• Industrie 4.0 "VERTRAULICH" Weber Johann VV & V SGF

Industrie 4.0 • "VERTRAULICH"
Weber Johann VV & V SGF - Elektronik Fa. Zollner Elektronik AG
Industrie 4.0 • "VERTRAULICH"
Weber Johann VV & V SGF - Elektronik Fa. Zollner Elektronik AG
Agenda
Industrie 4.0 ‐ Herausforderungen und Chancen in der Elektronikproduktion
• Tägliche Herausforderungen & Chancen
• Industrielle Revolution
• Detailbeispiele Industrie 4.0 in der Elektronikproduktion
• Effizienzsteigerung & Risikominimierung durch Gesamtheitliche Traceability
• Digitale Fabrik
Industrie 4.0 • "VERTRAULICH"
Weber Johann VV & V SGF - Elektronik Fa. Zollner Elektronik AG
Um Spuren zu hinterlassen, muss man eigene Wege gehen.
„Industrie 4.0“
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Warum Industrie 4.0
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Tägliche Herausforderungen
• Steigerung der Flexibilität
• Reduzierung von Stückzahlen auf Grund zunehmender Produktindividualisierung (Variantenvielfalt)
• Preisrückgang und Kostendruck
• Verkürzte Produktlebenszyklen, dadurch ein schnellerer Return‐on‐Investment nötig
• Knapper werdende Ressourcen und hohe Energiekosten
• …
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Tägliche Chancen
• Erfüllung der Marktforderungen
• Erfüllung der Kundenforderungen
• Zufriedene & begeisterte Kunden und Partner
• Langfristige und nachhaltige Partnerschaft
• Neue Aufträge
• Unternehmenswertsteigerung
•…
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Speicherprogrammier‐
bare Steuerungen (SPS) 1969
Cyber –Physical Systems“
3. Industrielle Revolution Fließband 1870
Mechanischer Webstuhl 1784
4. Industrielle Revolution „Basis „Einsatz von Elektronik und IT“
2. Industrielle Revolution „Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion“
1. Industrielle Revolution „Einführung mechanischer Produktionsanlagen mithilfe von Wasser und Dampf“
1780
1870
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1960
2014
Weber Johann VV & V SGF - Elektronik Fa. Zollner Elektronik AG
Steigerung der Komplexität
Industrielle Revolutionen
Industrie 4.0 eine Vision !
 Industrie 4.0 ist ein Zukunftsbild der industriellen
Produktion aus der Perspektive des Jahres 2025
 Das Internet der Dinge verbindet die physische und digitale
Welt – Anlagen, Maschinen und einzelne Werkstücke
tauschen kontinuierlich digitale Informationen aus.
 Sämtliche Produktions- und Logistikprozesse werden
digital vernetzt und integriert.
 Virtuelle und reale Welt verschmelzen.
 Prozesse werden über große Entfernungen in Echtzeit
koordiniert.
 Aus den gigantischen Datenmengen werden neue
Geschäftsmodelle abgeleitet ( „big data“ ).
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Industrie 4.0 Produktion !
• Das zu fertigende Produkt besitzt alle
erforderlichen Informationen über
seine Produktionsanforderungen, entscheidend ist „Unikats Kennzeichnung“
• Vernetzte Produktionseinrichtungen
organisieren sich unter Berücksichtigung
aller Ressourcen entlang der gesamten
Wertschöpfungskette selbst.
• Produktionsablauf wird auf Basis der aktuellen Situation
flexibel entschieden.
• Individuelle Produkte werden so zum Preis der
Massenproduktion gefertigt.
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Industrie 4.0 Gemeinschaftsprojekt der Verbände
Start: April 2013 auf der Hannover Messe
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Industrie 4.0 ROADMAP
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http://www.dke.de/de/std/
Seiten/Industrie40.aspx
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P l a n u n g
ERP (Enterprise – Resource ‐
Planning)
Unternehmensebene
MES
(Manufacturing
Execution
System)
Betriebsleit‐
ebene
Prozess‐
und Steuer‐
Ungsleit‐
ebene Trace,
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R ü c k m e l d u n g
Industrie 4.0 „Kommunikation“
EDI Pool 4 Tool …
Cloud ?
Anbindung von weiteren Unter‐
nehmensbereichen (Controlling, Vertrieb, Einkauf, FiBu, … etc.) Produktionsprogramm‐
planung, Kundenaufträge
Maschinenbelegung, Personaleinsatzplan, Berichte, Kennzahlen: Produktion, Auftrags‐
status, Material, Qualität, Prozess, etc. Steuerungspara‐
meter, Bedienen & Beobachtung, Qualitäts‐ & Prozessdaten
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Industrie 4.0 „Kennzeichnung“
Eindeutige Kennzeichnung (RFID, Barcode, DMC;)
von Material & Hilfsstoffen sowie Produkten
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Industrie 4.0 „Ein- und Auslagerung“
Das vollautomatische SMT- Lager
kann nun ein durchgängig
transparentes und effizientes
Materialhandling für alle SMTBauelemente gewährleisten.
Das vollautomatische Lager
übernimmt die optimierten
Rüstungen und stellt das SMTMaterial in sehr kurzer Zeit zur
Verfügung, z.B. tischweise und
in der vorgegebenen
Reihenfolge.
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Industrie 4.0 „C-Teile Management“
Jeder Behälter steht auf einer Waage, wo die Menge über den
täglichen Wiegeprozess (IT-Vernetzung) festgestellt wird
und die Nachlieferungen durch den Lieferanten selbst
gesteuert wird. Der Verbrauch erfolgt über eine
Sammelrechnung.
„Lieferantenselbststeuerung“
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ERP
EDI Pool 4 Tool …
Industrie 4.0 „Kommunikation“
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Die Definition der Schnittstellen für die • Maschinen
• Anlagen
• Etc.
wurden im ZVEI – Leitfaden Traceability festgelegt.
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Industrie 4.0 „Kennzeichnung der Leiterplatte“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Kennzeichnung:
• Strich Code
• Data Matrix Code
• RFID
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Industrie 4.0 „Kennzeichnung der Leiterplatte“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Kennzeichnung:
• Strich Code
• Data Matrix Code
• RFID
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Industrie 4.0 „Kennzeichnung der Leiterplatte“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
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Industrie 4.0 “Lotpastendruck“ & „Closed loop“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Überprüfung vom Lotpastendruck
Der Lotpastendruck
ist die Basis für gute Qualität.
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Industrie 4.0 “Lotpastendruck“ & „Closed loop“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Überprüfung vom Lotpastendruck
Der Lotpastendruck
ist die Basis für gute Qualität.
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Industrie 4.0 „Closed loop“
Definition:
Das Regeln, die Regelung ist ein Vorgang, bei dem eine
Größe, die zu Regelnde Größe (Regelgröße), fortlaufend
erfasst, mit einer anderen Größe, der Führungsgröße,
verglichen und, abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs,
im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße
beeinflusst wird. Der sich dabei ergebende Wirkungsablauf
findet in einem geschlossenen Kreis, dem Regelkreis, statt.
(Quelle: DIN 19226)
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Industrie 4.0 „Closed loop“
Positionierung
Vorteile:
• Schnelles und genaues Einrichten der
Schablonenposition am Drucker
• Ständige Korrektur der Schablonenposition
unabhängig von Chargen und anderen Einflüssen
• Versatz am Schablonendrucker und somit
Stillstandzeiten am Lotpasteninspektionssystem
sinken
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Industrie 4.0 „Closed loop“
Reinigung
Vorteile:
• Überwachen der Verschmutzung der Schablone
 Reinigen nach Bedarf
• Einsparung von Produktionshilfsmitteln
(Reinigungsflüssigkeit und –papier)
• Erhöhung des Durchsatzes
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Industrie 4.0 „Bestückungsprozess“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Bestückung der Bauelemente
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Industrie 4.0 „Bestückungsprozess“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Bestückung der Bauelemente
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Industrie 4.0 „Reflow - Lötprozess“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Lötung der Bauelemente
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Industrie 4.0 „Reflow - Lötprozess“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Lötung der Bauelemente
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Industrie 4.0 „AOI - AXI“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Autom. Optischer Test
Röntgeninspektionstest
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Industrie 4.0 „AOI - AXI“
ERP
MES
Prozess ‐ &
Steuerungsleitebne
Autom. Optischer Test
Röntgeninspektionstest
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Warum Gesamtheitliche Traceability
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Warum Gesamtheitliche Traceability
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Warum Gesamtheitliche Traceability
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Gesamtheitliche Traceability
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Voraussetzungen für Gesamtheitliche Traceability
› Gemeinsame Herausforderungen
› Lückenlose Rückverfolgung
› Eindeutige Kennzeichnung
Informationsprozess
Lieferant
Hersteller
Distributor
…
Produktion
EMS
OEM
…
Kunde /
Kunde vom
Kunden
…
Produktentstehungsprozess
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Voraussetzungen für Gesamtheitliche Traceability
Material
……
Reparaturdaten
Testsysteme
Hilfs- &
Betriebsstoffe
Traceability
System
Produktionsanlagen
Handarbeitsplätze
Raumtemperatur / Luftfeuchte
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Voraussetzungen für Gesamtheitliche Traceability
Eindeutige Kennzeichnung
(RFID, Barcode, DMC;)
von Material & Hilfsstoffen sowie Produkten
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Gesamtheitliche Traceability
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Risikominimierung durch Gesamtheitliche Traceability
Einfluss von Traceability – Systemen auf
Rückversicherungen.
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Risikominimierung durch Gesamtheitliche Traceability
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Gesamtheitliche Traceability
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Effizienzsteigerung / Qualitätssteigerung
Transparente Prozesse und fundierte Ursachenforschung
›
›
›
›
›
Materialqualität
Prozessqualität / Prozessfähigkeit
Prozessverriegelung
Steigerung OEE (Overall Equipment Effectivness) GAE (Gesamt Anlagen Effektivität)
Steigerung der Robustheit / Synergien „DFM, DFT, DTC, DFx, …“
Lotpastendruck:
 Lotpastenbedeckung 2D und 3D
 Rakelgeschwindigkeit
SMD Bestückung:
 Anzahl verworfener Bauteile
 Maschine, Modul, Bucht und Abholposition
Reflowlöten:
 Temperaturen der einzelnen Zonen
 Bandgeschwindigkeit
 Atmosphäre (Restsauerstoffgehalt)
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Bezogen auf jede einzelne Leiterplatte
(Seriennummer)
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Gesamtheitliche Traceability
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Differenzierung durch Traceability
Gesamtheitliche Traceability ein Differenzierungsfaktor
› Der ZVEI – Leitfaden „Identifikation und Traceability in der
Elektro- und Elektronikindustrie“ als Wegweiser
› Transparente Prozesse (kpl. SCM)
› Material- und Prozessdatenspeicherung
› Gezielte Maßnahmen, Analysen, Ursachenforschung
› Risikominimierung
› Steigerung der Effizienz
› Steigerung der Produktqualität
› Steigerung der Prozessfähigkeit
› KVP bezugnehmend auf DFM, DFT, DTC, DFx
› Prozesse beherrschen / Produkt- & Prozessfähigkeit steigern
› Vertrauen schaffen
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Gesamtheitliche Traceability
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Industrie 4.0 & Traceability
Eine Herausforderung & Chance für die EMS - Industrie
› Bedarfsorientierte Produktion
› Webfähige / Kommunikationsfähige IT-Systeme
› Hohe Flexibilität, Effizienz und Qualität in der kpl. SCM
› Mengen- sowie Produkt- und Variantenvielfalt
› Der Markt ist der Taktgeber
› Werkzeuge z.B. Digitale Fabrik / Simulationen
› Vernetzung der gesamten Prozesskette
› Gesamtheitliche Traceability sowie Transparente Prozesse (MES
Manufactoring Execution Systeme)
› RFID, Barcode, DMC, für jedes Material, Hilfs- und
Betriebsstoffe, Produkte
› Webfähige Kommunikationstechnologien
› Schnittstellen zu den Anlagen / Maschinen
› Flexible Steuerungsmöglichkeiten (Prozesse, Produktion,
Anlagen, Maschinen, Umrüstkonzepte,)
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Gesamtheitliche Traceability
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Normenforderung (Gesamtheitliche Traceability)
Bei welchen Normen / Zertifizierungen ist die
Rückverfolgbarkeit gefordert ?
› DIN EN ISO 9001
[Branchen unabhängig]
› ISO / TS 16949
[Automotiv]
› EN 9100
[Luftfahrt]
› EN ISO 13485
[Medizin]
› QSR 21 CFR Part 820 [FDA] - [Medizin]
› IRIS
[Bahn]
›…
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Gesamtheitliche Traceability
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Wichtigkeit des Leitfadens „Traceability“
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Wichtigkeit des Leitfadens „Traceability“
Nutzen und Vorteile des ZVEI‐
Traceability‐Konzepts im Überblick: • Transparenz über Kosten und Prozesse
• Prozessoptimierung im Unternehmen
• Steigerung der Gesamteffektivität
• Einheitlicher Datenstandard
• Prozessübergreifende standardisierte XML‐Schnittstelle
• Kostenreduzierung
• Risikominimierung
• Qualitätsoptimierung
• Vermeidung von Imageschäden
• Erschließung neuer Kunden und Märkte
Aktuelle Informationen: www.zvei‐traceability.de
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Digitale Fabrik
• Prozess – Designer
•
•
•
•
•
•
•
Produktdaten Visualisierung
Prozess ‐ Schritte definieren Prozess ‐ Schritte strukturieren
Prozess ‐ Zeiten analysieren „MTM“
Prozesse ‐ Austakten „Simulation“
Arbeitsplatzgestaltung „Layout“ (Linien / Produktionsinseln / etc.)
Fabrikplanung / Werksplanung
• Prozess – Simulation
• 3‐D Einbau
• Arbeitsplatzergonomie
• Plant – Simulation
• Dynamischer Materialfluss
• Wertstromdesign
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Digitale Fabrik
Herausforder- Planungsaufgaben Vorteile des Kunden
ungen der Märkte unterstützt lösen ✔ Verbesserung der
!
Kostendruck
!
Verkürzung des
Wirtschaftlichkeit
Kundentaktberechnung
Prozessplanung
Produktlebenszyklus
!
Variantenvielfalt
!
Verkürzte Zeit bis zum
Produktionsstart
!
Flexibilisierung
!
Individualisierung
✔
Planungsqualität
✔
Verkürzung der Zeit bis zur
Produkteinführung
MTM-Zeitermittlung
Linienaustaktung
Verbesserung der
✔
Transparenz der Kommunikation
✔
Kompetenz des
Wissensmanagement
Materialflusssimulation
✔
Alternative Planungskonzepte
bewerten
3D-Layoutplanung
✔
Stabiler Produktionsanlauf durch
validierte Planungsergebnisse
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Digitale Fabrik
Planungsqualität
CAD / BOM
Planungswerkzeuge der Digitalen Fabrik
LEGENDE:
 Konstruktion  Prozessplanung
 Stücklisten
 MTM
 FEM
 Ressourcenplanung
 Thermosimulation
 Standardbibliotheken
…
 Änderungsmanagement
 3D-Layout
 Linienaustaktung
 Ergomomie
 Arbeitsplatzgestaltung
 Dynamische
Materialflusssimulation
statisch
 Szenarienbetrachtung
Informationsrückfluss
 Überprüfung der
stat. Planung
dynamisch
Produktionsprozess–Planung
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Aufgaben in der
Planungsphase
…
 …
Produktplanung
Planungsqualität
der Produktion
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Produktion
Digitale Fabrik
MTM
Digital Mock Up
Prozessplanung
Linienaustaktung
3D-Layoutplanung
Digitale Fabrik –
Tools
Simulation
Ergonomie
Behälterplanung
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Logistikplanung
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Digitale Fabrik - Prozessplanung
• Produktdaten stehen in der Digitalen
Fabrik zur Verfügung
• Definition der nötigen Prozessschritte anhand der vorhandenen
Konstruktionsdaten
• Erstellung eines softwareunterstützten
Montagevorranggraphen
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Digitale Fabrik - Prozessplanung
•
Produktdaten stehen in der Digitalen Fabrik
zur Verfügung
• Definition der nötigen Prozessschritte anhand
der vorhandenen Konstruktionsdaten
• Erstellung eines softwareunterstützten
Montagevorranggraphen
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Digitale Fabrik - Prozessplanung
Prozessplanung
Mittels MTM-Analysen kann der nötige manuelle Arbeitsinhalt, abhängig von der
gewählten Ausführungsmethode, ermittelt werden.
Die ermittelten Zeiten können mit den Prozessschritten, den Produktdaten, sowie den
benötigten Ressourcen, die zum Ausführen der Tätigkeit nötig sind, verknüpft werden.
Produkt
„was“
Prozess
Ressource
Verbindung
„wie“
„womit“
▪ Vorteile
▪ Standardisierter Planungsprozess
▪ Aufbau und Einsatz von Prozessbausteinbibliotheken
▪ Überblick über benötigte Ressourcen und deren Auslastungen
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Digitale Fabrik - Prozessplanung
Prozessplanung
▪ Beschreibung der nötigen
Tätigkeiten
▪ Ermittlung der Montagezeiten
mit MTM
Linienplanung
▪ Erarbeiten von verschiedenen Fertigungsszenarien
▪ Arbeitsverteilung
▪ Ermittlung von Ressourcen
(Personal)
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Prozessverbesserung
▪ Ermittlung von Schwachstellen
der geplanten Produktionssysteme
▪ Anwendung verschiedener
Leanwerkzeuge wie KVP, 6Sigma und Wertstromanalyse
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Industrie 4.0 • "VERTRAULICH"
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Industrie 4.0 • "VERTRAULICH"
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Industrie 4.0 • "VERTRAULICH"
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Digitale Fabrik „Pick to light“
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Digitale Fabrik „Pick to light“
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Digitale Fabrik - Ergonomiebetrachtung
▪ Bei der Ergonomieuntersuchung verschiedener Arbeitsplätze können
verschiedene Methoden ausgewählt werden. „Leitmerkmalmethode“
▪ EAWS (MTM) . „OWAS-Methode“
▪ Ergonomische Schwachstellen am Fertigungsequipment kann bereits
vor dem Aufbau des Produktionssystems erkannt und beseitigt werden.
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Digitale Fabrik - Simulation
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Digitale Fabrik – 3 D - Planung
•
Erstellung des Produktionslayouts mit allen nötigen Ressourcen.
•
Ermittlung des Flächenbedarfes, sowie der nötigen
Versorgungsmedien innerhalb der Produktion nach Abschluss der
Prozessplanung möglich.
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Digitale Fabrik – 3 D - Planung
Die Layouts aus der Digitalen Fabrik können über eine
Schnittstelle direkt in AutoCAD überspielt werden und sind
so für die Gebäudeinstandhaltung von großem Vorteil.
Überführung des Layout
von 3D auf 2D
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Digitale Fabrik – 3 D - Planung
In den 2D-Layouts sind alle wichtigen Anschlusswerte und
deren Position eingezeichnet.
Der Gesamtenergiebedarf, sowie alle Versorgungsmedien
können für das Planungsobjekt auf Knopfdruck ermittelt
werden.
Umbauarbeiten können so besser, kostengünstiger und
effizienter geplant werden.
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Digitale Fabrik – 3 D - Planung
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Digitale Fabrik – 3 D - Planung
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Digitale Fabrik – 3 D - Planung
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Digitale Fabrik – Fabrikplanung „Produktion im Sauberraum“
•
• Logistik‐
anbau
Versand •
EOL
•
Endmontage
Modul‐
montage
• Vormontage
 Screenshot „Digitale Fabrik“
•
•
Puffer
 Gesamtlayout
Material‐
 Produktionsfläche ca. 3000 m2
schleuse
 Logistikfläche ca. 800 m2
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•
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•
Personal‐
schleuse
THT‐
Produktion
Externe Einflussfaktoren
• Globalisierung der Entwicklungsressourcen
eines OEM bzgl.
Kommunikation und Datenaustausch
• Erhöhter Kostendruck bei immer kürzeren
Produktlebenszyklen
• Fehlendes Fertigungs-Know-How beim OEM
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Agenda
Industrie 4.0 ‐ Herausforderungen und Chancen in der Elektronikproduktion
• Tägliche Herausforderungen & Chancen
• Industrielle Revolution
• Detailbeispiele Industrie 4.0 in der Elektronikproduktion
• Effizienzsteigerung & Risikominimierung durch Gesamtheitliche Traceability
• Digitale Fabrik
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Industrie 4.0
Industrie 4.0 • "VERTRAULICH"
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Industrie 4.0
Intelligente Prozesse
Intelligente Produkte
Wer kein Ziel hat, für den ist jeder Weg der Richtige.
Nur wer sein Ziel kennt, findet den Weg.
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