Das Objekt zeigt per RFID der Mitarbeiterin die kundenspezifische Anpassung direkt am Bildschirm an.

Bild: Fujitsu

Elektronikfertigung RFID für die Fertigung

13.10.2016

In Fabrikhallen ist Papier oft vorherrschend, wenn es zum Beispiel um Montageanweisungen oder Transportbelege geht. Werden Informationen über RFID gesteuert und direkt an Bildschirmen angezeigt, spart das nicht nur Papier, sondern auch Zeit.

Lean Management und Just-in-time sind Konzepte, die bereits seit Langem in der Industrie angewendet werden. Trotz der voranschreitenden Digitalisierung kommen häufig noch Papier und Bleistift zum Einsatz, da das „Schwarz-auf-Weiß-Konzept“ als altbewährte Methode eine hohe Akzeptanz besitzt. Allerdings lässt sich durch die bewusst geplante Inte-
gration neuer Technologien wie Touch und Wireless vieles einfacher und schneller bewerkstelligen. Fujitsu baut daher in seinem Werk in Augsburg seit mehreren Jahren kontinuierlich die Digitalisierung der Produktionsabläufe aus. Papierlose Fertigungszellen und automatisierte Kommunikation sind nur einige Beispiele einer Smart Factory, die den Mitarbeitern ein schnelleres und flexibleres Arbeiten in einem intelligenten Produktionsnetzwerk ermöglichen. Zudem wird gleichzeitig die ohnehin hohe Qualität verbessert.

Informationen über RFID steuern und anzeigen

Ursprünglich sah der Ablauf folgendermaßen aus: Ein Produktionsauftrag wurde im sogenannten Supermarkt kommissioniert und die bis zu fünf Seiten langen Stücklisten mit spezifischen Montagehinweisen ausgedruckt und beigelegt. Fujitsu stellte den 50 Produktionszellen zudem eine zirka 30-seitige „allgemeine Montageanweisung“ in gedruckter Form bereit, die laufend aktualisiert werden musste. Anschließend zeichneten die Mitarbeiter alle Prozessschritte in einem entsprechenden Formular ab. Dadurch fielen jährlich etwa 1,2 Millionen DIN-A4-Seiten bedrucktes Papier an. Aus diesem Grund entschloss sich Fujitsu 2012 dazu, die papierlose Fertigung im Werk einzuführen.

Im ersten Schritt ersetzte Fujitsu die Montageanweisungen sowie die Anleitungen für die optische Prüfung. Dabei wurde auch die Informationsverteilung umgestellt: In der Schrittmontage gibt es nun für jeden Arbeitsplatz spezifische Anweisungen. Die Informationen werden über RFID (Radio-Frequency Identification) im Objektträger gesteuert und automatisch auf dem Bildschirm des Arbeitsplatzes angezeigt. Die Mitarbeiter müssen nicht mehr in der Druckversion der Montageanweisung nachschlagen, sondern bekommen individuell den Ausschnitt der Informationen angezeigt, der für ihre aktuelle Tätigkeit relevant ist.

Dieser Prozess läuft automatisch über die kontextbasierte Informationsverarbeitung: Die Arbeitsanweisung ist in kleine Segmente aufgeteilt. Über RFID werden das Objekt sowie die jeweiligen Arbeitsschritte identifiziert und mit der Anweisung verknüpft. Dabei wird zusätzlich berücksichtigt, wie viele Arbeitskräfte sich in der Produktionszelle befinden. Entsprechend dieser Anzahl werden die Anweisungen aufgeteilt oder bei nur einem Mitarbeiter in der Gesamtversion zur Verfügung gestellt.

Ein entscheidender Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Aktualität der verfügbaren Informationen. Vor der Einführung dieser Technologie waren die Mitarbeiter darauf angewiesen, dass die Papierunterlagen für bis zu 50 Montagezellen rechtzeitig kopiert und bereitgestellt wurden. Folglich hinkten sie hier der Information hinterher und konnten nie in Echtzeit agieren. Ein anderer Aspekt sind die arbeitsplatzspezifischen Anweisungen sowie der Aspekt der Informationsqualität. Sonderprojekte, wie beispielsweise kundenspezifische Anpassungen, werden am Monitor hervorgehoben. Das Objekt meldet über RFID die abweichenden Anweisungen. Diese müssen von den Mitarbeitern quittiert werden, bevor die weiteren Schritte folgen. Dadurch erhöht sich die Prozessqualität.

Ohne Papier schneller eingearbeitet

Auch die Einarbeitungszeit der Mitarbeiter verkürzt sich durch die Anwendung dieses Konzepts. Gerade in der Produktion sind häufig Zeitarbeiter im Einsatz. Diese übernehmen sehr unterschiedliche Aufträge und müssen dementsprechend ausgebildet werden. Durch die Anweisungen über individuelle Monitore am jeweiligen Arbeitsplatz können neue Mitarbeiter schneller selbstständig tätig werden. Eine umfangreiche Schulung und intensive Betreuung sind nicht mehr nötig. Zudem können Mitarbeiter flexibler eingesetzt werden und die Prozessqualität ist höher.

Innerhalb von nur drei Jahren wurde die Produktion im Augsburger Werk so weit umgestellt, dass auf Anweisungen in Papierform völlig verzichtet werden kann. Dadurch entfallen jährlich mehrere Tonnen an Papier und große Mengen an Toner. Auch administrative Tätigkeiten, wie etwa die Anweisungen auszudrucken, zuzuteilen und am Ende wieder wegzuwerfen, sind nicht mehr erforderlich. In der Produktion ist Papier nur noch in Form von Etiketten mit den Seriennummern der jeweiligen Produkte zu finden.

Der nächste, momentan in der Umsetzung befindliche Schritt in der Entwicklung ist die Abschaffung der Transportbelege. Dazu setzt Fujitsu zukünftig ein elektrisch beschreibbares Display (Technik: E-Ink) ein. Bisher lag den Warenpaketen vom Supermarkt zur Produktion noch ein Transportauftrag mit Barcode in Papierform bei. Beim Verlassen des Supermarktes wird das Paket über diesen Code als Warenausgang verbucht und der Eingang in der Produktion bestätigt. Dafür kommt ab sofort die digitale Anwendung E-Ink zum Einsatz.

Die Werks-IT hat das gesamte Projekt in Eigenleistung umgesetzt. Dabei nutzten die Entwickler die Flexibilität der Selbstprogrammierung und integrierten die papierlose Fertigung Schritt für Schritt in die Produktion. Die IT-Experten entwickelten eine eigene MES-Anwendung. Damit verfügt das Werk nun über eine optimale, maßgeschneiderte Lösung, die nach Anpassung entsprechender Standards auch in anderen Produktionen zum Einsatz kommen kann.

Um das Papier abzulösen, musste natürlich auch die entsprechende Hardware bereitgestellt werden. Dazu gehören beispielsweise Bildschirme an den Produktionszellen, RFID-Reader und die Netzwerk-Infrastruktur zur Verarbeitung der Daten. Bei der Installation und Instandhaltung wird Fujitsu von Inhouse-Dienstleistern unterstützt. Die Werks-IT betreut die Applikation sowie die Feinjustage der einzelnen Geräte.

Die größte Umstellung bei dem Projekt bestand für Fujitsu in der Arbeitsvorbereitung: Diese ist nun etwas zeitintensiver, da die Anweisungen sauber strukturiert werden müssen, um einen reibungslosen Ablauf in der Produktion zu gewährleisten. Durch diesen einmaligen Mehraufwand kann allerdings in der Montage viel Zeit gespart werden. Dank der guten Absicherung der produktionsnahen Prozesse gab es bisher keine nennenswerten Ausfall- und Störzeiten. Die Verfügbarkeit des MES-Systems liegt bei über 99 Prozent. Fallen einzelne Komponenten aus, können sie schnell und problemlos im laufenden Betrieb ausgetauscht werden.

Die Akzeptanz der papierlosen Fertigung bei den Mitarbeitern in der Produktion ist hoch, da es eine Vereinfachung des täglichen Arbeitsablaufs darstellt. Verbunden mit dem neuen System ist auch ein drahtloses Support-Netzwerk. Gibt es auf einem Objekt eine Störung, kann der Mitarbeiter über eine Hilfe-Taste den Line-Manager über dessen Smartphone informieren und bekommt sofort Materialnachbezug. Dies nahm ursprünglich mehr Zeit in Anspruch, da Störungen immer per Telefon gemeldet und Berichte ausgedruckt werden mussten. Unterbrechungen konnten mit dem neuen System somit reduziert werden.

Bildschirme vereinfachen den Arbeitsablauf

An den Bildschirmen der einzelnen Arbeitsplätze gibt es darüber hinaus weitere Support-Funktionen. Diese zeigen beispielsweise Schritt für Schritt Arbeitsanweisungen an. Komplizierte Vorgänge werden im Detail mit Bild dargestellt. Das System ist dabei intuitiv und selbsterklärend, daher sind umfangreiche Schulungen der Mitarbeiter nicht mehr nötig. Die Möglichkeiten des Internet of Things und von Industrie 4.0 sind damit aber noch lange nicht ausgeschöpft. Der nächste Schritt könnte beispielsweise in Richtung Individualisierung der Arbeitsplätze, Montage-Assistenzsysteme oder ein umfassenderes Predictive Maintenance gehen.

Bildergalerie

  • Mitarbeiterinnen bekommen die nächsten Arbeitsschritte per RFID direkt vom Objekt übermittelt.

    Bild: Fujitsu

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