Zuverlässigkeit zählt

Klein, kleiner, am kleinsten: In den vergangenen Jahren war das der Trend in der Welt der Benzin- und Dieselmotoren für private PKWs und Liefertransporter. Während die Menschen zwar weiterhin mehr Pferdestärken wollen, werden sie zugleich umweltbewusster – und die Vorschriften für Kraftstoffeffizienz und CO2-Emissionen immer strenger. Um diese widersprüchlichen Anforderungen zu erfüllen, rüstet Mitsubishi Turbolader & Engine Europe (MTEE) viele Benzin- und Dieselmotoren mit Turboladern aus. Das Unternehmen hat eine Montagelinie für fast jeden großen europäischen Autohersteller. Um die tägliche Datenmenge von 5 Terabyte speichern zu können, setzt MTEE auf die Automation PCs und Automation Panel HMIs von B&R.

Als Mitglied der japanischen Mitsubishi Heavy Industries baut Mitsubishi Turbocharger & Engine Europe (MTEE) jährlich rund drei Millionen Turbolader in seinen fünf Werken im niederländischen Standort in Almere. Mit mehr als 750 Mitarbeitern entwickelt, fertigt und testet MTEE Turbolader für nahezu jeden europäischen Automobilhersteller - von Ford, Fiat, BMW und Volkswagen bis hin zu Bentley, Bugatti, Porsche und McLaren.

MTEE betreibt derzeit 31 Montagelinien in Almere, darunter drei Turborotorlinien, drei Kompressorradlinien und zwei vollständig robotergesteuerte Patronenlinien. Jedes Jahr werden zwei bis drei neue Linien hinzugefügt, um mit der Ankunft neuer Modelle von Personenkraftwagen auf dem europäischen Markt Schritt zu halten. "Wir streben bei einer neuen Linie nach möglichst niedrigen Gesamtbetriebskosten und einer Weiterverwendung von bereits bestehender Hardware. Im Rahmen von Lean Manufacturing zielen wir außerdem auf eine möglichst niedrige Ausschussquote ab und prüfen kontinuierlich, ob ein Prozess noch intelligenter gestaltet, beschleunigt oder mit weniger Ausschuss abgewickelt werden kann", sagt Ruben Roodenburg, Teamleiter für Industrieautomatisierung in der Produktionstechnik von Mitsubishi.

Als MTEE im Jahr 2009 das Werk 5 konzipierte, wurden bei der Gestaltung Lean-Manufacturing-Konzepte für die Produktion angewendet. Damit sollten Zykluszeiten verkürzt und Zugangswege optimiert werden. Kurz darauf wurde das Werk 4 auf Grundlage des verbesserten Designs von Fabrik 5 adaptiert. Dieses neue und effizientere Konzept sorgte zudem für ausreichend Platz für neue Aftermarket-Montagelinien.

Zwischen den Logistikzentren und den Montagelinien in den Fabriken 4 und 5 wurde darüber hinaus ein Korridor gebaut. Statt Paletten wie bisher einzeln mit einem Gabelstapler durch das Außengelände transportieren zu müssen, werden diese nun 12-mal pro Tag mit einem Zug direkt vom Logistikzentrum zu den beiden Hallen befördert. Dies stellt eine wesentliche logistische Verbesserung dar.

Die Montagelinien haben eine zentrale Steuerung, während die Turbo-, Kompressorrad- und Kartuschenlinien weiterhin dezentral gesteuert werden. In allen Fällen gibt es drei Betriebsebenen: die MES-, die Betriebs- und die Maschinenebene.

Das gesamte Rezept wird über eine webbasierte Schnittstelle auf MES-Ebene vorbereitet, bevor eine Montagelinie gestartet wird. Anschließend wird auf der operativen Ebene ein Shop-Auftrag mit der Teilenummer zum Rezept angelegt. Sobald der Auftrag bestätigt ist, werden alle Daten automatisch an die Maschinenebene gesendet, so dass sich die Maschinen automatisch anpassen können. Die Rezepte werden etwa zwei- bis dreimal täglich gewechselt.

In der Bedien- und Maschinenebene befinden sich Dutzende von Automatisierungs-PCs. Auf der operativen Ebene laufen auf diesen PCs SCADA-Systeme und die SQL-Datenbank, auf der Maschinenebene werden Funktionstests durchgeführt. "Die Automation PCs von B&R sind auf 95% aller Linien installiert, teilweise in Kombination mit Single-Touch oder Multi-Touch Automation Panels", sagt Wico Reineman, Vertriebsingenieur bei B&R.

Wenn eine Box mit 32, 46 oder 48 Turboladern in einer Linie steht und an das Logistikzentrum geschickt werden kann, werden die Daten für diese Box in eine große Datenbank auf MES-Ebene geschrieben.

"Jeden Tag müssen für jede Montagelinie enorme Datenmengen auf die Festplatte geschrieben werden", erklärt Roodenburg. "Um die Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit zu erfüllen, müssen wir diese Daten auch Jahrzehnte später noch schnell abrufen können. Die bisher eingesetzten PCs waren dieser Aufgabe nicht gewachsen und wir mussten die wertvollen Festplatten alle sechs Monate austauschen."

Ein Kunde riet MTEE, sich die Möglichkeiten des Automation PC von B&R genauer anzusehen. Nachdem MTEE die Spezifikationen überprüft hatte, wurde im Jahr 2011 eine Pilot-Implementierung durchgeführt. Die PCs von B&R meldeten während der Produktion keinen Fehler und verursachten auch keine unnötigen Stillstände - Grund genug für MTEE, einen Wechsel auf B&R vorzunehmen.

"Jeder Automation PC von B&R der bei Mitsubishi eingesetzt ist, verfügt über ein 64-Bit Windows 7 Betriebssystem, entsprechend den Vorgaben des Kunden", so Reineman. "Die Besonderheit sind die eingesetzten hochwertigen Festplatten, die über eine nahezu unendliche Anzahl von Schreiboperationen verfügen. Im Gegensatz zu anderen Festplatten ist die Speicherkapazität unserer Festplatten voll ausgelastet. Da die Daten anders geschrieben werden als bei normalen PC-Systemen, halten unsere Systeme länger und haben eine wesentlich längere mittlere Ausfallzeit (MTBF)".

Das C:-Laufwerk des Automation PC 910 ist eine 60 GB SSD (= Solid State Drive); die SQL-Datenbank befindet sich auf dem D:-Laufwerk. Das gesamte System ist als RAID1-System (= Redundant Array of Independent Disks) eingerichtet – die beiden Platten sind also Kopien voneinander. Sollte eine davon ausfallen, kann die Produktion also nach wie vor ungehindert weiterlaufen. MTEE hat sich aus diesem Grund bewusst für die robusteste PC-Konfiguration von B&R entschieden.

Wird ein neuer Automatisierungs-PC benötigt, kann dieser schnell über den WDS-Server konfiguriert werden. "Weltweit kann jede Fabrik, die für MTEE arbeitet, die gleiche PC-Konfiguration bestellen – vollständig getestet und zugelassen", sagt Reineman.

Maschinenbauer können selbst entscheiden, ob sie ein Multi- oder Single-Touch Automation Panel von B&R haben möchten. Das Multi-Touch-Panel eignet sich insbesondere für die Arbeit mit grafischen Objekten – wie Funktionstests – aufgrund der komfortablen Durchzugsmöglichkeiten, der Zoom- und Scrollfunktion sowie der Zweihandbedienung. Für SCADA-Anwendungen ist ein Single-Touch-Panel völlig ausreichend.

Im Jahr 2007 begann MTEE mit der Datenerfassung für alle Montagelinien. Alle 120 PCs werden nun alle vier Stunden gesichert, um einen möglichen Datenverlust auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Diese Backups werden auf das redundante RAID1-System geschrieben. Zusätzlich wird täglich ein vollständiges Backup durchgeführt.

Vor einem Jahr hat Mitsubishi in Almere einen gekühlten Serverraum gebaut, in dem die Daten aller Automation PCs der verschiedenen Linien gespeichert werden. Alle PCs im Serverraum sind virtualisiert und der Raum verfügt über eine SQL-Datenbank. Für den Notfall wurden gespiegelte Systeme in den Rechenzentren in den niederländischen Städten Enschede und Zwolle eingerichtet.

MTEE speichert die Daten für jedes hergestellte Produkt für 20 Jahre – bald sogar 25 Jahre. Neben diesem Rechenzentrum verfügt MTEE auch über ein Webportal. Kunden können sich einloggen und ihre Seriennummer und Teilenummer eingeben und so überall auf der Welt auf alle relevanten Produktdetails, Prüfwerte, Drehmomentwerte und Vision-Inspektionsdaten zugreifen.

Seit dem Produktionsstart von MTEE in Almere wurden 23,5 Millionen Turbolader hergestellt. "80% dieses Volumens wurden in den letzten sechs bis sieben Jahren realisiert - also seit Beginn der Automatisierung", sagt Roodenburg. "Jetzt ist MTEE damit beschäftigt, die Turborotorleitungen für eine zentrale Steuerung umzugestalten. Wir sind Schritt für Schritt auf dem besten Weg zur unbemannten Montage."