Eingaben die Ziele der Karossen zu ändern. An definierten Positionen kann deshalb eine manuelle Zielsteuerung der Karossen eingerichtet werden. Mit zenon lassen sich die Positionen der Karossen und der Status des Fertigungsfortschritts innerhalb der Produktion eindeutig bestimmen.

Darstellung im Fabriklayout

In Übersichtsbildern wird das Fördertechniklayout mit aktuellen Zuständen und Daten detailliert dargestellt. Die zenon Weltbildfunktion erlaubt dem Bediener unterschiedliche Zoomstufen mit entsprechenden Detaillierungsgrad. Zur optimalen Orientierung werden in einer Stationsliste die Fördertechnikelemente aufgelistet.

Kontinuierliche Kontrolle der Fertigungskennzahlen

Eine wichtige Aufgabe im Karosseriebau der Automobilindustrie ist die Erfassung von Fertigungsdaten und die darauf basierende Kennzahlenberechnung zur Produktionsüberwachung. zenon berechnet Kennzahlen mittels verschiedener bedarfsgerechter Methoden, darunter das integrierte IEC 61131-3-Programmiersystem zenon Logic. Die Berechnungsalgorithmen sind Teil von Bibliotheken und werden mit entsprechenden Ein- und Ausgangsvariablen verschaltet.

OEE-Kennzahlen (Overall Equipment Effectiveness)

Die vom System erfassten und berechneten Daten, wie Alarme, Zählwerte, Prozesswerte, berechnete Werte und Schichtinformationen werden zur Bestimmung der OEE-Kenngrößen verwendet. Für die Berechnung der Kennzahlen sind Formeln im System hinterlegt. Eine bedarfsgerechte Anpassung an spezifische Anforderungen ist möglich.

Eine typische Definition einer Formel zur Berechnung ist:

Der Verfügbarkeitsfaktor (V) ist ein Maß für Verluste durch ungeplante Anlagenstillstände. Der Leistungsfaktor (L) ist ein Maß für Verluste durch Abweichung von der geplanten Stückzahl durch Stillstände, die nicht zur Bestimmung des Verfügbarkeitsfaktors verwendet wurden. Der Qualitätsfaktor (Q) ist ein Maß für Verluste aufgrund defekter oder zu überarbeitender Teile.

Dadurch lassen sich Aussagen über Anlagenverfügbarkeit oder die Produktionsauslastung treffen. Die zenon Reports werden in unterschiedlichen Formaten durchgeführt, zum Beispiel schichtbezogen auf eine bestimmte Schicht, Vergleich zwischen unterschiedlichen Schichten, Verfügbarkeit bezogen auf einzelne Anlagen und Verfügbarkeit bezogen auf ganze Fertigungsgruppen.

Auf Basis der stillstandrelevanten Alarme lassen sich Stückzahlverluste ermitteln, d. h., zenon berechnet, wie viele Fahrzeuge aufgrund von Stillständen nicht produziert werden konnten. Die Berechnung erfolgt bezogen auf die Taktzeit und der Stillstandzeit. Der Aufruf der technologieweiten Auswertung von Karossenverlusten in der Produktion erfolgt über einen Anlagen-, Zeit- und Schichtplanfilter.

Energie- und Medienverbräuche

Die Überwachung von Medien- und Energieverbräuchen von prozessrelevanten Anlagen und Systemen dient als Stellgröße für eine emissionsarme und effiziente Produktion. zenon unterstützt dabei die Erfassung, Datenaufbereitung, Visualisierung und Auswertung von unterschiedlichen Medien wie Strom, Gas, Druckluft, gelieferte Wassermenge vom Versorger, verbrauchtes Heiß- oder Kaltwasser.

Eine detaillierte Aufschlüsselung der Daten ist in der interdisziplinären Anwendung von verschiedenen Technologien und den darin enthaltenen Anlagen und Bereichen möglich. Zudem ermöglicht zenon die Zuordnung der Energiekosten zu den Kostenstellen.

Die transparente Darstellung der Verbrauchswerte bildet die Grundlage für eine nachhaltige Senkung der Kosten. Durch den Einsatz des Energy Management Systems (EMS) optimiert man den Energieverbrauch des Produktionsbetriebs. Alle erfassten Verbrauchswerte lassen sich online in Anlagenbildern, in tabellarischer Form in Berichten oder als Trendkurven darstellen.

zenon als Basis für den erfolgreichen Karosseriebau

Die Anforderungen im Karosseriebau der Automobilindustrie sind vielfältig. zenon bietet die ideale Basis für eine nachhaltige Integration in der Fertigung. Der Informationsfluss durch die einfache Datenverteilung innerhalb der zenon Softwareplattform ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für die durchgängige Kontrolle der Produktion.