Einsatz von Tabletcomputing in der Fertigung
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Fallstudienarbeit | |
| Hochschule: | Hochschule für Oekonomie & Management |
| Standort: | Dortmund |
| Studiengang: | Bachelor Wirtschaftsinformatik |
| Veranstaltung: | Fallstudie / Wissenschaftliches Arbeiten |
| Betreuer: | Prof._Dr._Uwe_Kern |
| Typ: | Fallstudienarbeit |
| Themengebiet: | Tablet Computing |
| Autor(en): | Sascha Bialoian, Mathias Baumhoff, Annika Schürmann |
| Studienzeitmodell: | Abendstudium |
| Semesterbezeichnung: | |
| Studiensemester: | 2 |
| Bearbeitungsstatus: | begutachtet |
| Prüfungstermin: | |
| Abgabetermin: | |
1 Abkürzungsverzeichnis
| Abkürzung | Bedeutung |
|---|---|
| CAx | diverse Bestandteile der computergestützten Fertigung |
| CIM | Computer Integrated Manufacturing |
| CSMA/CA | Carier Sense Multiple Access with Collision Avoidance |
| CSMA/CD | Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection |
| FA | Fertigungsauftrag |
| FIFO | First in first out |
| IEEE | Institute of Electrical and Electronical Engineers |
| LAN | Local Area Network |
| LCD | Liquid Crystal Display |
| MES | Manufacturing Execution System |
| MHD | Mindesthalbarkeitsdatum |
| NC | Numerical Control |
| PDA | Personal Digital Assistant |
| PPS | Produktionsplanung- und Steuerung |
| QM | Qualitätsmanagement |
| USB | Universal Serial Bus |
| WAN | Wide Area Network |
| WEP | Wired-Equivalent-Privacy |
| WLAN | Wireless Local Area Network |
| WPA | Wi-Fi Protected Access |
2 Abbildungsverzeichnis
3 Tabellenverzeichnis
| Tab.-Nr. | Bezeichnung |
|---|---|
| 1 | Überblick über Einsatzmöglichkeiten |
4 Einleitung
Die industrielle Produktion ist eine wesentliche Grundlage des hohen Lebensstandards der heutigen Zeit. Durch Einflussfaktoren wie die Globalisierung, den technologischen Wandel und sich permanent weiterentwickelnde Märkte ist für Unternehmen die Sicherung ihres Wettbewerbsvorteil von existentieller Bedeutung[1]. Da es sich bei Unternehmen um komplexe, informationsverarbeitende Systeme handelt ist die Gestaltung der Informationstechnik ein wesentlicher Ansatzpunkt zur Sicherung des Wettbewerbsvorteils[2]. Im Bereich der Planung- und Steuerung von Fertigungsprozessen bedeutet das vor allem eine kontextgerechte Versorgung der Akteure mit den jeweils benötigten Informationen in hinreichender Qualität und Aktualität[3].
4.1 Thema
Das Konzept des Tablet-PC ist durch die Markteinführung des iPad von Apple stark in die Wahrnehmung der Öffentlichkeit getreten. Dabei ist es nicht neu, sondern schon seit den 1980er Jahren immer wieder diskutiert und implementiert worden[4]. Aufgrund der durch das Konzept gegebenen Mobilität der Geräte eignen sie sich auf den ersten Blick gut für die bedarfsgerechte Informationsversorgung im Produktionsprozess. Trotzdem finden sie sich in fast keinem Industriebetrieb als Hilfsmittel in der Fertigung.
4.2 Ziel
Ziel dieser Fallstudie ist es, die Einsatzmöglichkeiten für Tablet-PCs im Bereich der Fertigung zu analysieren und Rückschlüsse auf die Ursache der geringen Verbreitung zu ziehen. Dazu sollen sowohl technische als auch betriebswirtschaftliche Aspekte eines Einsatzes beleuchtet werden.
4.3 Vorgehensweise
Zu Beginn wird ein Überblick über sowohl das Konzept des Tablet-Computing als auch über die Grundlagen der industriellen Fertigung gegeben. Danach werden Anforderungen formuliert, die für den Einsatz von Tablet-PCs erfüllt werden müssen. Besonders zu beachten sind hier die Anforderungen an das Gerät selbst, aber auch an die Umgebung, in der es betrieben wird und die Applikationen, die auf ihm zur Ausführung kommen. Im Weiteren werden dann Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Bereichen des Fertigungsprozesses aufgezeigt und auf ihre technische und betriebswirtschaftliche Machbarkeit hin untersucht, um abschließend die Frage nach der Ursache der geringen Akzeptanz beantworten zu können.
5 Grundlagen
Um einen Überblick über den Tablet-Computer als auch über die industrielle Fertigung zu erhalten, wird in den nachfolgenden Kapiteln erklärt, was ein Tablet-Computer ist und was unter der industriellen Fertigung zu verstehen ist.
5.1 Tablet Computing
Nachfolgend wird ein Überblick darüber gegeben, was unter einem Tablet-PC zu verstehen ist sowie über die historische Entwicklung, seine Funktionen und die Verbreitung heutzutage und mögliche Anwendungsfelder.
5.1.1 Definition
Ein Tablet-PC ist die Weiterentwicklung eines Notebooks. Zudem hat er spezielle Fähigkeiten wie die Handschrifterkennung. Die handschriftlichen Eingaben erfolgen über einen Stift und werden anschließend in Computerschrift umgewandelt. Ein Tablet-PC ist leicht, hat ungefähr die Größe eines DIN A4 Blattes und ist fast so flach wie ein Klemmbrett. Zudem ist er robust und weist eine lange Akkulaufzeit auf. Aufgrund einer guten Netzanbindung durch W-Lan oder Bluetooth ist der PC immer kommunikationsbereit. Er kann über eine Tastatur verfügen oder über eine Docking-Station betrieben werden. Auch andere Zusatzgeräte wie eine Maus oder ein externer Monitor lassen sich an den Tablet-PC anschließen [5].
5.1.2 Geschichte
Die Idee eines voll funktionsfähigen Tablet-PC's war die Vision vieler Ingenieure und einer bestimmten Gruppe von Computer Usern in den 1980igern. Da die Handschrifterkennung eine neue und zu entwickelnde Technologie war, entwickelten einige Unternehmen hierfür die Basis, um Texte und Zahlen übersetzen zu können[4].
Im Jahr 1991 wurde der Stift als Hauptkonkurrent zur Maus gesehen. Microsoft entwickelte Windows für Pen Computer, eine Basis Pen-Erweiterung für Windows 3.1. Ein Jahr später wurde ein neues Programm namens „PenPoint“ von Go Computing entwickelt, welches dem User die Möglichkeit gab, etwas handschriftlich zu schreiben. Aufgrund dieser Programme hatten auch andere Unternehmen Interesse an einer neuen Hardware-Kreation, mit der diese Programme genutzt werden konnten. Pen Computer verursachten daher einen großen Hype am Markt. Als die ersten Pen Computer mit Handschrifterkennung herausgebracht wurden, war das Interesse zwar groß, aber letztendlich wurde das Produkt nicht verkauft und war somit ein Flop. Viele Firmen investierten viel Geld in die Forschung und Entwicklung dieser Computer, bis sie letztendlich daran bankrott gingen. Das erste ThinkPad von IBM war auch ein Pen Computer, der auf PenPoint basierte. Einige Zeit später wurde dann eine Tastatur und das Windows System hinzugefügt. Währenddessen gerieten auch Pen Computer von EO, Grid, Samsung und anderen Herstellern in Vergessenheit[4].
Um 1993 wurde das Newton von Apple freigegeben, welches mit der Technologie der Handschrifterkennung ausgestattet war. Obwohl das Newton clever und innovativ war und die Lücke zwischen PDA und Laptop schloss, war die Handschrifterkennung mangelhaft und geriet in eine kritische Sichtweise[4].
Im Jahr 1995 war die Pen-Computing-Technologie ausgestorben. Viele Firmen versuchten diese wieder aufleben zu lassen, jedoch blieb dies ohne Erfolg. Für Käufer, die eine Pen Alternative benötigten, war ein verbleibender Anbieter „PenX“ von Communication Intelligence Corporation, welcher sich auf die elektronische Unterschrift spezialisierte. Obwohl man immer noch dachte, das Pen Computer nicht mehr benötigt würden, führte ein Hauptbefürworter die Entwicklung einer neuen Ära der Pen Computer an. Dies war Bill Gates und er glaubte schon an die Technologie der Pen Computer, als diese das erste Mal entwickelt wurden. Im Jahr 1995 wurde zusammen mit Windows 95 Windows Pen Services 2.0 veröffentlicht und es war enttäuschend, da es nicht über die versprochenen Eigenschaften verfügte und die Funktionen nicht einwandfrei funktionierten[4].
In der zweiten Hälfte der 90iger Jahre wurde es ruhiger bis die sogenannten Webpads herausgebracht wurden. Der Anführer dieses Geschäftsfeldes war Zenith im Jahr 1995 mit dem CruisePad, gefolgt von National Semiconductor und einigen anderen Anbietern. Webpads sind schnurlose, penbasierte Systeme mit Internetverbindung. Jedoch erzielte keines von ihnen große Erfolge[4].
Das nächste kurzlebige Kapitel der Pen Computer war ein Versuch namens „MIRA“. Es war ein Versuch eines Pen Computers mit kleinerem Bildschirm, der über eine Docking Station mit dem PC verbunden war. Man konnte diese Verbindung entfernen und sich so frei mit dem Gerät bewegen. Es gab eine drahtlose Verbindung zu dem Haupt-PC und eine Pen-Aktivierung. Man konnte diesen so zu Meetings mitnehmen, Excel Tabellen um den Konferenztisch gehen lassen oder ähnliches. Jedoch war auch MIRA eine Pleite ohne Zukunft [4].
Wie auch ältere Tablets hatten Slates keine Tastatur, sondern wurden über den Touchscreen bedient. Es gab Slates die speziell für Entwickler und Ingenieure entwickelt wurden und daher in extremeren Umgebungen benutzt werden konnten. Die Convertibles hatten einen beweglichen Bildschirm und den Vorteil, dass eine Tastatur sowie ein CD-Laufwerk und anderes integriert waren. Der Markt für Tablet-PC’s wuchs zwar weiter, jedoch nahm er nur eine kleine Position ein. Eine große Barriere waren die hohen Kosten. Daher begannen einige Hersteller mit günstigeren Laptops zu experimentieren. Der „EEE PC“ von ASUS betrat als erstes den Markt für Netbooks, welche kleiner als herkömmliche Laptops waren. Da die Netbooks bisher keinen Touchscreen hatten, begannen einige Firmen diese Technologie für diese anzubieten. Seit dem Debüt des iPhones in 2007 fragten sich viele Apple Fans, ob die Technologie des iPhones auch für einen Tablet-PC verwendet werden würde. Schließlich wurde das iPad im Januar 2010 vorgestellt und sollte die Lücke zwischen Smartphones und Laptops schließen. Diese Technologie wird sich in den nächsten Jahren sicherlich noch erweitern [6].
5.1.3 Funktionsweise
Um sein Produkt als kompatibel mit den Windows Tablet Funktionen zertifizieren lassen zu können, muss ein Hersteller einige Vorgaben erfüllen. Hierunter fällt auch der Einbau einer elektromagnetischen Stifterkennung unter dem Display. Diese Schicht detektiert das vom Stift geänderte Magnetfeld auf dem Display. Der Vorteil gegenüber aufgesetzten Touchscreens ist, dass die Displayqualität unverändert bleibt. Des weiteren muss der Tablet-PC in wenigen Sekunden aus dem Standby aufwachen und eine Umschaltung vom Quer- ins Hochformat möglich sein. Zudem kommen Vorgaben wie Legacy Free (kein Parallelport, kein RS-232, kein PS/2) sowie eine Shortcut-Taste für die Passwortanmeldung jedoch ohne Tastatur hinzu. Aufgrund dieser Richtlinien haben Hardware-Hersteller viel Raum für interessante Produktkonzepte. Bei Windows Journal kann der Nutzer auf verschiedenen Vorlagenblättern malen, schreiben und skizzieren. In Echtzeit läuft dann die Handschrifterkennung, die jedes Wort interpretiert. Die handschriftlichen Dokumente können ebenfalls nach beliebigen Wörtern und Zeichen durchsucht werden. Zudem können die Journale an andere Tablet-PC Besitzer sowie an Nutzer die keinen Tablet-PC besitzen versendet werden. Hier erfolgt dann vor Versendung eine Abfrage bezüglich des zu versendenden Datei-Formats. Da die Handschrifterkennung im Hintergrund läuft, kann das Geschriebene stehen bleiben, ohne das es in Text umgewandelt wird. Ob und wann eine Konvertierung erfolgt, ist für die Journal-Datei nicht von Bedeutung. Problem ist nur, dass man der mitlaufenden Erkennung vertrauen schenken muss, denn läuft diese schief, kann es zu Problemen kommen. Zudem hat der Nutzer umfangreiche Einstellmöglichkeiten für die Stiftbedienung und kann diese seinen Vorlieben anpassen. Es kann daher auf die Bedürfnisse eines Rechts- bzw. Linkshänders eingegangen werden. Letzten Endes wird jedoch vom Nutzer entschieden, ob er einen Stift oder die Maus verwenden möchte [7].
5.1.4 Anwendung heute
Die MD-Consulting & Informationsdienste GmbH gibt auf ihrer Website mögliche Anwendungsgebiete des Tablet-PC's wieder. Zum Einen kann dieser dann verwendet werden, wenn eine Dokumentation des Arbeitsprozesses von Spezialisten aufgrund von bestimmten Vorschriften von Nöten ist. Dies wäre gerade bei sehr komplexen Arbeitsvorgängen, die handschriftlich notiert werden und auch anderen zur Verfügung stehen müssen, sinnvoll [8].
Ein Anwendungsgebiet wäre beispielsweise die Pharmaforschung. Hier muss bisher bei der Durchführung einer Studie der Arzt die Probanden erfassen, die Untersuchungen vornehmen und die daraus resultierenden Ergebnisse anschließend dokumentieren. Normalerweise muss ein Arzt jedes Formular ausfüllen und nach Beendigung der Studie wieder an den Auftraggeber zurücksenden. Beim Auftraggeber werden diese Daten maschinell erfasst und anschließend zur Weiterverarbeitung an die statistischen Verfahren weitergegeben. Die MD-Consulting und Informationsdienste GmbH entwickelte hier eine Tablet-PC Anwendung, mit der die Erfassung und die Durchführung abgebildet werden konnte. So konnte der Arzt die Durchführung komplett dokumentieren und durch eine PIN-basierte Eingabe bestätigen. Die Daten konnten so per E-Mail versandt und gespeichert werden. Das Ergebnis waren Daten, die eine hohe Qualität aufwiesen sowie eine nahtlos ineinander übergehende Datenerfassung und Weitergabe. Hierdurch entstand ein Zeitgewinn, sodass die Kosten für Studien gesenkt werden konnten. Ein weiteres Beispiel wäre die Flugsicherung. Hier erhalten die Fluglotsen ihre Aufträge per eKontrollstreifen. Bisher ist es so, dass die eKontrollstreifen am Arbeitsplatz ausgegeben und anschließend vom Fluglotsen bearbeitet werden. Durch eine Tablet-PC Anwendung können die Aufgaben auf dem Tablet angezeigt werden. Er kann seine Aufträge so in der gewünschten Reihenfolge anordnen. Da er vieles handschriftlich einzutragen hat, entsteht hierdurch eine Entlastung durch die Handschrifterkennung. Zudem werden die eingetragenen Daten automatisch gespeichert. Ein Tablet-PC eignet sich immer dann, wenn viel handschriftlich notiert wird, da die Daten direkt über den Tablet-PC erfasst werden können[9].
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Industrie und Logistik. Hier können die Tablet-PC's stationär oder mobil eingesetzt werden. Sie können zum Beispiel als Eingabeterminal an Maschinen oder auch als Stapler-Terminal verwendet werden. Sie sind kompakt, mit geringsten Außenmaßen, besitzen hochwertige Standardkomponenten und eine Vielzahl von Schnittstellen für Erweiterungen [10].
Auf weitere Anwendungsgebiete im Fertigungsbereich wird im Verlauf dieser Ausarbeitung noch eingegangen.
5.2 Industrielle Fertigung
Im nachfolgenden wird eine Übersicht darüber gegeben, was unter dem Begriff Fertigung zu verstehen ist. Ebenfalls werden typische Abläufe in der Industrie genauer erläutert und bestimmte computergestützte Anwendungen näher beschrieben.
5.2.1 Definition
In einem Industriebetrieb wird die Produktion von Sachgütern als Fertigung bezeichnet[11]. Dies geschieht unter dem Einsatz von bestimmten Ressourcen wie Material, Maschinen, Kapital etc. Im Gegensatz zur Produktion, deren technische und organisatorische Prozesse von der Herstellung, über den Erhalt bis hin zum Recycling der materiellen sowie immateriellen Produkte im Produkt Lebenszyklus gehen, ist die Fertigung lediglich ein Teilprozess der gesamten Prozesskette [12].
5.2.2 Typische Abläufe
In der industriellen Fertigung gibt es einige Abläufe, die in fast jedem Industrieunternehmen Teil des Produktionsprozesses sind.
Bevor die Fertigung beginnt muss sie geplant werden, während der eigentlichen Produktion bedarf es einer Steuerung und Kontrolle. Laut Corsten hat "die Produktionsplanung und -steuerung [..] die Aufgabe, auf der Grundlage vorliegender und/oder erwarteter Aufträge den Produktionsablauf unter mengenmäßigen und zeitlichen Gesichtspunkten und unter Beachtung der verfügbaren Kapazität zu planen, zu veranlassen, zu überwachen und bei Abweichungen entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, um die zugrundeliegenden Zielsetzungen zu erreichen"[13].
Wesentliche Bestandteile der PPS (Produktionsplanung- und Steuerung) sind die Produktionsprogrammplanung, die Materialdisposition und die Kapazitätsplanung.
Im Rahmen der Produktionsprogrammplanung werden die Mengen der Endprodukte ermittelt, die in der betrachteten Planungsperiode produziert werden sollen[14]. Häufig werden solche Planungen für verschiedene Periodengrößen durchgeführt (Jahresplanung, Monatsplanung, Wochenplanung etc.). Die so ermittelten Mengen werden als Primärbedarfe bezeichnet und sind Basis für alle weiteren Planungsschritte in der PPS.
Die Materialdisposition umfasst alle Entscheidungen, die notwendig sind, um das Unternehmen Mengen- und Termingerecht mit den erforderlichen Materialien und Handelswaren zu versorgen[15]. Auf die Fertigung angewendet ist die Materialdisposition also dafür verantwortlich, den Produktionsprozess beständig mit dem benötigten Input zu versorgen.
In der Kapazitätsplanung werden zunächst die Kapazitätsnachfrage durch Produktionsaufträge und das Kapazitätsangebot der Arbeitsplätze ermittelt, danach erfolgt ein Kapazitätsabgleich, bei dem die Kapazitätsbedarf und die verfügbaren Kapazitäten aufeinander abgestimmt werden[16].
Vor der Herstellung eines Produktes muss die Maschine entsprechend eingerichtet werden. Johannaber und Michaeli verstehen unter Rüsten „die Summe aller vor- bzw. nachbereitenden Tätigkeiten für Material, Werkzeug, Maschine und Peripherie bei einem Auftragswechsel[17]". Zudem gibt es verschiedene Rüstphasen. Diese sind die Rüstvorbereitung, der Anfahrvorgang und die Rüstnachbereitung [18].
Sowohl während der Realisierung eines Fertigungsauftrages als auch bei vollständiger Abwicklung muss dieser entsprechend zurück gemeldet werden. Bei der Leistungsmeldung wird dann beispielsweise die gefertigte Menge, die Ausschussmenge, die benötigte Zeit, das eingesetzte Personal etc. erfasst. Die durch die Rückmeldung entstandenen Ist-Daten können zur Aktualisierung bereits bestehender Daten genutzt werden. So ist letztendlich ersichtlich, mit welchem Aufwand ein Fertigungsauftrag umgesetzt wurde.
"Um die Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit moderner Produktionssysteme zu gewährleisten, ist die effiziente Diagnose und Behebung von Störungen durch qualifiziertes Anlagen- und Instandhaltungspersonal ein entscheidender Faktor[19]." Daher ist eine effektive Störungsverwaltung von großer Bedeutung.
Während und nach der Fertigung müssen die hergestellten Produkte hinsichtlich der Einhaltung der vorgegebenen Maße und ihrer Beschaffenheit, wie z. B. Härtegrad oder Oberflächenstruktur, kontrolliert werden. Die Kontrolle während der Fertigung erfolgt in Prüflosen, d. h. in bestimmten Abschnitten werden Produkte aus der Fertigung entnommen, mit Hilfe von Messmitteln kontrolliert und die Ergebnisse anschließend dokumentiert.
Nicht nur Produkte sondern auch Prüfmittel müssen regelmäßig überprüft werden. Sind die Messangaben eines Prüfmittels nicht korrekt, weisen die produzierten Teile auch Abweichungen auf. Die Kontrolle der Prüfmittel muss in bestimmten Zeiträumen erfolgen und kann entweder intern oder extern stattfinden.
Nahezu jedes Produktionssystem verfügt über mehr oder minder groß dimensionierte Lager- und Pufferbereiche. Ziel der Produktionslagerverwaltung ist es, diese Lager effizient zu betreiben.
Die Zu- und Abführung von Gütern in diese Bereiche erfolgt durch den innerbetrieblichen Transport. Jung beschreibt diesen als "[...] Transport innerhalb der betrieblichen Einheit von einem Produktionsort zum anderen oder den Transport in oder zwischen verschiedenen Bereichen eines Lagerhauses."[20], was, auf die Fertigung angewendet, den kompletten Materialtransport in, im und aus dem Produktionsbereich bedeutet.
Die Bestandsverwaltung sorgt dafür, dass Materialien an dem für sie bestimmten Ort eingelagert werden. Dabei werden Eigenschaften wie Abmessung, Gewicht, maximale Lagerdauer etc. berücksichtigt. Sie erfasst alle Ein- und Auslagerungen und ist damit in der Lage, ständig Auskünfte über Materialverfügbarkeiten zu erteilen.
Eine weitere wichtige Funbktion ist das Monitoring. Mit Hilfe von Monitoring kann man definierte Prozesse Überwachen und Fehler oder Probleme frühzeitig erkennen und beheben.
5.2.3 Heutige IT-Unterstützung
Heutzutage wird die Fertigung durch bestimmte computergestützte Maßnahmen unterstützt. Scheer stellt fest, dass Computer Integrated Manufacturing "[..]die integrierte Informationsverarbeitung für betriebswirtschaftliche und technische Aufgabe eines Industriebetriebes [bezeichnet][21]."
Zudem beschreibt Scheer, dass die mehr betriebswirtschaftlichen Aufgaben durch das Produktionsplanungs und -steuerungssystem gekennzeichnet werden, wie es als linker Schenkel des Y (siehe Abbildung Y-Modell) dargestellt ist. Die mehr technisch orientierten Aufgaben werden hingegen durch den rechten Schenkel des Y, mit den diversen CA-Begriffen, gekennzeichnet. Zudem wird die Auftragsabwicklung durch das PPS-System bestimmt und die Produktbeschreibung sowie die Fertigungsressourcen werden durch die CAx-Komponenten unterstützt. Diese Informationssysteme sind zudem Datenlieferant für begleitende Systeme der Finanzbuchführung und Kostenrechnung [22].
Bestandteile des CIM sind:
CAM (Computer Aided Manufacturing):
Unter CAM versteht man die computergestützte Ausführungsebene der Fertigung. Computergesteuerte Systeme für Maschinen, Werkzeugverwaltung, Lager- und Transportsteuerung oder Qualitätssicherung und Instandhaltung, bestehen aus ihr [23].
CAP (Computer Aided Planning):
Unter CAP versteht man die Zusammenfassung aller rechnerunterstützten, auf den Prozessentwurf eines Produktes bzw. Konstruktionsobjektes bezogene Planungsaufgaben. Insbesondere gehören hierzu die computergestützte Arbeitsplanerstellung, die Programmierung von NC-Maschinen und Industrierobotern sowie die Prüfplanung [24].
Hier ist dann zu unterscheiden, ob der Arbeitsplan für eine konventionelle Fertigung oder für computergesteuerte Produktionsanlagen (NC-Maschinen), wo der Arbeitsplan dann durch NC-Programme ergänzt oder ersetzt wird, benötigt wird [25].
CAQ (Computer Aided Quality Assurance):
Zur Durchführung der QM-Aufgaben am Rechner werden die Begriffe Funktion, Modul und Rechner unterschieden. Eine CAQ-Funktion ist eine vom Programm unterstützte Abfolge von verschiedenen QM-Tätigkeiten. Dies sind z. B. die Prüfplanerstellung oder auch die Prüfdatenerfassung. In einem CAQ-Modul werden die CAQ-Funktionen zu einer Anwendungseinheit zusammengefasst. Diese Zusammenfassung ist in der Regel systemspezifisch und bezieht sich meist auf Abteilungsbereiche, zunehmend aber auf die Qualitätsaufgaben innerhalb des Unternehmens. Ein CAQ-System ist für einen CAQ-Anbieter die Gesamtheit aller CAQ-Module. Ein Anwender versteht unter diesem Begriff hingegen die aufeinander abgestimmten Ablaufroutinen der CAQ-Funktionen. Somit besteht das System für den Anwender aus der Gesamtheit der eingesetzten CAQ-Module [26].
Da regelmäßige Kontrollen, wie Eingangs-, Zwischen- oder auch Endkontrollen, in einem Industriebetrieb stattfinden müssen, findet CAQ hier Anwendung.
6 Anforderungen
Um Tablet-PCs in der Fertigung effizient nutzen zu können, sollten gewisse Anforderungen erfüllt sein. Neben den Anforderungen die an einen Tablet-PC selbst gestellt werden gehört auch die Netzwerkinfrastuktur dazu.
6.1 Tablet-PC
Da ein Tablet-PC anders zu betrachten ist als ein Notebook werden auch andere Anforderungen gestellt. Neben der Hardware muss die Software entsprechende Funktionen bieten.
6.1.1 Hardware
Tablet-PCs können als Laptop mit Funktionen von PDAs oder Smartphones verstanden werden. Die zentralen Komponenten wie Prozessor, Festplatte oder Arbeitsspeicher sind mit denen von Notebooks identisch. Unterscheidungen gibt es allerdings bei den Displays und Bauarten.
Die Displays von einem Tablet-PC sind unempfindlicher als PDA-Displays. Die Oberfläche der Displays von Tablet-PCs können aus verschiedenen Materialien wie Glas oder Acryl hergestellt werden. Mit Hilfe eines Digitizers wird die Position des Spezialstiftes mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes erfasst. Durch dieses elektromagnetische Feld ist es dem Benutzer sogar möglich die Hand auf das Display zu legen, ohne dass dies als Eingabe erkannt wird. Diese Technik wird auch bei Grafiktabletts eingesetzt. das Elektromagnestische Feld wird durch eine Spule im Stift erzeugt. So genannte Leiterschleifen die hinter dem LCD-Display liegen ermitteln hierbei die Stiftposition.
Eine zentrale Komponente in einem Tablet-PC ist die Batterie. Wie bei Notebooks müssen auch Tablet-PCs sich der Herausforderung der Akkulauf- und Lebenszeit stellen. Gerade der Memory-Effekt, der dazu führt, dass Akkus ihre Kapazitäten einbüßen, wenn sie vor dem wiederaufladen nicht vollständig leer sind, ist ein großes Problem. Die Metall-Hybrid-Technologie verspricht Abhilfe. Allerdings können auch diese Batterien nicht die Schwäche der bekannten Akkus aus Nickel und Cadium bewältigen, da auch sie sich entladen, wenn sie nicht genutzt werden. Ebenfalls können zu hohe Temperaturen zum Entladen der Batterie führen. Um die Laufzeit der Akkus zu verlängern gilt auch bei Tablet-PCs der Grundsatz, dass nicht benötigte Komponenten deaktiviert werden sollten um Energie zu sparen. WLAN-Adapter zum Beispiel sind im Betrieb große Stromfresser. Auch nicht benötigte Visuelle Effekte von Programmen oder Betriebssystemen können zu einer Verkürzung der Akkulaufzeit führen
Tablet-PCs bieten gegenüber normalen Notebooks viele Vorteile. Auf der einen Seite können handschriftliche Notizen direkt digital verarbeitet und Archiviert werden, was den Gedanken des Papierlosen Büros weiter nach vorne bringt, auf der anderen Seite sind Tablet-PCs auch meist wesentlich kleiner und leichter als Notebooks. Nachteilig muss allerdings angesehen werden, dass die Eingabegeschwindigkeit unter einer fehlenden Tastatur zu leiden hat. Auch Freunde von großen Displays werden bei Tablet-PCs eher weniger Freude haben, da diese dem Gedanken der Mobilität und des Gewichtes wiedersprechen würden.
6.1.2 Software
Der Begriff Software kann grundsätzlich mit Computerprogramm übersetzt werden und ist im vereinfachten Sinne eine Abfolge von Befehlen die an die Hardware weitergegeben werden. Man unterscheidet zwischen Systemsoftware und Anwendungssoftware[27]. Die Systemsoftware, auch Betriebssystem genannt, bietet die Plattform für die Anwendungssoftware und stellt eine Schnittstelle zur Hardware dar. Anwendungssoftware ist die Software mit dem der Computerbenutzer arbeitet. Dies umfasst zum Beispiel Office-Anwendungen, Zeichenprogramme, Datenbanksysteme oder individuell gestaltete Programme.
Ein wichtiger Faktor von Software ist die Ergonomie, die sich als Anpassung der Software an die Benutzer versteht. Software-Ergonomie bedeutet unter anderem, dass Software fehlerrobust, selbstbeschreibend und intuitiv zu bedienen sein sollte. Gerade im Bereich der Tablet-PCs muss eine Software gewissen ergonomischen Anforderungen genügen[28].
Für die Nutzung auf einem Tablet-PC muss eine Software ausgerichtet sein. Zwar können alle gängigen Softwareprodukte auf einem Tablet-PC installiert werden, Zusatzfeatures wie die Nutzung eines Stiftes oder „Touch-Funktionen“ sind in Standardversionen allerdings nicht integriert.
Aber nicht nur Microsoft stellt sich immer mehr den Herausforderungen der Tablet-PC –Welt. Auch andere Hersteller bieten immer mehr Tablet-Funktionen. Das Programm MindManager von Mindjet bietet zum Beispiel die Möglichkeit Maps handschriftlich zu erstellen und nachher in eine saubere Druckschrift Version umzuwandeln. Dies bietet eine höhere Flexibilität beim Arbeiten und vereinfacht die Bedienbarkeit[30].
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6.2 Netzinfrastruktur
Laut Rainer Egewardt versteht man unter einem Netzwerk die "Verbindung von mindestens zwei Rechnern [..], die gemeinsame Ressourcen nutzen, Informationen gegenseitig austauschen und mit einem einheitlichen Datenbestand arbeiten können". [31]
Heutzutage sind die beiden wichtigsten Ausdehnungs-Arten von Netzwerken das LAN (Local-Area-Network) und das WAN (Wide-Area-Network). Wie der Name LAN ,Local Area Network, schon aussagt kommt es lokal zum Einsatz und bietet hohe Übertragungsraten für Gebäude oder Grundstücke. Eine größere Ausdehnung ist eher selten. Das Wide-Area-Netzwerk bietet ein weltweites Einsatzgebiet. WAN Netzwerke werden genutzt um verschiedene LANs miteinander zu verbinden.
Bei den Übertragungsmedien wird zwischen leitungsgebundenen und nicht leitungsgebundenen Übertragungen unterschieden. Zu den leitungsgebundenen Medien zählen Kupferleitungen und Lichtwellenleiter, während Funktechniken, Bluetoth oder Infrarot als nicht-Leitungsgebunden definiert werden. Grundsätzlich unterscheiden sich die Übertragungsmedien in Technologie, Übertragungsprozess und Übertragungsgeschwindigkeit.
6.2.1 LAN
Ein LAN verbindet alle aktiven Netzwerkteilnehmer und kann sich über einige 100 Meter ausdehnen. Die Art und Weise wie ein LAN aufgebaut wird nennt man Topologie. Beispiele für Topologien sind Stern oder Ring. Bei der Sternverkabelung wird ein zentrales Medium wie ein Hub oder ein Switch zwischen die Teilnehmer geschaltet wird, was zur Folge hat, dass alle Netzwerkendgeräte unter einander gleichzeitig kommunizieren können, Bei der Ring-Verkabelung dagegen ist jeder Netzwerkteilnehmer mit seinen beiden Nachbarn verbunden wird[33].
6.2.2 WLAN
Für ein flexibleres Arbeiten und um die Produktivität zu steigern werden in der Industrie immer mehr WLANs in bestehende Netzwerkumgebungen implementiert. Sowohl in kaufmännischen als auch in gewerblichen Bereichen findet man Anwendungsbeispiele. So wird zum Beispiel in kaufmännischen Bereichen gerade in Besprechungsräumen oder bei Teamarbeitsplätzen gern auf das oft als lästig empfundenen Netzwerkkabel verzichtet. Im gewerblichen Bereich sind unter anderem Inventuren oder mobile Lagerverwaltungen beliebte Anwendungsfelder für Drahtlosnetzwerke.
Seit 1997 ist WLAN ein anerkannter und durch das IEEE verabschiedeter Standard und trägt die Bezeichnung 802.11[36]. Dieser Standard wurde im Laufe der Jahre immer wieder modifiziert, so dass es mittlerweile mehrere WLAN Standards gibt, die sich unter anderem in Frequenz und Übertragungsraten unterscheiden. Der neuste Standard ist IEEE 802.11n und bietet Übertragungsraten von bis zu 600Mbit/s.
Ein weiterer großer Unterschied zu einem LAN ist das Zugriffsverfahren. Während in einem LAN mit CSMA/CD eine Kollision erkannt und zurück gemeldet wird nutzt WLAN das etwas abgewandelte Verfahren CSMA/CA (Carier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Dieses Verfahren versucht die Anzahl an Kollisionen im Netzwerk so gering wie möglich zu halten[40].
7 Mögliche Anwendungsfelder
Nachfolgend wird ein Überblick über mögliche Einsatzmöglichkeiten eines Tablet-PC's in der Fertigung gegeben. Dies geht von der Produktionsplanung und -steuerung über die Leistungsmeldung bis hin zur Prüfmittelverwaltung.
7.1 Produktionsplanung und -steuerung
Die Produktionsplanung- und Steuerung erfordert umfassende Informationen, um die in 6.2.2 dargestellten Ziele erreichen zu können. Zur effizienten Verwaltung dieser Informationen kommen heute in sehr vielen Fällen IT-Systeme zum Einsatz. Da aber einige notwendige Entscheidungen nicht durch Computersysteme getroffen werden können und ein Eingriff durch den Benutzer notwendig ist gibt es einige Potentiale für den Einsatz von Tablet-PCs in diesem Bereich.
7.1.1 Produktionsprogrammplanung
Die Produktionsprogrammplanung wird für gewöhnlich nicht von einer Person allein, sondern durch einen Kreis von Entscheidern festgelegt. In Besprechungen dieser Entscheidungsträger kann es zu Differenzen und Fehlplanungen kommen, wenn nicht alle Teilnehmer immer über den aktuellen Stand der Planung und deren Grundlage informiert sind.
Ein Tablet-PC kann zu diesem Zweck aufgrund seiner geringen Größe einfach herum gereicht werden, bei Bedarf besteht auch die Möglichkeit, ihn in Verbindung mit einem Beamer einzusetzen. Zusätzlich dazu kann er aufgrund seines Bedienkonzeptes zur Zusammenarbeit bei der Produktionsprogrammplanung genutzt werden. Man stelle sich eine Software vor, die z.B. pro Produktgruppe einen fixierten Balken mit den Verkaufszahlen der Bezugsperiode und einen in seiner Länge mit dem Finger veränderbaren Balken mit der Planmenge der Planperiode anzeigt (siehe Abb. 14). Die Bedienung wäre intuitiv und sicherlich für jeden sofort verständlich, zudem ist das Ergebnis direkt sichtbar und greifbarer als z.B. ein Prozentwert am Whiteboard. Es besteht allerdings die nicht zu unterschätzende Gefahr, dass sich die Beteiligten zu sehr auf die Technik des Tablet-PCs selbst fixieren und das eigentliche Ziel, die optimale Planung, außer Acht verlieren. Trotzdem kann ein durchdachter Einsatz der Technologie sicher zu positiven Effekten führen.
Ein weiterer Teilbereich der Produktionsprogrammplanung ist die Überführung von Planungen mit langer Periodendauer in solche mit kürzeren Intervallen (z.B. die Überführung einer Verabschiedeten Jahresplanung in eine Quartalsplanung). Bei dieser Aufgabe kann der Einsatz eines Tablet-PC ebenfalls Vorteile bringen. So könnte eine festgelegte Jahresmenge zunächst in einzelne Losgrößen zerteilt werden. Danach könnten die einzelnen Lose mithilfe der Touch-Bedienung auf die entsprechenden Quartale verteilt werden (siehe Abb. 15). Für ungeübte Nutzer ist diese Art der Bedienung sicherlich eine Erleichterung, wohingegen "Power-User" schnell Shortcuts und Funktionstasten vermissen werden, die sie zur Beschleunigung der Arbeit verwenden würden. Es kann demnach nicht pauschal festgelegt werden, ob der Einsatz von Tablet-Technologie in diesem Bereich Sinn macht. Vielmehr sind die Anforderungen der Anwender hier ausschlaggebender Faktor für oder gegen die Verwendung.
7.1.2 Materialdisposition
Der Disponent hat größte Sorge für die Materialverfügbarkeit zu tragen. Der größte Fehler, der ihm unterlaufen kann, ist das unbeabsichtigte Fehlen von Material, welches zur Produktion oder zum Verkauf benötigt wird. Es ist also von hoher Wichtigkeit, ihn schon im Verdachtsfall über mögliche Engpässe zu informieren. Um eine zeitnahe Information zu gewährleisten wäre es denkbar, ihn mit einem Tablet-PC auszustatten. Dieser könnte dann entsprechende Warnmeldungen anzeigen (Abb. 16). Dafür ist jedoch erforderlich, dass das Gerät ständig mitgeführt wird. Da aber davon ausgegangen werden kann, dass die entsprechenden Mitarbeiter bereits Mobiltelefone bei sich tragen, auf die ebenfalls z.B. per SMS Warnungen gesendet werden können, ist der konkrete Nutzen einer solchen Lösung zumindest fraglich.
Wird festgestellt, dass ein Artikel produziert werden muss, wird ein Fertigungsauftrag ausgelöst. Damit dieser reibungslos realisiert werden kann ist es erforderlich, dass alle Komponenten, die zur Herstellung des zu produzierenden Teils notwendig sind, zur Verfügung stehen. Die Materialverfügbarkeit ist demnach schon vor Auftragsstart zu prüfen, gegebenenfalls müssen zunächst Zukaufteile beschafft oder Materialien niedrigerer Dispositionsstufen hergestellt werden. Hier ist eine Unterstützung durch Tablet-PCs denkbar. Eine Software könnte die notwendigen Komponenten zusammen mit einem Indikator der Verfügbarkeit anzeigen (siehe Abb. 17). In diesem Fall entspricht die rote Kennzeichnung hinter der Komponente einer fehlenden Verfügbarkeit, grün zeigt an, dass die Komponente in ausreichender Menge vorhanden ist. Ausgehend davon könnten dann direkt weitere Aktionen ausgelöst werden. Über die Touch-Bedienung könnte der Mitarbeiter zu produzierende Komponenten in einen Produktionsvorrat schieben (blaue Pfeile auf blaues Kästchen), Bestellanforderungen für einzukaufende Materialien könnten in einen Einkaufsvorrat verschoben werden (violette Pfeile auf violettes Kästchen). Durch die klare, visuelle Darstellung wird es dem Mitarbeiter erleichtert, die richtigen Aktionen auszuführen, es muss aber auch darauf hingewiesen werden, dass solche Mechanismen in integrierten System häufig automatisch ablaufen. Es ist daher von den bestehenden Strukturen abhängig, ob ein Einsatz von Tablet-PCs sinnvoll ist.
Unabhängig von der Herkunft der Bestellbedarfe (manuell oder automatisch erstellt) wird die Bestellung selbst in den meisten Fällen manuell ausgelöst. Auch hierbei ist eine Unterstützung durch Tablet-PCs denkbar. Aus einer Liste der einzukaufenden Materialien könnten die Bedarfe per Drag&Drop direkt einem Lieferanten zugeordnet und die Bestellungen abgeschickt werden (siehe Abb. 18). Da aber nach der Zuordnung im Normalfall noch zusätzliche Angaben wie Mengen, Lieferadresse o.Ä. eingegeben werden müssen, was durch das Fehlen einer Tastatur am Tablet-PC erschwert wird, ist hier kein deutlicher Vorteil erkennbar.
7.1.3 Kapazitätsplanung
Aus der Produktionsprogrammplanung und der Materialdisposition ergeben sich Termine, zu denen Material bereitgestellt werden muss. In der Regel muss nicht direkt nach Bekanntwerden des Bedarfes mit der Produktion begonnen werden um den Termin halten zu können, es gibt im Normalfall ausreichend Vorlaufzeit, die eine optimale Auslastung der Kapazitäten ermöglichen soll. Das wird durch eine optimale Anordnung der einzelnen Produktionsschritte aller zu realisierender Fertigungsaufträge erreicht. MES (Manufacturing Execution Systeme) unterstützen den Mitarbeiter u.a. bei der Aufgabe, eine möglichst optimale Planung zu erstellen. In der Regel wird jeder Vorgang als verschiebbarer Balken dargestellt (siehe Abb. 19). In diesem Anwendungsfall kann der Tablet-PC eingesetzt werden, um die Position der einzelnen Balken und damit die Termine der Produktionsschritte zu verschieben. Durch automatische, farbliche Markierung ist eine Visualisierung ungünstiger Planungssituationen möglich - so könnten beispielsweise überlastete Maschinen oder Personen rot gekennzeichnet werden. Es muss allerdings beachtet werden, dass es schon bei einer wie in der Abbildung aufgebauten grafischen Benutzeroberfläche sehr schwierig ist, die richtigen Balken zu verschieben - die Bedienung mit Finger oder Stift ist ungenauer als die Eingabe mit der Maus.
Ein weiterer Vorteil im Bereich der Kapazitätswirtschaft ergibt sich durch die Tragbarkeit des Tablet-PC. Treten Abweichungen vom Plan auf, die einer Besprechung mit Schichtführern, Einrichtern oder Anderen bedürfen, könnte der Planer die betroffenen Personen mit seinem Gerät aufsuchen und anhand des dort angezeigten Kapazitätsplanes die Abweichung erläutern. Im Dialog könnten dann Abstellmaßnahmen erörtert und direkt in einer aktualisierten Planung umgesetzt werden.
7.2 Maschineneinrichtung
Um die geforderten Produkte entsprechend fertigen zu können, bedarf es zuerst der Rüstung der Maschine. Dies ist ein sehr aufwändiger Prozess, da die Einstellungen je nach Artikel variieren und die Rüstung einige Zeit in Anspruch nehmen kann.
Tablet-PC's könnten in diesem Bereich zum Beispiel den Mitarbeiter über einen anstehenden Fertigungsauftrag informieren und damit die in vielen Unternehmen eingesetzte Steuerung auf Basis von Zetteln ersetzen. So hat der Mitarbeiter die Informationen immer aktuell und schnell zur Hand. Kommt es zur Rüstvorbereitung könnte er beispielsweise sehen, wie lange die Maschine, die er benötigt, noch in Betrieb ist. Die verbleibende Zeit könnte daher effektiv dafür genutzt werden, um sich die benötigten Werkzeuge bereitzustellen bzw. bereitstellen zu lassen. Zudem kann er sich so auch vor Ort über die entsprechenden Lagerplätze der Werkzeuge oder ähnliches informieren und diese dann direkt als Entnahme verbuchen. Sobald er mit der Rüstvorbereitung beginnt, könnte er den Fertigungsauftrag beispielsweise als „FA in Vorbereitung“ kennzeichnen. Wurde das vorherige Fertigungslos beendet, erhält der Mitarbeiter eine Information und kann den Rüstvorgang starten. Dies kann er dann über den Tablet-PC im System hinterlegen. Auch hier sind keine Zettel mehr von Nöten, da sich der Mitarbeiter den Rüstplan auf dem Tablet-PC anschauen kann. Er kann nun die Maschine entsprechend des Fertigungsauftrages einstellen, da er die Artikelangaben wie bestimmte Maße und Toleranzen direkt über den Tablet-PC abrufen kann und anschließend den Anfahrvorgang beginnen. Ist das Fertigungslos gefertigt, kann sich der Mitarbeiter die Informationen über die Rüstnachbereitung wieder direkt über den Tablet-PC abrufen und diese anhand einer Checkliste abarbeiten. Zudem ist für ihn die Zeitspanne ersichtlich, die noch bis zum nächsten Fertigungsauftrag zur Verfügung steht. Die Lagerplätze für die nun nicht mehr benötigten Werkzeuge sowie Materialien können über den Tablet-PC abgerufen werden. Anschließend könnte die Einlagerung erfolgen. Sollte er einen Punkt bei der Rüstnachbereitung vergessen, könnte er so direkt informiert werden und die entsprechenden Tätigkeiten ausführen.
Ein Tablet-PC könnte hier zu größeren Zeiteinsparungen führen, da sich der Mitarbeiter die benötigten Informationen, die er zur Maschineneinrichtung benötigt, über den Tablet-PC anzeigen lassen kann. Zudem werden so die Daten direkt erfasst und entsprechende Informationssysteme können eingerichtet werden. Ebenfalls kann der Mitarbeiter alle wichtigen Daten direkt abrufen und wird darüber informiert, welche Tätigkeiten er zu welchem Zeitpunkt zu erledigen hat. Aufgrund dessen wäre es einfacher für ihn, seine Ressourcen richtig einzuteilen und somit zu optimieren.
Durch den Einsatz einen Tables PC's in diesem Bereich, erhalten die Mitarbeiter umfangreichere Informationen. Jedoch hängt der Nutzen davon ab, wie effektiv dieses Gerät von jedem Mitarbeiter eingesetzt wird.
7.3 Betriebsdatenerfassung
Durch die Betriebsdatenerfassung sollen alle Produktionsleistungsdaten erfasst und kontrolliert werden. Sie umfasst sowohl vorbereitende Maßnahmen, wie Rüst- oder Reinigungsfunktionen, als auch die direkten Wertschöpfungsfunktionen[41].
In den nachfolgenden Kapiteln wird ein Überblick über den Einsatz eines Tablet-PC sowohl für die Rückmeldung von Fertigungsaufträgen als auch für die Störungsverwaltung gegeben.
7.3.1 Leistungsmeldung
Wie bereits beschrieben, bedarf es auch nach Beendigung eines Fertigungsauftrages einer Rückmeldung, so dass hierin die resultierenden Angaben wie Stückzahlen etc. erfasst werden können.
Für den Mitarbeiter entsteht schon vor der Rückmeldung ein Vorteil, da er sich Arbeitsplandaten sowie Stücklisten über den Tablet-PC ansehen kann. Durch den Einsatz eines Tablet-PC’s entfällt wieder jegliche „Zettelwirtschaft“ für den Mitarbeiter. Zudem hat er eine Übersicht darüber, welche Fertigungsaufträge noch in nächster Zeit zu erledigen sind und kann seine Arbeit entsprechend einteilen. Hierdurch würde dann z. B. der Vorteil entstehen (sollte es zu Störungen in der Produktion aufgrund von fehlendem Material, einem Maschinenstillstand oder ähnlichem kommen), dass für den Mitarbeiter direkt ersichtlich ist, welcher Fertigungsauftrag im Anschluss zu bearbeiten ist. Er könnte daher mit der Bearbeitung eines Folgeauftrages fortfahren. Dies ist gerade bei Montagearbeiten, wo keine aufwändige Maschinenrüstung hinter steht, sinnvoll. Bevor der Mitarbeiter einen Fertigungsauftrag bearbeitet, sollte er diesen zuvor auswählen und die nötigen Personaldaten erfassen. Bei einem Fertigungsauftrag, der über die Maschine abgewickelt wird, könnten die Fertigungsdaten an den Tablet-PC gesendet werden. So ist der Mitarbeiter immer über den aktuellen Stand der Fertigung informiert. Bei einem Fertigungsauftrag der hingegen über Montagearbeiten erledigt werden soll, kann der Mitarbeiter die bereits abgearbeiteten Stückzahlen zwischenspeichern. Er erhält hierdurch einen Überblick über die restliche Auftragsmenge und die verbleibende Zeit. Zudem könnten vom System nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne Eingaben hinsichtlich der bereits hergestellten Stückzahlen gefordert werden. Aufgrund dieser Zahlen könnte errechnet werden, ob der Fertigungsauftrag in der geforderten Zeit erledigt werden kann. Sollte sich herausstellen, dass es zu Zeitproblemen kommen kann, erhält der Mitarbeiter eine Meldung und könnte über einen Button Hilfe anfordern. Zudem ist er nicht mehr an einen festen PC-Arbeitsplatz gebunden, sondern kann die Daten direkt an seinem Arbeitsplatz erfassen. Zusätzlich kann in der Zeit, in der nicht an dem Fertigungsauftrag gearbeitet wird, der Fertigungsauftrag als „Pause“ oder ähnliches gekennzeichnet werden. So erhält man hinterher einen genauen Überblick darüber, wie viel Zeit für die Abwicklung des Fertigungsauftrages tatsächlich in Anspruch genommen wurde. Nach Abschluss des Fertigungsauftrages müssen noch die nötigen Angaben über die gefertigte Menge, den Ausschuss und ähnliches gemacht werden. Anschließend kennzeichnet der Mitarbeiter den Fertigungsauftrag als abgeschlossen, so dass dies im System hinterlegt werden kann. Die erfassten Daten können somit zur Aktualisierung des Systems hinsichtlich der entstandenen Kosten, des tatsächlich benötigten Materials etc. verwendet werden. Die Daten sind daher immer aktuell. Zudem können sie sofort erfasst und bleiben nicht, wie es bei Zetteln manchmal der Fall ist, einige Zeit liegen. Ebenfalls entfällt hierdurch eine doppelte Erfassung der Daten, da diese nur noch im System erfasst werden müssen und nicht wie bisher vorab auf dem Fertigungsauftrag in Papierform.
Der Einsatz eines Tablet-PC's würde die Flexibilität in diesem Bereich erhöhen. Zudem könnten durch bestimmte Abfragen mögliche Verzögerungen frühzeitig erkannt und behoben werden.
7.3.2 Störungsverwaltung
Um Störungen während der Produktion zu vermeiden ist eine gute und durchdachte Störungsverwaltung von großer Bedeutung. Diese muss so gestaltet sein, dass Störungen schnellstmöglich behoben werden können.
Zur Verwaltung eintretender Störungen könnte das Anlagen- und Instandhaltungspersonal mit Tablet-PC’s ausgestattet werden. Kommt es zu Störungen, erhält das Personal über den Tablet-PC eine Info. Auf dem Tablet-PC kann dann der Mitarbeiter, der sich um die Bewältigung des Problems kümmert, einen Button „Auftrag annehmen“ drücken. So ist für die anderen Mitarbeiter ersichtlich, dass die Fehlerbehebung bereits in Bearbeitung ist. Ist nach einer bestimmten Zeitspanne keine Rückmeldung eines Instandhalters vorhanden, wird eine höhere Instanz, wie z. B. der Abteilungsleiter, über das Problem informiert. Ebenfalls wird die Fertigungssteuerung über die Probleme informiert, um so die weitere Maschinenbelegung oder ähnliches zeitlich anpassen zu können. Der Mitarbeiter der Instandhaltung hat nun in einem Bericht zu erfassen, um welche Maschine etc. es sich handelt und welche Problematik aufgetreten ist. Zudem wird ihm ein Überblick über bereits entstandene Probleme gegeben, so dass er sich hierüber Informationen zur Behebung einholen kann. Auch hier kann der Mitarbeiter die Bearbeitung starten und stoppen, so dass später ersichtlich ist, welchen Zeitraum die Problembewältigung in Anspruch genommen hat. Es ist so auch für andere Abteilungen erkennbar, wo es gerade zu Produktionsstörungen gekommen ist und ob diese bereits in Bearbeitung sind. Wenn die Arbeiten nicht vom Instandhalter allein ausgeführt werden können, kann er über den Tablet-PC Hilfe anfordern. Die entsprechenden Mitarbeiter können den Auftrag dann, wie oben bereits beschrieben, wieder annehmen. Nach Abschluss der Arbeiten kann das Problem als „behoben“ gekennzeichnet werden. Im Anschluss erhalten alle Mitarbeiter, die zuvor die Maschine bedient haben, eine Information über die Fehlerbehebung und können so mit ihrer Arbeit fortfahren.
Der Einsatz eines Tablet-PC's ist in diesem Bereich eher fraglich, da noch andere Kommunikationsmedien wie z. B. Telefon zur Verfügung stehen. Zudem bedarf es einer hohen Verantwortung der Mitarbeiter, da diese die Aufgaben aus Eigeninitiative übernehmen müssen und nicht wie bisher direkt angesprochen werden.
7.4 CAQ
Unter CAQ versteht man die computergestützte Qualitätssicherung. Um den Qualitätsanforderungen gerecht zu werden, müssen Produkte sowie Prüfmittel regelmäßig einer Kontrolle unterzogen werden. Näheres zu CAQ wurde bereits in Kapitel 6.2.3, heutige IT-Unterstützung, erläutert. In den Punkten 8.4.1 und 8.4.2 werden mögliche Einsatzmöglichkeiten eines Tablet-PC's für die Prüflosbearbeitung als auch für die Prüfmittelverwaltung dargestellt.
7.4.1 Prüflosbearbeitung
Da eine gleichbleibende Qualität der Produkte immens wichtig ist, muss die Produktion in bestimmten Abständen kontrolliert werden. So können Abweichungen festgestellt und Fehler vermieden werden.
Sobald die Fertigung der Produkte begonnen hat, läuft die Zeit bis zur ersten Zwischenkontrolle der gefertigten Teile. Diese kann anhand der bereits produzierten Stückzahlen oder an der Fertigungszeit ausgerechnet werden. Der Mitarbeiter erhält nun eine Information, an welcher Maschine wie viele Teile zu prüfen sind. Er kann dann die Prüfanwendung auf dem Tablet-PC starten und in dieser den Artikel auswählen. Hier bekommt er dann den genauen Prüfplan angezeigt, anhand dessen er die Prüfung durchzuführen hat. In diesem steht, mit welchen Messmitteln er welche Stellen des Produktes zu prüfen hat. Die ermittelten Werte können entweder übertragen oder vom Mitarbeiter selbst eingegeben werden. Sollte des Öfteren ein Maß auftreten, dessen Abweichung ausserhalb des Toleranzbereiches liegt, kann der Mitarbeiter die Produktion stoppen und die Einstellungen der Maschine kontrollieren. Die nun produzierten Teile werden wieder einer Kontrolle unterzogen. Liegen die Maße im Toleranzbereich, kann der Mitarbeiter die Daten speichern und die Prüfung beenden. Anschließend kann er sich die Messdaten grafisch auf dem Tablet-PC darstellen lassen, um so z. B. die Streuung der Messwerte auf einen Blick zu erkennen. Dies hat den Vorteil, dass je nach Streuungsmaß die Maschineneinstellung für die nächste Fertigung angepasst werden kann, um die Abweichungen möglichst gering zu halten. Sollte eine Änderung der Einstellungen sinnvoll sein kann er dies ebenfalls erfassen, so dass andere Mitarbeiter auch über die Änderung informiert werden und so auch die entsprechenden Maschineneinstellungen vornehmen können. Zudem bekommt er anschließend die Zeit angezeigt, in der die nächste Prüfung stattfinden muss. Ebenfalls erhält er einen Überblick darüber, welche Produkte als nächstes einer Prüfung unterzogen werden müssen.
Der Nutzen eines Einsatzes von Tablet-PC in diesem Bereich ist fraglich, da eine Prüfung der Teile bereits an Prüfstationen stattfinden kann. Dennoch erhält der Mitarbeiter einen genauen Überblick darüber welches Teil er mit welchen Prüfmitteln zu prüfen hat und wann die nächste Prüfung ansteht.
7.4.2 Prüfmittelverwaltung
Um eine gleichbleibende Qualität der Produkte zu erhalten, bedarf es ebenfalls einer regelmäßigen Kontrolle der Messmittel. Nur wenn diese einwandfrei sind, ist auch eine korrekte Kontrolle der Produkte gewährleistet.
Sobald ein Prüfmittel kalibriert werden muss, erscheint eine Meldung auf dem Tablet-PC, die der zuständige Mitarbeiter annehmen kann. Ihm wird angezeigt, um welches Messmittel es sich handelt und wie dieses zu prüfen ist. Zudem erhält er Angaben darüber, welches Prüfmittel zu welcher Zeit einer Eichung unterzogen werden sollte. Die Messdaten können wieder an den Tablet-PC übertragen werden oder der Mitarbeiter erfasst diese. Kommt es zu Maßabweichungen, die nicht im Toleranzbereich liegen, ist eine Protokollierung notwendig. Ebenfalls können Angaben über die daraus resultierenden Maßnahmen, wie der Austausch oder die Neubeschaffung eines Prüfmittels, erfasst werden. Eine Neubeschaffung eines Prüfmittels könnte direkt über den Tablet-PC erfolgen. Der Einkauf würde so eine Information erhalten, welches Prüfmittel zu bestellen ist. Zudem wird der Status gespeichert, so dass andere Mitarbeiter informiert sind. Sollte die Prüfung extern erfolgen, kann der Versand über den Tablet-PC eine Information erhalten. So weiß dieser welche Prüfmittel an welche Adresse geschickt werden müssen und kann die nötigen Versandpapiere vorbereiten.
Wie schon bei der Prüflosbearbeitung beschrieben, wäre der Nutzen eines Tablet-PC's eher fraglich. Es wäre besser, dass sich die zur Prüfung benötigten Teile an den Prüfstationen befinden und so jeder Mitarbeiter darauf zugreifen kann. Zudem ist es bei manchen Prüfungen sinnvoller, diese an bestimmten Prüfstationen durchzuführen.
7.5 Produktionslagerverwaltung
Damit die Bestände immer kontrollier- und nachverfolgbar sind wird in vielen Unternehmen auch im Produktionsbereich ein Lagerverwaltungssystem eingesetzt. Zur Bedienung dieses Systems ist der Einsatz von Tablet-PC denkbar.
7.5.1 Innerbetrieblicher Transport
 Abb. 24: Tablet-PC Halterung |
 Abb. 25: Tablet-PC an Stapler |
In den meisten Fällen werden Materialien mithilfe von Flurförderfahrzeugen (Hubwagen, Gabelstapler etc.) befördert. Jeder Mitarbeiter, der im Bereich des innerbetrieblichen Transports arbeitet, würde mit einem Tablet-PC ausgestattet. An den Flurförderfahrzeugen müsste dann eine Halterung für die Geräte installiert werden (Abb. 24), die ein sicheres Mitführen des mobilen Computers ermöglichen (Abb. 25). Die Lösung bietet einige Vorteile gegenüber z.B. stationären Computerterminals, an denen die Buchungen durchgeführt werden oder fest installierten Geräte auf den Fahrzeugen.
Im Falle eines Defektes wäre ein schneller Austausch gewährleistet, da es ausreicht, das defekte durch ein funktionierendes Gerät zu ersetzen. Es sind keine weiteren Arbeiten (abschrauben o.Ä.) erforderlich. Zudem ist es für den Mitarbeiter leicht, den Arbeitsplatz zu wechseln. Steigt er von einem Fahrzeug auf ein Anderes um reicht es aus, den Tablet-PC mitzunehmen - eine Neuanmeldung auf dem Nachfolgefahrzeug entfällt. Zusätzlich dazu könnte der Mitarbeiter auch abseits des Fahrzeuges mit dem Gerät arbeiten, z.B. bei der Inventur oder bei der Warenidentifizierung am Wareneingang. Durch die Zuordnung eines Geräts zum Mitarbeiter würde beim Benutzer das Gefühl entstehen, ein eigenes Gerät zu besitzen. Es ist davon auszugehen, dass er deshalb sorgfältiger damit umgehen würde.
Der Tablet-PC könnte vom Lagerverwaltungssystem angesteuert werden. Anstehende Transportaufträge würden angezeigt und könnten vom Mitarbeiter mobil bestätigt werden. Zudem wäre es möglich, das Layout der Produktionsstätte im IT-System abzubilden. Das würde die Möglichkeit eröffnen, den Mitarbeiter beim Auffinden freier Lagerplätze und des optimalen Weges dorthin zu unterstützen (siehe Abb. 26).
Da es beim innerbetrieblichen Transport auf schnelle Informationsflüsse und hohe Informationsqualität ankommt kann der Einsatz von Tablet-PC in diesem Bereich erhebliche Vorteile bringen. Durch die Mobilität kann die reale Situation im Lager optimal mit der Situation im IT-System abgeglichen werden. Ein Einsatz kann daher als sinnvoll beurteilt werden.
7.5.2 Bestandsverwaltung
Lagerzugänge müssen im Lagerverwaltungssystem verbucht werden, damit sie für alle Beteiligten sichtbar werden. Dafür muss der Artikel, der eingelagert werden soll, zunächst identifiziert werden. Hier ist bereits ein erstes Anwendungsfeld für Tablet-PC zu sehen. Über direkt verbaute oder nachträglich angeschlossene Peripherie wie z.B. Barcode- oder RFID-Lesegeräte ist eine mobile Identifizierung möglich (siehe Abb. 27). Nachdem das Material bekannt ist könnte das Lagerverwaltungssystem dann entsprechend der Artikeleigenschaften einen passenden Lagerplatz zuweisen und im auf dem Tablet-PC angezeigten Lagerlayout markieren. Auch hier ist die Berechnung und Anzeige des optimalen Fahrweges zum Ziel (siehe 8.5.1) denkbar. Damit der Artikel später wieder aufgefunden werden kann ist am Bestimmungsort eine Bestätigung erforderlich. Durch Scannen eines Barcodes, der den Lagerplatz identifiziert, könnte diese Bestätigung erfolgen. Alternativ dazu ist hier auch eine Lösung über GPS-Ortung oder Transpondertechnologie denkbar.
Innerhalb eines Lagers ist es immer wieder notwendig, Bestände zu verschieben, die Verschiebung muss dabei physikalisch wie auch im Lagerverwaltungssystem durchgeführt werden. Bei Benutzung eines Tablet-PC wäre es denkbar, Ladeeinheiten (Paletten o.Ä.) mit dem Finger auf dem Touchscreen per Drag&Drop zu verschieben, um den Transport vorzubereiten.
Auslagerungen könnten nach ähnlichem Prinzip ablaufen. Je nach Branche sind dabei allerdings zusätzliche Rahmenbedingungen zu beachten. Sofern mehrere Ladeeinheiten des gleichen Artikels vorhanden sind müssen häufig Auslagerstrategien wie FIFO (first in first out) oder eine Auslagerung nach MHD (Mindesthaltbarkeitsdatum) beachtet werden. Bei Anforderung eines Materials könnte auf dem Tablet-PC angezeigt werden, welche Ladeeinheit diesen Regeln entsprechend ausgelagert werden muss.
Aus allen Aktionen im Lagerverwaltungssystem (Einlagerung, Umlagerung, Auslagerung) entstehen Fahrbefehle, die durch den innerbetrieblichen Transport (siehe 8.5.1) durchgeführt werden.
Eine besondere Stellung innerhalb der Bestandsverwaltung nimmt die Inventur ein. Dabei wird der im Lagerverwaltungssystem angenommene Bestand dem real verfügbaren Bestand angepasst. Diese sehr personalintensive Aktivität kann durch Tablet-PCs vereinfacht werden, da der zählende Mitarbeiter nicht mehr zunächst alle festgestellten Bestände auf Papier festhalten muss, sondern sie direkt im System eingeben kann. Zudem wird das Risiko von Fehleingaben durch den wegfallenden Medienbruch verringert.
In der Bestandsverwaltung werden heute bereits überwiegend IT-Lösungen eingesetzt. Tablet-PCs können diese Lösungen ergänzen und für höhere Flexibilität sorgen.
7.5.3 Lagerinformation
Zur effektiven Verwaltung eines Lagers muss es möglich sein, umfassende Informationen zu den aktuellen Gegebenheiten im Lagerbereich abzurufen. Eine sehr grobe Kennzahl, die zur Steuerung des Lagers herangezogen werden kann, ist der Lagerfüllgrad. Er sagt aus, zu welchem Anteil das Lager belegt ist und könnte auf einem Tablet-PC als einfaches Balkendiagramm visualisiert werden.
Eine weitere, wichtige Information ist, welche Lagerplätze belegt sind und welche zur Verfügung stehen. Diese könnten auf dem Tablet-PC dargestellt werden (siehe Abb. 28). Diese Übersicht könnte um zusätzliche Informationen erweitert werden. Sie könnte Beispielsweise, wie in der Abbildung, Warnungen für bestimmte Lagerorte anzeigen, oder, bei Markierung eines Lagerplatzes mit dem Finger, zusätzliche Informationen wie das eingelagerte Material, das Datum der letzten Bewegung oder den eigentlichen Bestand anzeigen.
Diese Informationen stehen heute in beinahe jedem Lagerverwaltungssystem zur Verfügung und werden häufig auch schon entsprechend visualisiert. Neben den gängigen Vorteilen des Tablet-PCs (Mobilität, einfache Bedienung) ist hier jedoch kein weiterer Nutzen erkennbar.
7.6 Monitoring
Unter Monitoring versteht man die Überwachung eines Vorgangs mit Hilfe von bestimmten. Hierbei ist es wichtig regelmäßig aktuelle Daten zu bekommen um Vorgänge vergleichen zu können. Dadurch kann frühzeitig erkannt werden ob ein Prozess sauber läuft oder ob es Probleme gibt. Sollten die Probleme erkannt werden kann auf den Prozess eingegriffen und die Probleme behoben werden.
In der Fertigung gibt es die verschiedensten Einsatzgebiete für Monitoring. Gerade bei Maschinen kann ein Monitoring hilfreich sein. Standardzahlen die hier ausgelesen werden sind Beispielsweise welcher Artikel gefertigt wird, wie viele Artikel, zu welchem Produktionsauftrag ein Artikel gehört, die Dauer der Prozesse oder die Endzeit. Abweichungen in der Prozesszeit können je nach Software in Echtzeit erkannt werden.
Oft wird das Monitoring an einem zentralen Punkt an großen Monitoren ausgegeben. Allerdings könnte diese Software auch auf einem Tablet-PC laufen. Hier könnte zum Beispiel eine zentrale Position geschaffen werden, die einzelne Anlagen überprüft. So könnte man vor Ort an jeder Anlage mit dem selben PC die Prozesse kontrollieren und vielleicht direkt in fehlerhafte einzugreifen.
7.7 Zusammenfassung
| Einsatzbereich | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Produktions-
programmplanung |
|
|
| Materialdisposition |
|
|
| Kapazitätsplanung |
|
|
| Maschineneinrichtung |
| |
| Leistungsmeldung |
| |
| Störungsverwaltung |
|
|
| Prüflosbearbeitung |
|
|
| Prüfmittelverwaltung |
|
|
| Innerbetrieblicher
Transport |
| |
| Bestandsverwaltung |
|
|
| Lagerinformation |
| |
| Monitoring |
|
|
Tabelle 1: Überblick über Einsatzmöglichkeiten
8 Schlussbetrachtung
Die Einsatzmöglichkeiten von Tablet-PC im Bereich der Fertigung sind vielfältig. Die Untersuchung hat gezeigt, dass sie insbesondere bei simplen Anwendungen der mobilen Datenversorgung und -erfassung, beispielsweise bei der Maschineneinrichtung, der Leistungsmeldung und beim innerbetrieblichen Transport, Vorteile gegenüber konventionellen Lösungen wie Papier oder stationären Computerterminals aufweisen. Hier können die tragbaren Computer durch ihre intuitive Bedienung und die hohe Mobilität zur Steigerung der Effizienz und zur kontextgerechten Informationsversorgung der Prozessbeteiligten beitragen.
Komplexe Anwendungen wie die Produktionsprogrammplanung, das Störungsmanagement oder Lagerinformationssysteme eignen sich nur bedingt für die Benutzung mit Tablet-PC. Fehlende Eingabegeräte (z.B. Tastaturen), die zusätzlich zum Tablet-PC mitgeführt werden müssen, egalisieren den Vorteil der Mobilität. Bei umfangreichen Benutzeroberflächen der eingesetzten Applikationen stößt die Bedienung mit Finger oder Eingabestift aufgrund der Ungenauigkeit an ihre Grenzen.
Die geringe Verbreitung der Tablet-PC in Industriebetrieben ist sowohl auf das Fehlen von betriebswirtschaftlicher Software, die für den mobilen Einsatz konzipiert wurde, als auch auf die geringe Bekanntheit von Geräten, die sich für den Industrieeinsatz eignen, zurückzuführen. Nicht zuletzt ist es schwierig, den konkreten Nutzen genau zu beziffern und damit die Entscheidungsgrundlage für eine Investition in diese Technologie zu liefern.
9 Fußnoten
- ↑ Gausemeier et al. (2009), Seite 14
- ↑ Gausemeier et al. (2009), Seite 366
- ↑ Gronau, Lindemann (2008), Seite 154
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Vgl. Cowart, Knittel (2008) Seite 1356
- ↑ Vgl. The Tablet Store
- ↑ Vgl. Schedeen, History of the Tablet-Computer
- ↑ Vgl. c't-Magazin, Das Schönschrift Windows(2002), Ausgabe 14/02
- ↑ Vgl. MD-Consulting & Informationsdienste GmbH, MD Consulting ist Spezialist für Tablet-PC-basierte Geschäftsanwendungen
- ↑ Vgl. MD-Consulting & Informationsdienste GmbH, Geschäftsanwendungen für den Tablet-PC
- ↑ Vgl. Tablet PC World, 2010
- ↑ Vgl. Luger et al. (1999), Seite 107
- ↑ Vgl. Westkämper (2005) Seite 24
- ↑ Corsten (2007), Seite 511
- ↑ Vgl. Zelewski et al. (2008), Seite 233
- ↑ Vgl. Schulte (2001), Seite 112
- ↑ Vgl. Zelewski et al. (2008), Seite 389
- ↑ Johannaber, Michaeli (2004) Seite 1177
- ↑ Vgl. Johannaber, Michaeli (2004) Seite 1177 f.
- ↑ Sonntag, Schraper (Hrsg.) (1997) Seite 9
- ↑ Jung (2008), S. 406
- ↑ Scheer (1992) Seite 2
- ↑ Vgl. Scheer (1992) Seite 2
- ↑ Vgl. Scheer (1997) Seite 316
- ↑ Vgl. Zäpfel (2000) Seite 166
- ↑ Vgl. Scheer (1992) Seite 45
- ↑ Vgl. DGQ (1985) Schrift 14-17
- ↑ Vgl. Frielingsdorf, Lintermann, Schaefer,Schulte-Göckling, Seite 137
- ↑ Vgl. Frielingsdorf, Lintermann, Schaefer,Schulte-Göckling, Seite 128 und 5
- ↑ Microsoft
- ↑ Vgl. Adept Scientific
- ↑ Egewardt (2000) Seite 78
- ↑ Vgl. Rech 2010, Seite 4 und 5
- ↑ Vgl. Frisch, Hölzel, Lintermann, Schaefer, Seite 12 und 13
- ↑ Vgl. Frisch, Hölzel, Lintermann, Schaefer, Seite 88
- ↑ Vgl. Egewardt (2000) Seite 79 - 83
- ↑ Vgl. Rech (2006), Seite 6
- ↑ Vgl. Rech (2006), Seite 43 und 44
- ↑ Vgl. Rech (2006), Seite 230 - 232
- ↑ Vgl. Rech (2006), Seite 418
- ↑ Vgl. Frisch, Hölzel, Lintermann, Schaefer, Seite 97
- ↑ Vgl. Thiel, Meyer, Fuchs (2008) Seite 117
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