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Foto: Heggemann
Von der Zerspanung über die Umform-, Trenn- und Fügetechnik, bis hin zu Mess- und Prüfverfahren. Gerade das zeichnet den Mittelständler Heggemann aus. 

Engineering

Lean-Production durch saubere MES-Stammdaten

Die MES-Produkte von Proxia liefern dem Komponentenhersteller Heggemann exakte Stammdaten für eine hochintegrierte Lean-Production. 

Das Thema saubere und genaue MES-Stammdaten rückt durch die Veränderungen hin zur Lean-Production und Industrie 4.0 innerhalb der Fertigungsorganisation immer mehr ins Zentrum. Äußerst hochwertige Produkte, an die extreme Anforderungen gestellt werden, erfordern ebenso hochwertige Bauteile. Auf derartige Komponenten hat sich die Heggemann AG aus Paderborn spezialisiert. Der Spezialist für Design, Konstruktion und Fertigung komplexer Leichtmetallbauteile adressiert mit seinen High-Tech Produkten die Branchen der Premium-Automotive- sowie Aerospace-Industrie. Um bei den internen Produktionsprozessen die höchste Qualität und eine optimale Lieferkette sicherzustellen, verlässt sich Heggemann auf BDE und Feinplanung von Proxia. Die MES-Produkte liefern exakte Stammdaten als Planungsgrundlage und zur Nachkalkulation sowie eine hochintegrierte Fertigungs-Feinplanung für eine schlanke und flexible Produktion. 

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Foto: Heggemann Der Spezialist für Design, Konstruktion und Fertigung komplexer Leichtmetallbauteile adressiert mit seinen High-Tech Produkten die Branchen der Premium-Automotive- sowie Aerospace-Industrie. MES-Stammdaten sind hier die Grundlage für Lean-Production.

Keine Industrie 4.0 ohne MES-Stammdaten

„Industrie 4.0“ bringt großes Optimierungspotential mit sich: schneller, besser und transparenter soll die Produktion werden. „Industrie 4.0“, das ist die Zukunft der Fertigung. Darum wirkt der Begriff „Industrie 4.0“ so anziehend. Das schnöde Wort „MES-Stammdaten“ klingt dagegen wenig attraktiv. Und dennoch steht für Niels Kreutzträger, Betriebsleiter der Heggemann AG aus Paderborn, fest: „Industrie 4.0 funktioniert nicht ohne saubere MES-Stammdaten, das heißt gesicherte und lückenlose Betriebsdaten aus der Produktion.“ In seinem Unternehmen hat Kreutzträger die Erfahrung gemacht, dass die Themen „Industrie 4.0“ und „MES-Stammdaten“ Hand in Hand gehen. Als Design- und Fertigungsspezialist für komplexe Leichtmetallprodukte fokussiert Heggemann zwei Zielgruppen mit sehr hohen Anforderungen: Zum einen beliefert sie die Automotive-Industrie im Premiumsegment, beispielsweise Bugatti oder Porsche, für die sie z.B. Prototypen-, Vorserien-Bauteile, Fahrwerkskomponenten und Tanksysteme entwickelt und herstellt. Zum anderen zählt die Aerospace-Industrie mit einer kompletten Lieferkette für Struktur- und Interieurbauteile, Flugzeug-Fahrwerke sowie Triebwerkskomponenten zur zweiten Zielgruppe. Selbst für die Trägerraketen aus der Ariane-Serie fertigt das Unternehmen Komponenten. Der Mittelständler verfügt außerdem über die Nadcap Schweiß-Zertifizierung, um die strengen Anforderungen zu erfüllen. An seinem Standort in unmittelbarer Nachbarschaft des Paderborner Flughafens beschäftigt Heggemann rund 220 Mitarbeiter, die auf einer Produktions- und Montagefläche von über 15.000 m² High-Tech Produkte für die genannten Branchen herstellen. Zu den umfangreichen Fertigungstechnologien die Heggemann anbietet, gehören sämtliche zerspanende Verfahren (CNC-Drehen und -Fräsen), Umform- und Verbindungstechnologien (Rohr- und Profilbiegen, Pressen, Laserschneiden, Schweißen, Löten, Kleben, Hybridfügen u.a.), Oberflächen- und Wärmebehandlung sowie zerstörende und zerstörungsfreie Qualitätsprüfungen, die dazugehörigen Dokumentationen eingeschlossen. In der Produktion spiegelt sich eine hohe Komplexität wider: Jeden Monat führen die Mitarbeiter ca. 22.000 verschiedene Arbeitsschritte in komplexer verschachtelter Reihenfolge aus, um rund 1.500 unterschiedliche Produkte herzustellen – den Terminplan und höchste Produktqualität stets im Fokus. In der Vergangenheit bedeutete dies eine Vielzahl unterschiedlicher Prozesse und Systeme in der Fertigung. Aus Sicht von Niels Kreutzträger zu viele für eine moderne, schlanke und flexible Produktion im Sinn von Industrie 4.0. Hier galt es im Hinblick auf die nachhaltige Befriedigung steigender Kundenanforderungen sowie auch die geplante Erweiterung der Produktionsfläche um über 5.000 m² anzusetzen.

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Foto: Heggemann Entscheidung auf Live-Daten-Basis – Die Produktionsverantwortlichen planen mithilfe des Proxia Leitstandes tages- und situationsabhängig die Belegung Ihrer Fertigungsressourcen und Reihenfolge der Arbeitsfolgen. 

MES-Technologieführer statt Marktführer

Um Einblick in dieses Dickicht zu erhalten, beleuchtete das Projektteam von Heggemann zunächst im Rahmen einer Supply-Chain-Analyse sämtliche Prozesse und Systeme, von der Angebotserstellung in der ERP-Ebene über das Projektmanagement, die Fertigungsplanung und Produktion, bis hin zum Versand. Bei Heggemann sind vertriebliche und produktionstechnische Komponenten stark miteinander verzahnt, wie Kreutzträger berichtet: „Bereits im Angebotsprozess‚ bedarf es aufgrund der Produktkomplexität einer Abstimmung mit der Produktion, um Liefertermine zu verifizieren. Nach Auftragserteilung geht die Verantwortung auf das Projektmanagement, das alle Vorgabezeiten und Arbeitsfolgen für die Fertigung sauber aufbereitet, über. Gerade wenn man ein derart breites Spektrum an Verfahren und Schnittstellen hat, muss man besonders die abteilungsübergreifende Kommunikation transparent halten, damit es keine Verluste gibt. Hier setzten wir mit der Einführung eines standardisierten Projektmanagementprozesses an, um Termintreue und hohe Produktqualität abzusichern.“ Bei der Ist-Analyse vorhandener Software-Systeme in der Fertigung traten folgende Schwachstellen ans Tageslicht: Die bestehende Fertigungs-Feinplanung über das bei Heggemann eingesetzte ERP-System Proalpha war zu starr. „Einzelne Arbeitsgänge ließen sich nicht flexibel per Drag-and-Drop verschieben und waren anonym, also für den Anwender kaum nachvollziehbar. Auch konnte die Auswirkung von Verschiebungen auf konkurrierende Aufträge nicht anschaulich dargestellt werden. Eine Simulation unterschiedlicher Planungsszenarien war überhaupt nicht möglich“, berichtet der Betriebsleiter, „unsere Fertigungsplanung arbeitete immer mit Rückstand, eine Zukunftsplanung war auch aufgrund fehlender oder alter Betriebsdaten nie realistisch.“ Die bis dato bei Heggemann eingesetzte starre BDE Betriebsdatenerfassung wurde Stand alone ohne Vernetzung mit dem ERP über ein Sekundärsystem abgebildet. Kurzum: Die Produktion bot reichlich Optimierungspotenzial. Heggemann wagte den Schritt in die Zukunft und plante mit der Einführung einer leistungsfähigen Feinplanung inkl. ERP-Kommunikation die Informationsübergaben zu automatisieren und Prozesse zu beschleunigen. Die Einführung eines neuen BDE-Systems sollte die Feinplanung lückenlos und in Echtzeit mit MES-Stammdaten aus der Fertigung versorgen. Das Projektteam von Heggemann evaluierte verschiedene MES-Lösungen unterschiedlicher Hersteller: Die Lösung des eigenen ERP-Anbieters erschien dem Projektteam zu starr und unflexibel. Ähnlich verhielt es sich mit dem System des Marktführers: geringe Flexibilität und Anwenderfreundlichkeit. Andere Systeme wurden aufgrund des schlechten Supports bereits in der Angebotsphase aussortiert. Das Ergebnis der Evaluierungsphase fasst Kreutzträger folgendermaßen zusammen: „Nach ausführlicher Betrachtung aller führenden Anbieter stand für uns intern sehr schnell fest, dass Proxia die MES-Lösung ist, die unsere Anforderungen hinsichtlich Performance, moderner Software-Technologien, Ausbaubarkeit und Zukunftssicherheit in einem kompletten System aus einer Hand am besten erfüllt.“

BDE-Betriebsdatenerfassung – so einfach wie beim Geldautomaten

Mit der Ablösung des bestehenden BDE-Systems durch die moderne Proxia Betriebsdatenerfassung ist man durch die hohe Anwenderfreundlichkeit und gleichzeitige Flexibilität für alle zukünftigen Eventualitäten bei Heggemann gut gewappnet. Besonders in Bezug auf ihre einfache Handhabung überzeugte die Software den Betriebsleiter: „Die Software-Oberfläche der Proxia BDE-Lösung ist so einfach gestaltet, wie bei einem Geldautomaten. Damit kommt jeder Werker auch ohne große Schulungsmaßnahme zurecht und kann schnell und fehlerfrei seine Eingaben tätigen, ohne seine Arbeit unterbrechen zu müssen.“ Um die Betriebsdaten komplett zu erfassen und so gesicherte MES-Stammdaten aus der Produktion zu erhalten, haben Herr Kreutzträger und sein Team alle 75 Fertigungsressourcen, d.h. Maschinen, Anlagen und Montagearbeitsplätze, mit Tablet-PCs zur manuellen Touch-Eingabe von Betriebsdaten ausgestattet. „Wir haben uns bei der Auswahl der MES Hardware-Lösung ganz bewusst für Tablet-PCs entschieden, zum einen wegen ihrer Mobilität, zum anderen wegen ihrer Flexibilität. Mit der Implementierung von BDE entstand bei der Heggemann AG nicht nur ein modernes Datenerfassungs-System, sondern es wurde gleichzeitig der wichtige Grundstein für Lean-Production und den kontinuierlichen Verbesserungsprozess gelegt, wie der Betriebsleiter zusammenfasst: „Die MES-Stammdaten sind ein essentieller Faktor für Industrie 4.0. Alleine schon durch die Transparenz, die durch die lückenlose Datenerfassung entsteht, sehen wir, wo die Flaschenhälse und Optimierungspotentiale in unserer Fertigung liegen.“ Im nächsten Schritt wurde die neue Proxia Feinplanung in den internen Supply-Chain-Prozess bei Heggemann implementiert. Aus der Shopfloor-Ebene wird der Leitstand mit den Betriebsdaten der BDE-Software versorgt, aus der ERP-Ebene mit allen Auftrags-, Projekt- und Termindaten von proAlpha. Um einen reibungslosen Datentransfer zwischen Proalpha und dem Proxia Leitstand zu gewährleisten, benötigte Heggemann eine spezielle Software-Schnittstelle, welche die individuellen ERP-Daten überträgt bzw. für die fehlerfreien Daten-Rückmeldungen des Leitstandes sorgt. Diese wurde durch den externen IT-Spezialisten Take-IT aus Paderborn, der bereits in einigen Software-Projekten bei Heggemann involviert war, besonders gut realisiert. Take-IT realisierte die Schnittstelle in enger Abstimmung mit allen am Projekt beteiligten Partnern. Für Niels Kreutzträger ein wesentlicher Faktor: „Take-IT hat eine sehr schnelle Implementierung der Schnittstellen gewährleistet und damit einen wesentlichen Beitrag zum Erfolg des Projekts geleistet. Die Datenübergabe zwischen ERP und Feinplanung läuft seit dem ersten Tag völlig reibungslos und stabil.“

MES-Leitstand für Real-Case Feinplanung

In der Praxis sieht der nun optimierte interne Supply-Chain-Prozess bei Heggemann wie folgt aus: Sobald ein Kunde den Auftrag erteilt, legt die Arbeitsvorbereitung einen Fertigungsauftrag im ERP mit entsprechend validen Vorgabezeiten basierend auf den echten MES-Stammdaten aus der Fertigung an. Im ERP erfolgt zunächst eine Best-Case Grobplanung mit unbegrenzten Kapazitäten. In der anschließenden Real-Case-Planung mit dem Proxia Leitstand erfolgt die zentrale Feinplanung in Bezug auf alle verfügbaren, begrenzenden Produktions-Ressourcen (Maschinen, Material, Mitarbeiter, u.a.) und der Ist-Auslastung. Mit der anschließenden Rückmeldung der Feinplanung an das ERP-System und dem Datenabgleich erfolgt eine Abweichungs-/Engpassanlyse. Durch die Möglichkeit unterschiedlicher Planungsszenarien mithilfe der Simulation im Proxia Leitstand haben die Verantwortlichen bei Heggemann die Möglichkeit, die optimale Fertigungsplanung unter unterschiedlichen Prämissen vorzunehmen. Im neuen Leitstand sind Simulationen in allen erdenklichen Varianten einfach durchführ-, vergleich- und speicherbar. So ist beispielsweise das Blocken von Kapazitäten oder Kompetenzen für Vertrieb und Produktionsleitung möglich. Ist die Feinplanung nach entsprechenden Parametern optimal, erfolgt die Datenübergabe auf die BDE-Software der Tablet-PCs in der Fertigung und die Abarbeitung der Aufträge beginnt. Die Rückmeldung über den Auftragsfortschritt im Prozess erfolgt dabei von Proxia BDE über die Feinplanung wieder direkt an das ERP Proalpha. Damit nicht genug: Mit der Einführung eines Fertigungsjournals über alle Abteilungen im gesamten Werk begann das Team um Niels Kreutzträger zudem mit der systematischen Erfassung aller planungsrelevanten, dezentral vorhandenen Informationen und schaffte damit eine höhere Effizienz in der Kommunikation sowie eine belastbare Grundlage für die Ableitung von KVP-Maßnahmen. Jeden Tag erhalten die Abteilungsleiter mit dem Fertigungsjournal eine Übersicht, so dass sie die Zeiten exakt tracken können. Die Analyse der Plan-/Ist-Zeiten auf Tagesbasis sorgte für eine kontinuierliche Verbesserung der Stammdaten und damit der Planungsgüte. So schloss sich der Kreis in der internen Supply-Chain. Nicht nur im internen Workflow spielt das MES von Proxia eine entscheidend Rolle, auch wenn Heggemann auf externe Zulieferer und Dienstleister, beispielsweise für die Oberflächenbeschichtung oder auch die Wärmebehandlung zurückgreift, kommt das MES indirekt zum Einsatz. Über ein spezielles B2B-Portal, das mit dem ERP-System verknüpft ist, sind externe Lieferanten in die Supply-Chain eingebunden. In diesem Portal hat der Lieferant die Möglichkeit, z.B. Auftragsbestätigungen einzupflegen und Änderungen vorzunehmen. Bei Auftragsänderungen haben Lieferanten die Möglichkeit, über das B2B-Portal Modifikationen vorzunehmen. Das ERP-System meldet die Informationen zurück an das MES, so dass externe Lieferanten auf diese Weise direkt in die Lieferkette integriert werden. Zudem lassen sich darüber hinaus die Kunden proaktiv über etwaige Veränderungen bei Lieferterminen informieren. Abgerundet wurde der Supply-Chain-Prozess durch die Themen Lean-Management und kontinuierlicher Verbesserungsprozess (KVP). Für Kreutzträger ebenfalls ein entscheidender Punkt: „Nun können wir mithilfe der Proxia-Software und dem neu aufgesetzten System Optimierungspotenziale in der gesamten Fertigung laufend identifizieren, erschließen und auch umsetzen.“

Lean Production und KVP durch vollständige MES-Stammdaten

Durch die sekundengenauen Rückmeldungen über die Proxia BDE-Software stehen den verantwortlichen Mitarbeitern genaue Stammdaten für ihre Produktionsplanung und Arbeitsvorbereitung zur Verfügung. Sie gehören zum Produktionsgedächtnis und sind damit essenzieller Bestandteil von Industrie 4.0, oder wie  Kreutzträger es ausdrückt: „Das Thema MES-Stammdaten klingt zwar nicht so schick wie Industrie 4.0, aber ohne saubere Stammdaten lässt sich Industrie 4.0 einfach nicht umsetzen.“ Darüber hinaus hatte die Einführung der Lösung tiefgreifende Veränderungen in der Unternehmensorganisation zur Folge. Niels Kreutzträger implementierte standardisierte Prozesse und werksgültige Vorgaben. So haben die Abteilungsleiter ganz automatisch, jeden Morgen eine Übersicht über den Arbeitsvorrat, der am Vortag nicht abgearbeitet wurde. Außerdem wurde eine Informationsübersicht erstellt, in dem Änderungen den Kunden proaktiv mitgeteilt werden können. Die Daten für diese Informationsübersicht erhalten die Mitarbeiter automatisch aus dem Proxia System. Der MES-Software kommt eine besondere Rolle zu: Entscheidungen für die Fertigung werden nun zentral an einer Stelle getroffen. Sie ermöglicht dieser Stelle den Zugriff auf alle relevanten Informationen und stellt die benötigten MES-Stammdaten bereit. Auf diese Weise ist die zentrale Bündelung aller Informationen sichergestellt. Ebenso ist garantiert, dass Projektleiter und Disposition rechtzeitig mit den entsprechenden Informationen versorgt werden. Das Thema saubere und genaue MES-Stammdaten rückt durch die Veränderungen innerhalb der Fertigungsorganisation immer mehr ins Zentrum, wie Niels Kreutzträger abschließend klarstellt: „Durch die Proxia-Einführung haben wir bei Heggemann zunächst einen wichtigen Reinigungsprozess durchlaufen. Wir konnten durch die Erfassung von MES-Stammdaten Workflows schlank und effizient gestalten, benötigte Transparenz herstellen und dadurch eine solide Grundlage für Industrie 4.0 schaffen.“

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Foto: Heggemann Industrie 4.0 gemeinsam in die Praxis umgesetzt : (v.r.) Jan Wilkening (Leitung Fertigungssteuerung), Niels Kreutzträger (Betriebsleiter), Dr. Christian Howe (Vorstand), Ralf Wegener (Take IT) und Jürgen Döring (Proxia Vertriebsleiter West).
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Foto: Renishaw

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