Integrierte Qualitätssicherung in der Metallumformung

Dass integrierte Manufacturing Execution Systeme (MES) insbesondere für Zulieferer der Automobilindustrie von großer Bedeutung sind, zeigt der Einsatz des MES HYDRA von MPDV bei Heinrich Huhn GmbH+Co. KG.

Das Traditionsunternehmen HEINRICH HUHN GmbH+Co. KG ist in der Region Südwestfalen beheimatet und in der Welt der Metallumformung zu Hause. Seit mehr als 100 Jahren hat es den Ruf, verlässlicher, ehrlicher und authentischer Partner zu sein. Dabei hat das familiengeführte Unternehmen den Wandel vom metallverarbeitenden Unternehmen zu einem führenden Hersteller von Metallformteilen und komplexen Baugruppen primär für die Automobilindustrie erfolgreich durchlaufen.

Auf der Grundlage einer großen Bandbreite unterschiedlicher Fertigungsverfahren ist der Metallverarbeiter ständig auf der Suche nach innovativen Lösungen. Von der Entwicklung bis zur Serienproduktion wird die gesamte Prozesskette abgebildet. Aktuell beschäftigt Heinrich Huhn über 450 gut ausgebildete Mitarbeiter an zwei Standorten in Deutschland und der Slowakei.

MES HYDRA bei Heinrich Huhn

Für die effiziente Herstellung von anspruchsvollen Metallformteilen suchte Heinrich Huhn bereits im Jahr 2004 nach einem geeigneten Manufacturing Execution System (MES), um die in die Jahre gekommene Software zur Erfassung von Betriebs- und Maschinendaten (BDE und MDE) abzulösen. Damit sollte sowohl die Transparenz im Shopfloor als auch die notwendigerweise hohe Qualität sichergestellt werden. Die damalige Entscheidung für das MES HYDRA von MPDV begründete sich auf dem umfangreichen Funktionsangebot sowie der Möglichkeit, einerseits auf einen breiten Software-Standard zuzugreifen aber andererseits flexibel eigene Anpassungen vorzunehmen. Zwischenzeitlich wurden rund 20 Transferpressen, Stanzautomaten sowie Montage- und Schweißanlagen mittels Schnittstelle an HYDRA angekoppelt.

Im Jahr 2012 entschied sich Heinrich Huhn dafür, das bisher genutzte System für Qualitätssicherung (CAQ) ebenfalls abzulösen und die Funktionen in HYDRA zu integrieren. Dabei stand der Konsolidierungsgedanke im Vordergrund: Die Bedienung für die Mitarbeiter im Shopfloor bzw. im Qualitätsbereich sollte vereinfacht werden, ohne zusätzliche Hardware für ein separates CAQ-System beschaffen zu müssen.

Vorteile der integrierten Qualitätssicherung

Die Integration von CAQ in das MES, welches auch Maschinen und Aufträge verwaltet bzw. überwacht, bringt Heinrich Huhn zudem den Vorteil, dass die Prüfungen immer gemäß der festgelegten Fälligkeit durchgeführt werden – und das ohne, dass sich die Mitarbeiter explizit um die Fälligkeit kümmern müssen.

Um eine redundante Datenhaltung zu vermeiden, wurde eine standardisierte Schnittstelle zwischen dem überlagerten ERP-System von SAP und dem MES HYDRA eingerichtet. Darüber werden sowohl Stammdaten als auch Aufträge an HYDRA übermittelt. In der Gegenrichtung werden erfasste Betriebs- und Maschinendaten und Verwendungsentscheide an SAP zurückgemeldet.

Fertigungsprüfung mit HYDRA

Im HYDRA-Modul Fertigungsprüfung legt der Qualitätsplaner zusammen mit dem Entwickler für jeden zu fertigenden Artikeltyp fest, welche Merkmale geprüft werden müssen und zu welchen Ereignissen bzw. in welchen Intervallen Prüfungen stattfinden sollen. In der Regel findet bei Heinrich Huhn am Anfang eines Arbeitsgangs eine Freigabeprüfung statt, außerdem nach jedem Wechsel des Eingangsmaterials. Sowohl die artikeltypspezifischen Merkmale als auch deren Prüffälligkeit werden im Prüfplan hinterlegt. Dabei orientiert sich der Prüfplan am Fertigungsablauf.

So zeigt HYDRA beim Anmelden des entsprechenden Arbeitsgangs auch fällige Prüfungen am Shopfloor Terminal an. Auch nach definierten Störungen der Maschine ist eine Prüfung fällig. Diese wird durch den Wechsel des Maschinenstatus auf „Produktion“ ausgelöst. An Montageanlagen und insbesondere bei größeren Stückzahlen orientiert sich die Prüffälligkeit auch an der bisher gefertigten Menge, die HYDRA automatisch aus den erfassten Maschinentakten berechnet.

Heinrich Huhn unterscheidet grundsätzlich zwei Arten von Qualitätsprüfungen: die einfache Werkerselbstprüfung direkt an der Maschine und die aufwendige Vermessung des Prüflings in einer 3D-Messmaschine. Prüfungen direkt an der Maschine werden vom angemeldeten Maschinenführer selbst durchgeführt – beispielsweise überprüft dieser den Durchmesser einer Bohrung oder prüft das Bauteil mit Hilfe einer Lehre. Die dabei erfassten Messwerte trägt der Werker im HYDRA Shopfloor Client ein.

Für aufwendigere Vermessungen erstellt HYDRA zur Prüffälligkeit lediglich einen Prüfpunkt im Shopfloor und veranlasst, dass eine Probe gezogen wird. Mit der generierten Probe-ID wird das betreffende Werkstück gekennzeichnet und an das Qualitätslabor weitergeleitet. Dort kann anhand der ID der zugehörige Prüfpunkt aufgerufen werden, um die anstehende Prüfung zu starten. Hierfür sind DEA 3D-Messmaschinen von Hexagon an HYDRA gekoppelt und liefern die erfassten Messergebnisse direkt als Protokoll für die spätere Auswertung der einzelnen Messwerte in HYDRA.

Dank der flexiblen Prüfplanung in HYDRA können sowohl unterschiedliche Merkmale als auch verschiedene Prüffälligkeiten konfiguriert werden. Beispielsweise wird an Montageanlagen alle 4000 Stück eine Werkerselbstprüfung fällig und alle 8000 Stück eine Probe für das Qualitätslabor gezogen.

Um sämtliche Prüfmittel und Messmaschinen zu überwachen und regelmäßig zu kalibrieren, nutzt Heinrich Huhn die in HYDRA integrierte Prüfmittelverwaltung.

HYDRA im Wareneingang

Im Wareneingang wird das ankommende Rohmaterial – meist Coils aus Aluminium oder Stahl – mit SAP erfasst. Dabei wird über eine Schnittstelle auch HYDRA über den Warenzugang informiert. Dies löst in HYDRA die Fälligkeit einer Wareneingangsprüfung aus. Hier werden sowohl einfache Prüfungen vor Ort durchgeführt als auch eine Probe ins Qualitätslabor geschickt. Hierbei wird sowohl die Materialcharge als auch die eindeutige Proben-ID auf dem Prüfling vermerkt. Die Abarbeitung der Prüfungen im Qualitätslabor verlaufen äquivalent zur Fertigungsprüfung.

Um Ressourcen im Wareneingang zu sparen, setzt Heinrich Huhn auf eine branchentypische Dynamisierung der Prüfschärfe. Hierfür werden sowohl die im Wareneingang selbst erfassten Messergebnisse als auch die Ergebnisse des zentralen Qualitätslabors berücksichtigt. Sind mehrere Teile nacheinander in Ordnung, wird die Prüfschärfe gesenkt. Beispielsweise wird der Prüfumfang erhöht, was sich einerseits in mehr Prüfmerkmalen als auch in einer größeren Stichprobe auswirken kann. Sobald jedoch ein Fehler auftritt, wird automatisch wieder zur normalen Prüfschärfe gewechselt. Treten weitere Fehler auf, wird die Prüfschärfe erhöht.

Dokumente und Auswertungen

Während der Prüfungen greifen insbesondere die Mitarbeiter des Qualitätslabors sowohl auf Dokumente wie Prüfanweisungen, vorliegende Mängelreporte und Zeichnungen als auch auf die von HYDRA online zur Verfügung gestellten Regelkarten zu. Dafür können Dokumente aller Art direkt mit Prüfpunkten und zu prüfenden Merkmalen verknüpft werden. Eine Besonderheit bei Heinrich Huhn besteht in der Erstellung von Prüfzertifikaten, auf denen sowohl die konkreten Messergebnisse als auch über einen definierten Zeitraum erfasste Minimal- und Maximalwerte aufgeführt sind. Diese Daten stehen ebenfalls in HYDRA zur Verfügung, was eine automatisierte Reportgenerierung möglich macht.

Ein Teil der erfassten Daten werden mittels Standardexportschnittstelle auch an das externe Analyse-Tool qs-STAT übermittelt und dort weiter ausgewertet.

Aktualisierung und Ausblick

Im Jahr 2016 führte Heinrich Huhn in nur zwei Monaten einen Versionswechsel auf HYDRA 8 durch. Insbesondere der hohe Anteil an Eigenleistung sowie ein konsequentes Konzept für die Schulung ausgewählter Multiplikatoren machte diesen schnellen und größtenteils reibungslosen Übergang zum aktuellen Softwarestand möglich.

Jürgen Schneiter, Leiter IT bei Heinrich Huhn, ist zufrieden:

„Mit HYDRA können wir alle unsere Herausforderungen bezüglich Transparenz und Qualität mit einem System meistern.“

Dominik Wigger, Qualitätsplanung bei Heinrich Huhn, ergänzt:

„Die Flexibilität, den breiten Softwarestandard auf einfache Weise zu individualisieren, ist uns sehr wichtig.“

Zudem erweitert Heinrich Huhn den Umfang seiner HYDRA-Installation aktuell um das integrierte Reklamationsmanagement. Damit soll die direkte Abwicklung von internen und externen Lieferanten vereinfacht und automatisiert werden. Auch die Einführung des HYDRA-Moduls Material- und Produktionslogistik (MPL) ist im Gespräch. Damit soll der interne Materialfluss besser überwacht und gesteuert werden.

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