RFID-to-PLM
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RFID-to-PLM
RFID-to-PLM Individuelle Produkte mit persönlichem Lebenslauf RFID-Einsatz im PLM macht’s möglich RFID-to-PLM Der gesamte Lebenslauf eines Produkts wird von Daten, Informationen und Dokumenten vorangetrieben. Von der ersten Idee bis zum Recycling eines Produktes entstehen Produktdaten wie z. B.: Zeichnungen, Modelle, Listen, Pläne, Protokolle, Anleitungen etc. Diese Daten immer wieder zusammenzuführen, zu nutzen und zu ergänzen ist eine kontinuierliche, produktlebensbegleitende Aufgabe. Mit jedem Schritt im Leben eines Produkts wird diese Aufgabe stetig herausfordernder. RFID hat das Potenzial diese Arbeit so weit zu rationalisieren, dass aus Serienprodukten individuelle Produkte mit persönlichem Lebenslauf werden. Produktlebenszyklusmanagement (eng. : ProductLifecycle-Management – PLM) ist kein Produkt, sondern eine integrierende Unternehmensstrategie für Unternehmensprozesse, IT-Systeme, Organisationseinheiten, Ressourcen sowie Produktdaten entlang des gesamten Produktlebenszyklus. Das integrative Ziel einer PLM-Strategie ist dabei die prozessrelevante Kopplung der eingesetzten IT-Anwendungen (PDM, ERP, CAQ, MES etc.), so dass alle im Produktlebenszyklus entstehenden Produktdaten am richtigen Ort, zur richtigen Zeit, in der entsprechenden Qualität und Quantität zur Verfügung stehen. »Das integrative Ziel einer PLM-Strategie ist dabei die prozessrelevante Kopplung der eingesetzten IT-Anwendungen« 2 RFID-to-PLM Die Verfügbarkeit der Produktdaten in allen Produktlebensphasen scheitert heute jedoch daran, dass die Produktkomponenten und dazugehörigen Produktdaten lediglich in den frühen Phasen des Produktlebenszyklus, also in den Phasen der Entwicklung und Konstruktion, eine Einheit in Form eines virtuellen Produkts bilden. In den späteren Phasen des so genannten Product-Lifecycles hingegen, sprich in der Fertigung, Nutzung und Entsorgung, kommt es zur Trennung des physischen Produktes von den zugehörigen Produktdaten (Bild 1). Änderungen, Produktionshistorie, Qualitätsinformationen und andere Produktdaten sind jetzt nicht mehr direkt verfügbar. An dieser Stelle können sich produzierende Unternehmen mit der innovativen RFID-Technologie enorme Potenziale erschließen. Denn gerade hier bieten die Einsatzmöglichkeiten der neuen RFID-Technologie bei der Zusammenführung des realen Produktes mit den Produktdaten ein enormes Innovationspotenzial und somit fast grenzenlose Zukunftsperspektiven. Über die eindeutige Produktnummer auf einem RFID-Tag ist der schnelle Zugriff auf Produktinformationen möglich, die in einer IT-Applikation abgelegt wurden. Die Potenziale der RFID-Technologie im PLM-Kontext lassen sich sehr anschaulich anhand des folgenden Beispiels aus der Automobilindustrie verdeutlichen. Betrachtet wird der gesamte Prozess – von der Auftragserteilung bis zur Entsorgung eines Fahrzeugs. Informationen je nach Bedarf am richtigen Ort zur richtigen Zeit zur Verfügung stellen Entwickler Fertigungsplaner Montage Servicemitarbeiter Recycler Echtzeit-Information über Produktfehler und die Unterstützung von Entwicklung mit Servicedaten? Sind dies die aktuellen Unterlagen zum Produkt? Ist das die vom Kunden gewünschte Variante? Wie sieht die aktuelle Konfiguration aus? Wie kann ich das Produkt am einfachsten zerlegen? Planung Konstruktion Arbeitsplanung Produktdaten der virtuellen Welt Fertigung Montage Vertrieb Nutzung Entsorgung Produktdaten der realen Welt Bild 1: Die Abbildung stellt die Trennung der virtuellen und realen Welt im Produktlebenszyklus dar. RFID kann hier die virtuelle Welt der Produktdaten mit der realen Welt verschmelzen. 3 RFID-to-PLM Kundenindividuelle Produkte: Auftragsbezogene Produktion In den letzten Jahren hat sich das Kaufverhalten der PKWKunden in Europa grundlegend verändert. Sie verlangen stark individuell angefertigte Produkte, die sie zuvor selbst konfiguriert haben. In der Automobilindustrie ist dies ein Prozess, der mit der Konfiguration und Bestellung des Fahrzeuges durch den Kunden beginnt und mit der Auslieferung des PKWs endet. Dieser Prozess, an dem verschiedene Unternehmen, Organisationseinheiten, IT-Anwendungen und Produktdaten beteiligt sind, lässt sich in verschiedene Teilprozesse wie beispielsweise Konfiguration, Verfügbarkeitsprüfung, Bestellung, Produktion und Auslieferung zerlegen (Bild 2). Prozess für eine auftragsbezogene Produktion mit beteiligten Systemen, Organisationen und Personen Systeme, Personen & Abteilungen Endkunden, Vertrieb, Projektierung, Konstruktion, Entwicklung Prozessschritte Eingehende Informationen Start Konfigurator (Händler und OEM) Produkt konfigurieren CRM, ERP, PDM und CAx Konfigurationsdaten Auftragssystem (OEM) Produkt bestellen Lagerverwaltungssystem (LVS) Verfügbarkeit prüfen SCM-Lösungen Lieferantenprozesse anstoßen MES/PPS/ERP (OEM) Produkt fertigen Logistik-Systeme Spediteur beauftragen Transportdaten ERP Lieferschein und Rechnung erstellen Finanzdaten Planungsdaten Operative Daten Ende Bild 2: Prozessbeispiel für eine auftragsbezogene Produktion eines Produkts mit beteiligten IT-Anwendungen, Organisations- und Informationseinheiten. 4 RFID-to-PLM Obwohl sich die reine Produktionszeit für ein Fahrzeug dabei auf lediglich sechs bis acht Tage beläuft, muss der Käufer auf das individuell angefertigte Fahrzeug durchschnittlich über 40 Tage warten. Davon wiederum befindet sich das Fahrzeug nur kurze Zeit auf der Fertigungslinie. Die restliche Zeit beanspruchen die logistischen, technischen sowie kaufmännischen Prozesse. Dabei würde ein eindeutiger RFID-Tag das bestellte Fahrzeug in all seinen Lebensphasen begleiten. Derselbe RFID-Tag könnte zudem die Autokarosserie kennzeichnen. Dieser an der Karosserie befestigte RFID-Tag würde somit gemeinsam mit dem Fahrzeug den kompletten Produktionsweg durchlaufen. Dadurch würde sich das Fahrzeug an den einzelnen Fertigungsstationen in der Produktion automatisch identifizieren lassen (Bild 3). Durch die Integration von Fertigungssteuerungssystemen (Manufacturing-Execution-Systems, kurz MES) können jetzt sowohl die Statusinformationen von Fertigungsaufträgen aktualisiert als auch die zur Bearbeitung notwendigen Daten wie Stücklisten und Arbeitsschritte an die Fertigungsstationen gesendet werden.Um die Seriennummern der einzubauenden Produktkomponenten einlesen und dem jeweiligen Produktionsauftrag zuordnen zu können, bietet sich der Einsatz von RFID-Lesegeräten an jeder Fertigungs- Verkürzung der Durchlaufzeiten durch RFIDEinsatz in der Fertigung Die RFID-Technologie bietet sich bei dem oben skizzierten Prozess beispielsweise für die Identifizierung des Kundenauftrags beziehungsweise der Fahrzeugkonfiguration an. In den genannten Prozessschritten, insbesondere in der Produktionsphase, erschließt der Einsatz von RFID exponentielle Wachstumspotenziale. RFID-to-PLM in der Montageanlage Karosserie Motor Türen Sitze Qualitätskontrolle CAR3475...23435 CAR3475...23451 CAR3475...23452 CAR3475...23460 CAR3475...23465 RFID RFID RFID RFID RFID SEEBURGER RFID Gateway/Integrationsplattform BIS:plm PDM CAD FEM ERP CAP PPS MES SCM CAQ PPS LVS CRM EDI PPS CAO CAQ Bild 3: Ein RFID-Tag auf dem Karosserieträger speichert alle für die Produktion des Fahrzeuges relevanten Daten, so dass die Karosserie jederzeit identifiziert werden kann. Dies vereinfacht die Produktionssteuerung, Dokumentation und Qualitätssicherung. 5 RFID-to-PLM station an. Auf diese Weise würden sich auch die Ergebnisse auf einfache Weise speichern und archivieren lassen. Zudem kann mit Hilfe von MES, anhand der im RFID-Tag gespeicherten Daten festgelegt werden, welcher Produktionsschritt an den jeweiligen Fertigungsstationen zu erfolgen hat, beziehungsweise welche Produktkomponente in das Endprodukt eingebaut werden soll. Dies wäre vor allem bei der Montage variantenreicher Produkte, wie zum Beispiel Automobile mit über 200.000 möglichen Varianten, eine nennenswerte Erleichterung. Die notwendigen Informationen könnten den Mitarbeitern beispielsweise über mobile »Personal Digital Assistants« (PDAs) oder Terminalrechner kontextbezogen zur Verfügung gestellt werden, um während der Montage die einzelnen Arbeitsschritte zu quittieren, eventuelle Störungsmeldungen zu erfassen und relevante Prozesse zu initiieren. Um die vielfältigen Einsatzgebiete der RFID-Technologie in der Fertigung zu zeigen, wird im Folgenden auf das RFID-gestützte Qualitätsmanagement eingegangen. Dabei wird ein RFID-Transponder auf ein Differentialgetriebe angebracht, der beispielhaft mehrere Produktionsschritte durchläuft. Dieser wird automatisch erkannt, die prozessrelevanten IT-Anwendungen werden aufgerufen und der Produktionsprozess dokumentiert. »In den genannten Prozessschritten, insbesondere in der Produktionsphase, erschließt der Einsatz von RFID exponentielle Wachstumspotenziale.« 6 RFID-to-PLM RFID gestütztes Qualitätsmanagement in der Fertigung Das Beispiel in Bild 4 zeigt den automatischen Aufruf von prozessrelevanten IT-Anwendungen in verschiedenen Fertigungsstationen, u.a. in der Station »Messen«, den Aufruf der CAQ-Lösung, die Selektion des passenden Prüfplans, die Erzeugung des richtigen Prüfauftrages und die Erfassung der Prüfdaten. Für diesen Qualitätsprozess ruft das RFID Gateway, ein Baustein der »RFID-to-PLM-Lösung der SEEBURGER AG« die RQM-Lösung (rechnergeführtes Qualitätsmanagement) der Pickert & Partner GmbH auf und übergibt im Aufruf die RFID-Kennung. Als Rückgabewert erhält und archiviert das RFID Gateway einen Identifikationscode für die durchgeführte Prüfung. Über diese Identifikation können in nachgeordneten Stufen des Fertigungsprozesses Prüfauftrag, Prüfergebnisse und Auswertungen jederzeit wieder aus der RQM-Lösung abgerufen werden. Dieselben Informationen stehen aber auch noch nach der Auslieferung zur Verfügung, wenn etwa an einer schadhaften Baugruppe nach der Fehlerursache gesucht wird oder wenn über eine Chargenverfolgung andere gefährdete Produkte identifiziert werden müssen. Durch die in der Produktion gewonnenen EchtzeitInformationen lässt sich nicht nur der Fertigungsprozess eines einzelnen Fahrzeugs protokollieren, zudem können auch mögliche Störungen schnell behoben werden. Sogar Abweichungen in der Produktkonfiguration, das heißt Kundenwunsch versus Endprodukt, werden so dokumentiert. Das Ergebnis ist eine effizientere und qualitativ hochwertigere Produktion. Dies hat weniger Nacharbeit, eine geringe Anzahl der späteren Reklamationen sowie wenige Rückholaktionen zur Folge. Bild 4: Automatischer Aufruf von prozessrelevanten IT-Anwendungen und die Dokumentation des Fertigungsprozess für ein Differentialteil mit einem HF-RFID-Tag. 7 RFID-to-PLM Mobiles PDM in der Nutzungs- und Entsorgungsphase Rückverfolgbarkeit einzelner Produktkomponenten Die mobile Verfügbarkeit von aktuellen produktbezogenen Daten in der Nutzungs- und Entsorgungsphase ist ebenfalls von großer Bedeutung für die anfallenden Tätigkeiten in diesen Produklebensphasen, da verschiedene Produktinformationen auch in Wartungsund Service-Prozessen erzeugt und benötigt werden. Anhand der auf dem RFID-Tag gespeicherten Informationen lassen sich Produktkomponenten schnell und eindeutig identifizieren und den Teilenummern, die auf dem PDA in einem »leichtgewichtigen« PDMSystem bereits vorhanden sind, zuordnen. So können Fehler schnell diagnostiziert und relevante Prozesse beschleunigt werden. Durch die Integration in entsprechenden IT-Anwendungen lassen sich Wartungsmitarbeiter sowohl mit notwendigen kunden- als auch produktspezifischen Informationen (Produkthistorie, Stückliste, Wartungsverträge) versorgen (Bild 5). Sämtliche EU-Richtlinien und nationale Gesetze fordern von Fertigungsunternehmen eine stets zunehmende Produkt- und Komponententransparenz. Hier steht insbesondere die Automobilindustrie mit Themen wie Produkthaftung und Rückrufaktionen immer wieder im Vordergrund. Das gilt sowohl für Hersteller als auch für Zulieferer. Laut Kraftfahrt-Bundesamt (KBA) waren beispielsweise im Jahr 2004 allein in Deutschland über 1,4 Millionen Fahrzeuge von insgesamt 109 Rückrufmaßnahmen betroffen. Auf diese Weise werden die zur Reparatur benötigten Ersatzteile identifiziert, auf Verfügbarkeit geprüft und gegebenenfalls direkt bestellt. Zudem lässt sich der Ein- und Ausbau von Bauteilen oder Ersatzkomponenten elektronisch festhalten und später in die jeweilige IT-Lösung einspielen. Nach Beendigung der Wartungsarbeiten können die Daten in den entsprechenden IT-Anwendungen aktualisiert und als Anforderung für fehlerfreie Produkte der Entwicklung und Konstruktion zur Verfügung gestellt werden. Solche Verwaltungsfunktionen für Wartung, Reparatur und Nachrüstung werden schon heute unter der Bezeichnungen »Requirement Management & Traceability«, kurz RMT, sowie »Maintenance, Repair and Overhaul«, kurz MRO, von verschiedenen PLM-Lösungsanbietern angeboten. Der Einsatz von RFID unterstütztem PLM kann hier Abhilfe leisten und die üblichen Millionenschäden drastisch reduzieren. Indem die beteiligten IT-Systeme bei einer entsprechenden Umsetzung die relevanten Produktdaten, wie zum Beispiel Einzelteile oder Chargen protokollieren, lässt sich nun anhand der auf dem RFID-Tag gespeicherten Informationen die Entstehung jedes einzelnen Produktes oder jeder Charge eindeutig nachvollziehen. Das heißt, über den am Produkt angebrachten RFID-Tag erhält man zum Beispiel Informationen darüber, welche Bauteile von welchen Lieferanten im fertigen Produkt eingebaut wurden. Auf diese Weise können kostenintensive Rückholaktionen ganz gezielt auf die betroffenen Endprodukte eingeschränkt werden. So kann der Produktionsprozess über beliebige Fertigungsstufen entlang der gesamten logistischen Kette bis hin zum Lieferanten zurückverfolgt und der Verursacher eines Produktfehlers identifiziert werden. Somit ermöglicht der Einsatz von RFID im PLM-Kontext die lückenlose Bauteil-Rückverfolgung via Chargen-, Los- und Seriennummer-Erfassung. 8 RFID-to-PLM Produkt- und kundenbezogene Informationen über einzelne Komponenten in komplexen Produkten sind aber nicht nur für die Wartung, Reparatur und Rückverfolgbarkeit von entscheidender Bedeutung. Zudem gestaltet sich die Demontage der Produkte und Aussortierung von Gefahrenstoffen in der Entsorgungsphase (Recycling) äußerst schwierig, da in komplexen Produkten, wie zum Beispiel Fahrzeugen, eine große Vielfalt an unterschiedlichen Bauteilen, Komponenten und Materialien verwendet werden. Auch hier würde die integrierte Nutzung der RFID-Technologie in Verbindung mit PLM-Lösungen die Recycling-Prozesse vereinfachen, indem Anweisungen zur Demontage, zum Recycling und zu Gefahrstoffen verfügbar wären – etwa für den mobilen Abruf auf entsprechenden Geräten. Beispielprozess für die Nutzung im Bereich Wartung Systeme, Personen & Abteilungen Wartungsmitarbeiter Prozessschritte Start Mobile Datenträger PDM-System Eingehende Informationen Wartungsaufträge Wartungsaufträge übermitteln RFID-Tag Das zu wartende Produkt Wartungsinformationen auslesen RFID-Tag Wartungsarbeiten erledigen RFID-Tag Daten auf RFID-Tag aktualisieren Wartungsinformation Aktuelle Informationen PDM-System Daten synchronisieren RFID-Tag Ende Bild 5: Beispielprozess für RFID-gestützte Nutzung von Produktdaten im Bereich Wartung und Service. 9 RFID-to-PLM Ganzheitliches Informationsmanagement Dieses Beispiel macht den Vorsprung durch die sofortige Verfügbarkeit der Produktinformationen in allen Phasen des Produktlebenszyklus deutlich. Jetzt lassen sich beispielsweise in den Bereichen Variantenbeherrschung, Durchlaufzeit, Produktionskosten und Reaktionsschnelligkeit erhebliche Verbesserungen erzielen. Jedoch geschieht dies erst dann, wenn das jeweilige Produkt die betreffenden Informationen rund um »seine« Fertigung, Montage und Entsorgung mit den beteiligten Systemen sowie Organisationseinheiten austauscht und diese Informationen mit Hilfe geeigneter Werkzeuge (zum Beispiel mit einem PDA) den verantwortlichen Personen zur Verfügung stellt. Es bedarf also der Integration aller beteiligten IT-Anwendungen, denn isolierte Lösungen mögen zwar ihre Funktionen gut erfüllen, sie müssen jedoch zur Realisierung eines durchgängigen Prozesses, wie er im Beispiel beschrieben wurde, ganzheitlich integriert werden. Gerade hier ist die SEEBURGER-Lösung »RFID-to-PLM« gefragt, die die Produktkomponente über die individuelle Identifikation mit am jeweiligen Unternehmensprozessen beteiligten IT-Systemen z. B. zur Fertigung, Qualitätssicherung oder zum Produktdatenmanagement verbindet. So arbeiten die IT-Systeme über die ID-Nummer des RFID-Tags reibungslos und effizient zusammen. Dabei besteht die Lösung »RFID-to-PLM« aus Bestandteilen wie »RFID Gateway« und »BIS:plm«. »BIS:plm« erweist sich zudem hilfreich als eine universelle Integrationsplattform für Produktdaten, die in unterschiedlichsten Autorensystemen erzeugt und verwaltet werden. Eine solche Integrationsplattform integriert Lebenszyklus orientiert die technischen, logistischen und kaufmännischen Prozesse auf der Basis von internationalen Standards, wie etwa SOAP, XML, BPEL und Web-Services. Erst das Zusammenspiel solcher Standards ermöglicht die notwendige plattformunabhängige, automatisierte Abwicklung von Geschäftsprozessen. Über den Author: Dipl. Ing. Seref Erkayhan ist Produktmanager und leitender Fachberater PLM/PDM bei SEEBURGER AG Auswahl an themenrelevanten Projekte: • EU 5 Day Car Initiative, www.ilipt.org • Forschungsprojekt m::pdm »Mobiles Produtkdatenmanagement« • SFB 653, Gentelligente Bauteile – Neue Wege in der Produktionstechnik • Projekt Laendmarks, www.laendmarks.com Mit »RFID Gateway« ist es möglich, die Informationen der RFID-Lesegeräte zu sammeln, bei Bedarf zu verdichten und die Daten auch an übergeordnete ITAnwendungen (ERP, PDM, MES, etc.) zu transferieren. Das RFID Gateway unterstützt dabei alle gängigen RFIDLesegeräte beziehungsweise Tags. 10 Headquarters Germany SEEBURGER AG Edisonstraße 1 D-75015 Bretten (near Karlsruhe) Phone + 49 (0) 72 52/96-0 Fax + 49 (0) 72 52/96-2222 [email protected] www.seeburger.de Asia Pacific Asia Pacific SEEBURGER Asia Pacific Ltd. Level 3, Three Pacific Place 1 Queen‘s Road East Hong Kong Phone: +852 2584 6220 Fax: +852 2588 3499 [email protected] www.seeburger.cn Cimic Tower 800 Shangcheng Rd. Unit 1412 14/F 200120 Shanghai, P.R. China Phone: +86 21 5835 4735 Fax: +86 21 5835 9868 www.seeburger.cn Europe Austria SEEBURGER Informatik GmbH Schlachthausgasse 29/Top B02 A-1030 Wien Phone + 43 (0) 1 212 2859-0 Fax + 43 (0) 1 212 2859-111 [email protected] www.seeburger.at Benelux SEEBURGER Benelux B.V. 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