EPP Europe: Potenziale freisetzen durch intelligente Planung

Für eine effiziente Fertigung und termingerechte Lieferung ist es entscheidend, die Prioritäten aus Aufträgen, Kundenvorgaben und Ressourcen mit den praktischen Anforderungen der SMT-Linien in Einklang zu bringen. In der Praxis hat sich hierfür ein zweistufiges System bewährt, das mit WORKS Planning und WORKS Logistics aus der WORKS Software Suite von ASMPT perfekt umgesetzt wird.

Eine termingerechte und wirtschaftliche SMT-Fertigung wird im hochkompetitiven Umfeld der Branche zu einer immer größeren Herausforderung. Waren beispielsweise Liefertermine innerhalb einer Woche noch vor einiger Zeit üblich, so verlangen anspruchsvolle Kunden heute immer häufiger eine taggenaue Termintreue - und das bei einer Vielzahl unterschiedlicher Produkte in kleinen Losgrößen. Dies erfordert höchste Flexibilität bei gleichzeitig maximaler Effizienz, denn auch der Kostendruck nimmt stetig zu.

Die Fertigungsplanung – eine hochkomplexe Aufgabe
Mehr denn je ist daher eine intelligente und vernetzte Fertigungsplanung erfolgskritisch. Diese muss aber nicht nur die Kundenanforderungen, sondern auch die Gegebenheiten an der Linie berücksichtigen. Ziel ist eine maximale Auslastung der vorhandenen Fertigungskapazitäten bei möglichst wenigen Produktionsunterbrechungen und Umrüstungen.
Spätestens hier wird die Planung zu einer hochkomplexen Optimierungsaufgabe, bei der die Reihenfolge der Auftragsbearbeitung eine entscheidende Rolle spielt. Allein der Wechsel zwischen bleihaltigem und bleifreiem Lot bedeutet beispielsweise aufgrund der unterschiedlichen Schmelzpunkte eine Produktionsunterbrechung von jeweils bis zu 30 Minuten. So lange dauert es nämlich, bis der Reflowofen aufgeheizt bzw. abgekühlt ist. Es ist daher sinnvoll, Aufträge mit gleichem Lot auf einer Linie nacheinander abzuarbeiten. Dabei ist jedoch zu beachten, dass bei einigen Losen eine Röntgenkontrolle für Ball Grid Arrays erforderlich ist. Wieder andere verwenden Odd Shape Components (OSCs), für die der Bestückkopf TWIN eingesetzt werden muss. Diese Sonderausstattungen sind jedoch nicht auf jeder Linie verfügbar.
Dieses noch relativ einfache Beispiel mit nur drei Einflussfaktoren zeigt bereits das Hauptproblem: Die einzelnen Anforderungen überschneiden und beeinflussen sich gegenseitig. Hinzu kommen zum Beispiel noch Linienfreigaben für bestimmte Produkte und viele weitere Einflussfaktoren. In der Praxis ergibt sich daraus schnell eine hochkomplexe, mehrdimensionale Matrix mit unzähligen möglichen Varianten, von denen nur eine die optimale Lösung darstellt.

Erfolg ist oft stark von einzelnen Fachkräften abhängig
In vielen Fertigungen, die die Planung weitgehend manuell durchführen, hängt die Qualität der Arbeitsvorbereitung heute noch stark von einzelnen Mitarbeitenden ab. Dabei handelt es sich meist um langjährig erfahrene Fachkräfte, die die Produkte und Kunden bereits sehr gut kennen. Denn es braucht viel Know-how und Erfahrung, um Kunden- und Produktionsanforderungen unter einen Hut zu bringen. Die manuelle Planung ist daher grundsätzlich von einzelnen Mitarbeitenden abhängig. Gerade an internationalen Standorten wird dies oft zum Problem, da die Bindung an das Unternehmen dort weit weniger stark ausgeprägt ist als hierzulande. Verlässt ein qualifizierter Planer das Unternehmen, führt dies nicht selten zu einem Know-how-Verlust, der sich auf die gesamte Produktion auswirken kann. Der generell sehr begrenzte Fachkräftemarkt macht es überdies generell sehr schwierig, die freigewordene Stelle neu zu besetzen.

Die Planungssoftware von Praktikern für Praktiker entwickelt
Aber auch erfahrene und langjährige Mitarbeitende können heute nicht mehr die gesamte Prozessmatrix überblicken. Dies gilt insbesondere bei der Einführung neuer Produkte. Da liegt es nahe, den Planungsprozess zu automatisieren. Doch das ist in der Praxis leichter gesagt als getan. Wer ein entsprechendes Produkt entwickeln will, muss die Gegebenheiten und Prozesse der modernen SMT-Fertigung sehr genau kennen und genügend Freiheitsgrade berücksichtigen. Denn heute gleicht keine Fertigung mehr der anderen. Reine Softwareentwickler scheitern daher oft an dieser Problematik, weil ihnen die nötige Erfahrung fehlt. 
Nicht so bei ASMPT: Der renommierte Global Player bildet mit seinem Produktportfolio nahezu den gesamten SMT-Fertigungsprozess ab und kennt nicht zuletzt aufgrund seiner sehr engen Kundenbindung die Herausforderungen an der Linie sehr genau. Der Markt- und Technologieführer entschied sich nach präziser Definition des Pflichtenheftes für ein zweistufiges Planungskonzept und realisierte es im Workflow Planning aus der WORKS Software Suite.

Der Workflow – Grob- und Feinplanung
WORKS Planning bringt die Anforderungen der Kunden und der Fertigung elegant in Einklang. Am Anfang steht immer eine Grobplanung, die drei bis fünf Tage vor dem eigentlichen Produktionsbeginn startet. Dazu werden zunächst die Auftragsdaten aus dem ERP-System importiert. Die Grobplanung übernimmt die hier definierten Prioritäten, indem sie die daraus resultierenden Aufträge in genau dieser Reihenfolge berücksichtigt. Dabei wird zunächst rückwärts vom zugesagten Liefertermin geplant. Kann der Liefertermin aufgrund bereits belegter Ressourcen nicht eingehalten werden, wird automatisch nach alternativen freien und freigegebenen Ressourcen gesucht und vorwärts geplant. Dabei steht die maximale Rüsteffizienz im Vordergrund. Die Grobplanung orientiert sich jedoch zunächst ausschließlich am Kundenbedarf.
Aus Sicht der Fertigung ist diese rein kundenorientierte Planung jedoch nicht immer umsetzbar, da aufgrund eventuell auftretender Materialengpässe oder spezifischer Verfügbarkeit von Ressourcen kurzfristig Änderungen in der Produktionsreihgenfolge erforderlich werden. Genau hier setzt die Feinplanung an, die etwa 1 – 2 Schichten vor Fertigungsbeginn beginnt: Hier werden die Fertigungsaufträge final den zugewiesenen Linien vorgegeben und die entsprechenden Prozesse wie Auslagern und Rüsten terminlich so eingeplant, dass ein pünktlicher Start der nächsten Produktionsscheibe gewährleistet wird. Die Applikation WORKS Logistics ermittelt eine Planungslösung, die Produktions- und Terminvorgaben optimal miteinander verknüpft und so das vorhandene Fertigungsequipment bestmöglich auslastet. Fertiggestellte Aufträge können dann sogar automatisch an das ERP-System zurückgemeldet werden.
Die intelligente Fertigung als übergeordnetes Konzept
Dass das alles so reibungslos funktioniert, liegt an dem ganzheitlichen und datengetriebenen Konzept der intelligenten Fertigung von ASMPT. Wichtigstes Prinzip dabei ist die linien- und fertigungsübergreifende Datenanalyse und -nutzung: Alle in der Fertigung anfallenden Informationen werden gesammelt, aufbereitet und über standardisierte Schnittstellen verknüpft, um sie dann für verschiedene Anwendungen zielgenau zu nutzen – zur Qualitätssicherung, zur Fehleranalyse, für einen effektiven Personaleinsatz, für eine reibungslose Materialflusssteuerung oder eben für optimale Prozesse – wie zum Beispiel in der Planung.
ASMPT hat die komplexe Planungsfunktionalität unter einer sehr einfach zu bedienenden, ergonomischen Benutzeroberfläche integriert, mit der auch Neueinsteiger schnell zu optimalen Ergebnissen kommen. Damit wurde ein wichtiges Ziel erreicht: Mit WORKS Planning und WORKS Logistics wird die Planung weitestgehend personenunabhängig und kann somit sehr einfach auf neue Standorte hochskaliert werden. Die Implementierung erfolgt in der Regel sehr schnell und problemlos. Sollten sich dabei Lücken im Funktionsumfang ergeben, können diese vom ASMPT Team durch Softwareerweiterungen schnell geschlossen werden.

Die Vorteile – schneller, effizienter, einfacher
„In der Praxis zeigen sich die Vorteile des neuen Systems schnell. Die Software unterstützt den Planer optimal bei der bedarfsgerechten Zuordnung und Bündelung von Aufträgen, zum Beispiel in Familienrüstungen. Durch den automatisierten Workflow können deutlich mehr Kombinationen in wesentlich kürzerer Zeit simuliert und analysiert werden. Nicht selten sind Elektronikfertiger erstaunt, welche ungenutzten Potenziale noch in ihren Anlagen schlummern“, berichtet Mathias Heinz, Product Manager bei ASMPT.
Geht man davon aus, dass in einer modernen SMT-Fertigung jede Linie fünf- bis sechsmal am Tag komplett umgerüstet werden muss, wird schnell deutlich, wie viel Zeit allein durch die Berücksichtigung der Prozessattribute bleifreies oder bleihaltiges Lot bzw. Klebeprofil eingespart werden kann. Praxiserfahrungen zeigen, dass die Anzahl der Rüstvorgänge um zwanzig Prozent und mehr reduziert werden kann. Allein durch eine sorgfältige datengestützte Planung lässt sich also so mancher zusätzliche Auftrag unterbringen, ohne dass dafür in neue Hardware investiert werden muss.
Deutliche Einsparungen ergeben sich auch im Personalbereich: War früher die Planung von 150 bis 200 Aufträgen pro Woche ein Vollzeitjob, kann sich der Verantwortliche dank WORKS Planning nun auch anderen Aufgaben widmen. Nicht zuletzt verbessert sich durch die genauere Planung die Termintreue, wovon auch die nachfolgenden Stationen profitieren. 
„Mit WORKS Planning hebt ASMPT die elektronische Planung auf ein völlig neues Niveau. Erstmals ist es mit dieser Software gelungen, den komplexen Planungsprozess der SMT-Fertigung abzubilden und zu optimieren. Oder vereinfacht ausdrückt: ‚WORKS Planning macht das Leben unserer Kunden deutlich einfacher!‘“, resümiert Heinz.