MES-System für Hochgeschwindigkeits-MCB-Produktionslinien | Benlong

Wenn eine Produktionslinie für Miniatur-Leistungsschalter mit einer Geschwindigkeit von 1.500 Polen pro Stunde oder mehr arbeitet, wird die eigentliche Frage nicht die Geschwindigkeit der Maschinen, sondern wie schnell die Produktionsanlage erkennt, aufzeichnet und auf das reagiert, was die Maschinen tun. Mit einer Produktion von etwa einem Pol alle 2,4 Sekunden erzeugt diese Produktionslinie eine Vielzahl von Qualitätsereignissen, Kalibrierdaten und Testergebnissen. Papierprotokolle und separate SPS-Systeme können dieser Anforderung nicht gerecht werden. Daher wird die Funktion eines Manufacturing Execution Systems von einem optionalen Werkzeug in einer Leistungsschalteranlage zu einem unverzichtbaren Werkzeug, das die Grundlage für den Produktionsprozess von Leistungsschaltern bildet.

In diesem Artikel beschreiben wir den Prozess, wie ein MES-System auf einer Hochleistungslinie für Miniatur-Leistungsschalter arbeitet und warum die Produktionseffizienz von über 1.500 Polen pro Stunde dessen Einsatz notwendig macht. Darüber hinaus erklären wir, wie derselbe Ansatz auf andere Niederspannungsprojekte, wie z. B. Produktionslinien für Energiezähler, angewendet werden kann.

Was ein MES-System tatsächlich auf dem Shopfloor leistet

MES ist das Softwaresystem, das zwischen der Ebene der Geschäftsplanung (Ihrem ERP) und der physischen Steuerungsebene (der SPS, Testgeräte, Markierstationen und Motoren) existiert. Während das ERP-System weiß, was wann produziert werden muss, und die SPS weiß, wie ein Zylinder bewegt oder ein Teststrom bereitgestellt wird, bietet keines dieser Systeme allein dem Fabrikleiter ein Echtzeitbild dessen, was auf der Montagelinie passiert. Diese Lücke zu schließen, ist die Aufgabe des MES Manufacturing Execution Systems..

Einfach ausgedrückt überwacht ein MES-System, das eine MCB-Linie betreibt, zahlreiche Aufgaben gleichzeitig:

Verfolgung der Produktion und Anzeige des WIP-Status, was die Rückverfolgung jedes Produkts vom Rohbauteil bis zum fertigen Leistungsschalter ermöglicht.
Automatische Datenerfassung von Testern, Kalibrierungstischen und Sichtprüfmaschinen, wodurch manuelle Eingaben entfallen.
Qualitätskontrolle und SPC, die die Konsistenz des Prozesses sicherstellen, wobei ein fortlaufender Trend beobachtet wird, anstatt eine Analyse erst nach dem Testen durchzuführen.
Rückverfolgbarkeit und Genealogie, die Materialien, Parameter und Testergebnisse mit Seriennummern und Chargen-IDs verbinden.
Leistungssteuerung, was Qualitätskontrolle gemäß OEE-Prinzipien bedeutet.
Planung und Disposition, die Anpassung verschiedener Polarten und Stromstärken auf derselben Produktionslinie.
Dokumenten- und Rezeptsteuerung.

Da all diese Funktionen in Echtzeit ausgeführt werden, stellt das MES-System zweifellos die einzige verlässliche Informationsquelle darüber dar, was das Unternehmen produziert und wie die Tests durchgeführt werden. Auf einer langsameren und manuellen Linie ist es gute Praxis; auf einer Linie mit 1.500 Polen pro Stunde ist es der einzige Weg, das Unternehmen im Geschäft zu halten.

Wo das MES sitzt: ERP, MES und SCADA

Das Verständnis der Funktionsweise der drei Systeme in modernen Fabriken ist wichtig, da die Systeme oft verwechselt werden. Die ERP-Ebene kümmert sich um die Auftragsabwicklung, die Materialplanung und stellt sicher, dass die Finanzen in Ordnung sind; sie beantwortet somit die Frage, was produziert werden soll und wann. Die Steuerungsebene selbst kann PLC oder SCADA sein, die die Frage “Wie führt man eine Bewegung oder einen Test durch?“ beantwortet. Die MES-Ebene hingegen liegt dazwischen und beantwortet Fragen darüber, was gerade auf der Linie passiert und was in der Vergangenheit im Kontext jeder aktuell produzierten Einheit stattgefunden hat. Diese mittlere Position des MES macht es zu einem so geeigneten System für die schnelle MCB-Linie, da ERP weit vom Fertigungsboden entfernt ist und somit nicht in der Lage ist, einen spezifischen produzierten Leistungsschalter nachzuverfolgen, während PLC zu sehr auf den kommenden Zyklus der Maschine fokussiert ist und historische Daten fehlen.
Betrachtet man es aus dieser Perspektive, werden Anlagen und Software nicht mehr als separate Anschaffungen gesehen, sondern als Einheiten, die zusammenarbeiten. Prüf-, Kalibrier- und Markierungsstationen dienen als Sensoren und Aktuatoren der Anlage, während MES als Nervensystem fungiert, das ihre Nachrichten übermittelt.

Warum eine 1.500 Pol/Stunde MCB-Linie ein MES-System benötigt

Die Durchsatzrechnung macht manuelle Nachverfolgung unmöglich

Bei einer Geschwindigkeit von etwa 1.500 Polen pro Stunde wird etwa alle 2,4 Minuten ein Pol fertiggestellt. Die Anzahl der in einer Schicht produzierten Pole liegt bei etwa 12.000, und für zwei Schichten sind es mehr als 24.000. Unter solchen Umständen, wenn Fehler zehn Minuten lang unbemerkt bleiben, wurden bereits etwa 250 Pole produziert und sind bereits unterwegs. Die Erfassung einer solchen Datenmenge kann unmöglich sein; daher kann die Frage “Wie viele Pole haben wir verloren?” nicht beantwortet werden.

Rückverfolgbarkeit und Genealogie auf Einheitsebene

Jeder Mini-Leistungsschalter (MCB) hat eine einzigartige Geschichte: die Reihe der Bimetallstreifen, die Art der verwendeten Lichtbogenlöschspulen, die Art der verwendeten Silberkontakte, die Anzahl der Kalibrierungen an den Maschinen zur Einstellung der Auslösewerte und die erreichte endgültige Auslösezeit. Ein MES ermöglicht es, all diese Faktoren einer Seriennummer oder einem Chargencode zuzuordnen, was schließlich die Genealogie jedes MCB bereitstellt. Wenn ein Händler in Indien, dem Nahen Osten oder Brasilien eine Reklamation meldet, reicht ein Blick auf eine Seriennummer, um die vollständige Historie des Produkts von der Herstellung über die Prüfung zu kennen und entsprechend handeln zu können.

Die automatische Prüflinie in eine Live-Datenquelle verwandeln

Hier wird das MCB-Automatikprüflinie zum zentralen Element des digitalen Bildes.

Im Gegensatz zu typischen Prüflinien sendet eine MES-fähige Prüflinie alle gemessenen Informationen über OPC UA oder Modbus TCP an die Softwareschicht: sofortiges Auslösen bei den Kurven B, C und D, thermische Kalibrierung bei 1,13× und 1,45× In, Kontaktwiderstand sowie Sichtprüfung des Gehäuses, Etiketts und der Schrauben. Im Gegensatz zum typischen Test, der nur 5-10% von Produktionsmustern bewertet, hält die Prüflinie für jede Einheit im Produktionszyklus eine Aufzeichnung bereit und liefert dem MES einen vollständigen Datensatz.

Dies ermöglicht es Ingenieuren, eine echte statistische Prozesskontrolle durchzuführen. Mit Informationen aus dem Datenerfassungssystem zeigt sich eine Kalibrierungsabweichung als allmähliche Veränderung des Mittelwerts lange bevor die Spezifikationen erreicht werden. Die Linie kann während der Produktion korrigiert werden, bevor die fehlerhafte Charge versandt wird.

Echtzeit-OEE- und Stillstandsübersicht

Typischerweise leidet eine Hochgeschwindigkeits-Produktionslinie nicht unter einem Durchsatzverlust durch einen großen Ausfall. Stattdessen verliert die Linie Durchsatz durch mehrere kleine Zwischenfälle. Zum Beispiel entspricht bei einer Rate von 1.500 Teilen pro Stunde eine fünfminütige Verzögerung dem Verlust von 125 Teilen. AMES hilft an dieser Stelle, indem es kontinuierlich die OEE berechnet. Virtuelle Kennzahlen zerlegen die Verluste in Verfügbarkeit, Leistung und Qualität, sodass der Werksleiter sehen kann, worum es bei der verlorenen Zeit ging. Gleichzeitig kann eine Historie von zweiminütigen Stillständen an einer bestimmten Station zusammen mit der OEE-Analyse eingesehen werden.

Qualitätskontrolle und geschlossener Regelkreis

Wenn eine Prüfbarkeit außerhalb der Grenzen liegt und eine Komponentencharge als verdächtig identifiziert wird, kann das MES automatisch folgende Maßnahmen ergreifen: eine Warnung ausgeben, die betroffenen Einheiten isolieren und verhindern, dass eine fehlerhafte Charge in die Verpackungsphase gelangt. Bei manuellen Abläufen hängt dies davon ab, dass Personen dies bemerken und Informationen behalten. Im Gegensatz dazu wird bei MES-gesteuerten Verfahren die Regel beim ersten Anzeichen befolgt.

Auditfähige Dokumentation für Exportmärkte

Hersteller von Leitungsschutzschaltern mit Fokus auf den Export verlassen sich auf Zertifizierungen, die unter anderem IEC 60898 für Leitungsschutzschalter umfassen, was bedeutet, dass Hersteller Nachweise über ihre Lieferungen und Produkte vorlegen müssen. Es handelt sich um eine Norm, die von Herstellern von Leitungsschutzschaltern verlangt, Dokumentationen zu erstellen. Mit einem MES ist es möglich, Berichte durch computergestützte Systeme zu automatisieren, anstatt in Papierakten zu suchen. Audits werden zu einer Datenbankabfrage. Dadurch kann ein Anwender die Produktion dokumentieren und bei Audits erfolgreich sein.

Arbeitseffizienz und papierlose Linie

Es gibt auch einen einfacheren Vorteil. Die Geschwindigkeit der manuellen Dateneingabe ist extrem langsam.

Darüber hinaus ist sie fehleranfällig und senkt die Moral.

Bediener benötigen Zeit, um Zahlen erneut einzugeben, die ein Tester bereits gemessen hat.

Sobald das MES beginnt, diese Art von Daten automatisch zu erfassen, können dieselben Personen mehr Arbeit an der Produktionslinie erledigen und sich mit echten Problemen beschäftigen, anstatt Testberichte abzutippen. Außerdem führt dies zu weniger Fehlern., Das bedeutet, dass die Daten klarer sind, und da die Daten klarer sind, sind sie für Qualitätsprozesse im Werk nützlicher.

Für eine Produktionslinie, die täglich Tausende von Polen produziert, hat die Automatisierung der manuellen Protokollierung eine erhebliche Wirkung, da sie eine Fehlerquelle durch den Menschen eliminiert und Mitarbeiter für wichtigere Aufgaben freisetzt.

MES in Produktionslinien für Energiezähler

Das gleiche Prinzip der digitalen Logik gilt für die gesamte Niederspannungsreihe bei verschiedenen Arten von Leistungsschaltern.

Zum Beispiel sammeln MCCB, RCCB, AC-Schütze, Überspannungsschutzgeräte (SPD) und ACB alle parametrische Messdaten, und die Überwachung der Einheiten wird für alle Produkte implementiert.

Automatisierte Prozesssteuerungen als Teil der Produktion weisen ebenfalls auf die Lieferung von Produkten von einwandfreier Qualität hin. Ein ähnliches Argument kann immer dann angeführt werden, wenn eine Produktionslinie eine signifikante Geschwindigkeit erreicht oder die Sicherheit der hergestellten Einheiten von den Messergebnissen abhängt. Was bei MES-Systemsoftware zu beachten ist

• Nicht jede Implementierung benötigt die größte Plattform auf dem Markt. Wichtig ist die Passgenauigkeit zur Linie und ein sauberer Datenfluss.
  Bei der Bewertung.
  Manufacturing Execution System (MES) Software.
  für eine Niederspannungsanlage tragen einige praktische Punkte am meisten Gewicht:.
  Vorteile der Konnektivität: OPC UA und Modbus TCP bedeuten, dass Geräte Echtzeitdaten erhalten können, und SQL oder CSV ermöglichen das Senden von Berichten.

  Eine Einheit kann leicht identifiziert werden, entweder durch Barcode, Laserbeschriftung oder sogar RFID-Technologie. Dies erleichtert die Dokumentation.

Ein modularer Rollout ermöglicht es Kunden, mit der Datenerfassung und Rückverfolgbarkeit zu beginnen und dann Planung und OEE-Dashboards hinzuzufügen.

Die Integration mit bestehenden ERP-Systemen unterstützt Produktionsaufträge und hilft, den Produktabschluss zu verfolgen. Wichtig ist, dass die Werkstatt Dashboards erhält, die tatsächlich genutzt werden, nicht nur Berichte für das Management. Die eine wichtige Entscheidung besteht darin sicherzustellen, dass Manufacturing Execution Systeme vor der Installation bereit sind.

Neue Produktionslinien, die MES-kompatible Datenerfassungssysteme, geeignete Protokolle und ordnungsgemäße Kennzeichnung haben, wären innerhalb weniger Tage einsatzbereit.

Bereits gebaute Produktionslinien mit strengen Testprozessen erfordern jedoch wesentlich mehr Arbeit zur Anpassung.
Ein stufenweiser Ansatz zur MES-Systemimplementierung.
Die Aussicht, eine gesamte Anlage zu vernetzen, kann eine
MES-Systemimplementierung.
wie ein Alles-oder-Nichts-Projekt erscheinen lassen, muss es aber nicht.
Der beste Weg, die erfolgreichste Implementierung zu erreichen, ist, klein anzufangen und die Umsetzung im Laufe der Zeit zu erweitern.
Zum Beispiel umfassen die Hauptschritte bei der Implementierung eines Niederspannungs-
Fertigungsprozesses:.

Automatische Datenerfassung und Rückverfolgbarkeit an der Prüflinie; hier wird der größte Nutzen erwartet und die Daten werden bereits bereitgestellt.
Sobald die Daten verfügbar sind, muss die Implementierung von statistischer Prozesskontrolle und OEE-Dashboards erfolgen.
Beschaffen Sie zu Beginn alle Geräte, die für diesen Prozess erforderlich sein werden, da es sonst notwendig wäre, die Ausrüstung später umzurüsten.
Sobald die Produktionsmengen 1.500 Pole pro Stunde überschreiten, geht es nicht mehr nur um Geschwindigkeit; es geht um unangefochtene, überwachte Geschwindigkeit. Ein MES-System verwandelt den unbearbeiteten Durchsatz in zuverlässige, prüfbare und auswertbare Daten.

Abschluss

Es registriert jedes Teil, verwandelt eine automatische Prüflinie in einen Echtzeit-Sensor für Qualität, deckt Verluste auf, die die Effizienz der schnellen Produktion verringern; und liefert Zertifizierungsdaten, die von Exportmärkten verlangt werden. Dieselbe Plattform ermöglicht den Zugriff auf Energiezähler, MCCB-Leistungsschalter, Schütze und andere. Wenn ein Unternehmen Kompetenz in der Niederspannungsautomatisierung erlangen möchte, benötigt es das MES-System als Schlüssel und nicht als zusätzliche Lösung.

Huang Xiaolei | Benlong Automatisierung