Im Allgemeinen verfolgen Enterprise-Resource-Planning(ERP)-Systeme Materialien nicht mehr effektiv, sobald diese dem Produktionsbereich zugeteilt wurden. Auch traditionelle Manufacturing-Execution-Systeme (MES) stehen in komplexen Umgebungen mit SMT-Bestückungsmaschinen vor großen Herausforderungen. Die Materialien werden bei sehr hohen Geschwindigkeiten mit unkontrollierbarem Ausschuss verarbeitet und erhöhen die Betriebskosten eher noch, als von deren manuellem Betrieb zu profitieren. Die Anbieter von SMT-Maschinen liefern unterschiedliche Informationen über Materialverbrauch und Ausschuss, es gibt jedoch keine hilfreichen Standards in der Industrie. Zudem besteht keine „Of-the-Shelf“-Kommunikation zwischen den Prozessen in der Produktion und den Materialsystemen.
Aus der Fertigungsperspektive ist die Materialversorgung eine wichtige und ungemanagte Variable mit vielen Quellen, die zur Ungenauigkeit des Materialbestands beitragen. SMT-Maschinen sortieren während der Bestückung Materialien aus, was selbst bei leicht abweichenden Bauteilgrößen zwischen Zulieferern oder Bibliotheksparametern der Maschinen große Auswirkungen haben kann. Durch einfache Fehler beim Setup der Feeder kann zum Beispiel die Hälfte der Materialien verloren gehen. Da die Maschinen ihren Betrieb währenddessen aber fortsetzen, werden die Verluste solange nicht entdeckt, bis das Material knapp wird. Produkte, die während der Produktion ausrangiert werden, sorgen ebenso wie Probleme beim Materialhandling für Materialausschuss. Dies gilt insbesondere, wenn Änderungen im Produktionsplan dazu führen, dass vorbereitete Materialien manuell neu zugeteilt oder in das Lager zurückgebracht werden müssen.
Verfahren, um Materialknappheit zu vermeiden
Diese Probleme führen zu stetig steigenden Abweichungen zwischen dem vom ERP aufgezeichneten Materialbestand und den tatsächlich verfügbaren Materialien. Um die daraus resultierende unerwartete, den Produktionsprozess störende Materialknappheit zu bewältigen, wurden verschiedene Verfahren eingesetzt. Damit man den gesamten Arbeitsauftrag abschließen kann, werden im Voraus Rüstungen mit Materialien für die Arbeitsaufträge vorbereitet, oft mehrere pro Linie. Um den zu erwartenden Ausschuss abzudecken, werden weitere Materialien hinzugefügt. Und da sich die Materialien auf Rollen befinden, stellt man mehr Material bereit, als tatsächlich erforderlich ist. Dadurch sind in der Produktionsstätte sehr viele Materialien vorhanden, die normalerweise nicht gemanagt werden und anfällig für Missbrauch sind, zum Beispiel in dem Fall, dass Materialien dringend für einem anderen Arbeitsauftrag benötigt werden. Diese Praxis ist teuer, und weil Ausschuss in der Realität nicht vorhersehbar ist, eine unzulässige Gegenmaßnahme, um den Betrieb der Maschinen zu gewährleisten. Sie führt auch dazu, dass am Ende der Produktion übermäßig viele, nur teilweise verwendete Materialien in der Fertigung verbleiben.
In der Praxis werden diese Materialien in das Lager zurückgebracht. Da dies aber das manuelle Zählen der Materialien auf den Rollen erfordert, ist diese Vorgehensweise nicht zuverlässig. Sie kann zu weiteren Problemen im Lager führen, wo ERP-Systeme teilweise verwendete Materialien nicht korrekt verwalten, insbesondere wenn diese sich weiterhin in Feedern befinden. Dies führt zu weiteren Problemen mit unkontrolliertem Lagerbestand.
Da Materialknappheit den weiteren Betrieb einer Maschine unterbrechen würde, wird meist zusätzliches Material bestellt, was die Lagerbestände weiter erhöht. Schließlich muss die Anlage abgeschaltet werden, damit der physikalische Bestand gezählt und der ERP-Bestand korrigiert werden können. Bei solchen Gelegenheiten müssen Millionen von Euro an „verlorenen“ Materialien abgeschrieben werden, was zusammen mit der verlorenen Produktionszeit und möglichen Materialschäden während des Zählens, erheblich ist. Der Zyklus wiederholt sich dann.
Diese Vorgehensweise ist in der Elektronikfertigung immer noch gängige Praxis und wird oft von denjenigen verteidigt, die es sich mit dem Betrieb bequem gemacht haben und die gewillt sind, die Kosten zu tragen oder zu ignorieren. Da der Wettbewerb steigt und von den Produktionsstätten schnellere Antworten gefordert werden, können Aufträge verloren gehen, wenn die Hersteller aufgrund ihrer Inflexibilität nicht den sich verändernden Anforderung der Kunden gerecht werden. Genaue Kontrolle und Transparenz der Lager mit minimalem physikalischem Lagerbestand für die Produktion bietet jedoch die Gelegenheit für enorme Kosteneinsparungen und die Flexibilität, Produkte zu fertigen, wie sie wirklich benötigt werden.
Abhilfe: Automatisierte elektronische Lösungen
Die Valor-Softwaretools von Mentor Graphics zur vollständigen Materialüberwachung erweitern das ERP und bringen dem Produktionsbetrieb Vorteile: zum Beispiel eine eindeutige Identifizierung von Materialien auf individuellen Trägern wie Rollen, die jeweils mit fortlaufenden Barcodes ausgestattet sind. Die Software erfasst die Materialinformationen und -eigenschaften, damit man die Materialien individuell managen kann. Jedes Material wird, wann immer es während des gesamten Produktionsablaufs bewegt, gelagert oder verwendet wird, von einer einzigen digitalen Lösung überwacht.
Die Valor-Software ermöglicht ein komplettes Logistikmanagement der Materialien, das mit Hilfe von mobilen Terminals durchgeführt wird. Alle Anforderungen für Materialbewegung einschließlich der Einlagerung in dafür vorgesehene Stellen, Auswahl der Materialien für die Fertigung und Rückgabe von teilweise verwendeten Materialien, etc. werden priorisiert und automatisch gemanagt. Das Logistiksystem unterstützt per Kanban generierte Anforderungen für Materialbewegungen über mehrere Lagerhaushierarchien, einschließlich der definierten Einlagerung der Materialien in der Produktionsstätte. Um sicherzustellen, dass Prinzipien wie FIFO angewendet werden sowie fortschrittlichere Regeln im Zusammenhang mit MSD-Management, Anbieter-Konsistenz und der Verwendung alternativer Materialien, die die Material-Obsoleszenz reduzieren, erfolgt die Auswahl der zu bewegenden Materialien nach automatisierten Regeln.
Mehrere Kernelemente der Software ermöglichen die Just-in-Time-Lieferung der Materialien. Zunächst gilt es, Arbeitsaufträge je Linie zu planen. Hierbei muss man jeden Prozessschritt definieren, die Produktionsmenge berücksichtigen sowie die Anfangs- und Endzeit beachten. Live-Betriebsdaten werden von den SMT-Maschinen und anderen Prozessen gesammelt. Diese geben den Produktionsfortschritt sowie die spezielle Nutzung und den Ausschuss von Materialien wieder. Die Valor-Lösung beinhaltet spezielle Schnittstellen für intelligente Maschinen sowie flexible Hardware-Schnittstellen für andere Maschinen und manuelle Prozesse. Materialien, die für Maschinen aufbereitet wurden, werden mittels ihrer eindeutigen ID verifiziert, was die Qualität fördert und Produktausschuss und Nacharbeiten reduziert. Diese Informationen liefern einen Bestandsnachweis für alle verwendeten Materialien. Kombiniert mit dem Wissen über zukünftige Anforderungen, führt die Lösung anspruchsvolle Berechnungen durch, plant und erledigt den Nachschub für Materialien und inkrementelle Materialien für wechselnde Logistikaufgaben zur Materiallieferung auf Just-in-Time-Basis.
Seit vielen Jahren hat sich in den Produktionsstätten hinsichtlich der Logistik des Materialflusses nur sehr wenig geändert – bist jetzt. Die durch Valor initiierte Änderung in der Versorgungskette der Fertigungsbetriebe entspricht einer „kleinen Revolution“. Operativ ist die Lösung einfach: Durch volle Bedienerführung auf allen Ebenen eliminiert sie Fehlermöglichkeiten und fördert die betriebliche Effizienz und Leistungsfähigkeit. Auf Systemebene erweitert die Integration der Fertigung und der Versorgungskette für präzises Management des Lagerbestands die Fähigkeiten des ERP-Systems. Der Nachweis von Materialnutzung und -ausschuss wird dem ERP durch die Valor-Information-Highway-Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Diese macht den Back-Flush-Prozess im ERP überflüssig und verbessert dadurch die Aktualität und Genauigkeit. Das Lager- und Material-Managementsystem von Valor ermöglicht im ERP Bestandsgenauigkeiten von mehr als 99 Prozent, im Vergleich zu den typischen 60 bis 80 Prozent. Dadurch ist das ERP-System wesentlich effektiver, was den Wert und Nutzen des Systems als Ganzes verbessert. Dabei können bis zu 95 Prozent der Materialien, die ansonsten der Produktionsstätte hätten zugeordnet werden müssen, sowie 50 Prozent des Lagerbestands plus des Logistikaufwands um 30 Prozent und die Lagerfläche um 50 Prozent reduziert werden. Die Implementierung des Valor-Warehouse-Management-Systems und der Valor-Information-Highway-Schnittstelle mit dem ERP erlauben es den Herstellern, die sich verändernden Anforderungen ihrer Kunden ohne zusätzliche operative Arbeit oder Beeinträchtigungen der Produktivität zu erfüllen.
