Textilindustrie als Beispiel
IPC-gesteuerte
Qualitätssysteme
Bevor Textilien in den Handel gelangen, haben sie einen weiten Weg vor sich. Rohe Textilfasern, wie z.B. Baumwolle, Wolle oder synthetische Garne, müssen zunächst auf ihre Reißfestigkeit getestet werden. Schließlich dürfen sich die Materialien nicht plötzlich auflösen. Um dauerhaft den höchstmöglichen Qualitätsstandard zu garantieren, gibt es spezielle Unternehmen, die sich auf die Herstellung von elektronischen Prüf- und Überwachungssystemen spezialisiert haben.
Einer der führenden Anbieter ist das Schweizer Unternehmen Uster Technologies AG in der gleichnamigen Stadt. Mit über 550 Mitarbeitern werden hier weltweit Geräte für die Qualitätskontrolle in der Textilindustrie hergestellt. Neben dem Hauptsitz in Uster, gibt es Technologiezentren in Knoxville (USA), Suzhou (China) sowie internationale Vertriebs- und Serviceorganisationen. Rund 20 Jahre lange arbeitete der Betrieb mit selbst entwickelten Lösungen, für die klassische Consumer-Komponenten eingesetzt wurden. In der Konsequenz musste man sie nach jeder Neuevaluation, ca. alle drei Monate, austauschen, was einen immensen Kosten- und Lagerbedarf nach sich zog. Erst 2002 stellte Uster auf Industrie-Standard um und sicherte sich damit die übliche Langzeitverfügbarkeit von fünf bis sieben Jahren. Allerdings stiegen die Ansprüche an die eigenen Systeme stetig und stießen bald an ihre Grenzen. Vor gut 2,5 Jahren ging das Unternehmen daher auf die Suche nach einem geeigneten Partner. Er sollte speziell nach deren Wünschen schnelle, leistungsstarke und widerstandsfähige IPCs produzieren, die eine ganze Reihe von Vorgaben erfüllen. Im Anschluss einer umfangreichen Marktrecherche fiel die Wahl auf den schwäbischen IPC-Hersteller BEG Bürkle, einem erfolgreichen, baden-württembergischen Familienunternehmen aus Herrenberg. Hier werden seit über 30 Jahren Industrie-PCs, wie beispielsweise 19″-Rechner, Panel-IPCs oder Box-IPCs unterschiedlichster Größen und Leistungsklassen in verschiedensten Gerätekonfigurationen gefertigt. Alfred Zimmermann, Sourcing Engineer Electronics bei Uster: „Wir waren vor allem vom technischen Know-how, der Flexibilität und dem hohen Qualitätsbewusstsein bei BEG Bürkle überzeugt“. Deren besonderes Augenmerk liegt auf der Konstruktion anspruchsvoller, kundenspezifischer Lösungen, die in komplexe Gesamtsysteme zu integrieren sind. Uster wollte, dass die komplette Stromversorgung der Prüfgeräte über den IPC einzuspeisen und zu steuern sind. Außerdem sollte er unempfindlich gegen Staub sein und die Fernwartung, bzw. ein Fernzugriff möglich sein. Genauso legte man Wert auf die Einhaltung von Sicherheitsnormen, die Vorlage internationaler Zertifizierungen sowie englischsprachige Betriebsanleitungen. Nach mehreren Telefonaten, intensivem Austausch von E-Mails und persönlichen Besuchen vor Ort stand schließlich genau fest, welche Eigenschaften der neue IPC aufweisen muss. Ein 3 HE-19″-IPC, in dem sich zwei separate Rechnereinheiten befinden. In jeder der beiden CUs (Computer Units) sind drei Festplatten verbaut, die für einen hohen Sicherheitsfaktor stehen. Ebenso schützt jeweils ein USB-Software-Key das geistige Eigentum aller Kundendaten. „Für uns war dieses Projekt eine positive Herausforderung, zumal zwei IPCs in einem Gehäuse, die zentrale Powerdistribution und der enorme Qualitätsanspruch unsere Entwickler zu Höchstleistungen trieb“, meint Joachim Müller, Managing Director bei BEG Bürkle.
Technische Features und hohe Funktionalität
Bevor es darum ging, den neuen IPC zu bauen, definierte man, welche Besonderheiten er aufweisen muss. Dazu gehörte z.B. eine speziell entwickelte Zusatzplatine, die den ‚Master Slave- Betrieb‘ übernimmt. Auf diese Weise lassen sich mittels Powerbutton am Rechner alle Peripheriegeräte, wie Drucker, Monitore, etc. direkt ein- und ausschalten, was über große LEDs deutlich angezeigt wird. Außerdem sollte der IPC nur minimal Lärm und Wärme entwickeln, eine hohe Lebensdauer und MTBF (Mean Time Between Failures) aufweisen. Letztere ist eine verlässliche Kennzahl und ein Synonym für die Zuverlässigkeit des Geräts. BEG Bürkle erstellte zusammen mit Uster ein umfangreiches Pflichtenheft, das sämtliche Features und Funktionalitäten festlegte. Aufgebaut als modulare Einheit, läuft der IPC je CU mit einem Mini ITX-Mainboard, basierend auf dem Intel Q87-Chipsatz und einem Intel Core i5-4590T Quad-Core 2,0GHz-Prozessor. Als Arbeitsspeicher stehen zwei mal 4GB RAM DDR3 SO-DIMM und als Massenspeicher drei 2,5″-Festplatten á 2x500GB SATA sowie ein mal 1TB zur Verfügung, also ordentlich Power, die rund um die Uhr an sieben Tagen die Woche nonstop im Einsatz ist. Zwei leistungsstarke Lüfter, mit davor montiertem Metallvlies, sind frontseitig integriert und entsprechen exakt denen, die Uster für seine Messelektronik verwendet, was im Bedarfsfall nur ein Ersatzteil erfordert. Aufgrund des geringen Platzes, wurden für die dahinter liegenden CUs Sideblower zur Kühlung der CPU verwendet. Diese saugen die vom Gehäuselüfter transportierte Luft an und leiten sie nach hinten zu den Luftaustritten. Nachdem externe Schnittstellen bei Uster eine wichtige Rolle spielen, wurde hier nicht gespart – im Gegenteil. Zur Ausstattung gehören zwei LAN RJ45, sieben USB2.0, vier USB3.0, ein USB2.0 intern und ein COM RS232 SUB-D 9pol male. Außerdem gibt es ein DVI-I (Digital Virual Interface), zwei Display-Ports, zwei PS/2 sowie einen Audio-Anschluss. Als Betriebssystem läuft Microsoft Windows Embedded 8.1 Industrie Pro, inklusive Uster Image und einer eigens entwickelten Software. Damit lassen sich in den Spinnereien sämtliche Daten bei der Garnherstellung erfassen und auswerten und bieten dem Produzenten die Möglichkeit, alle laufenden Prozesse zuverlässig zu überwachen.
Qualität von Anfang an
BEG Bürkle wählt generell nur hochwertige, mehrjährig verfügbare Komponenten mit Roadmap des Herstellers aus und testet diese vorab ausführlich im eigenen Haus. Entscheidend sind langfristig präsente Herstellerstandards, wie etwa der Boardformfaktor Mini ITX, 2,5″-Laufwerke, etc. Erst jetzt folgen Kompatibilitätstests, ein Qualifizierungstest und ein 24 Stunden-Burn-in-Test mit maximaler Betriebstemperatur von 50°C. Mittels des Burn-in-Tests wird eine System-Voralterung erzeugt. Eventuelle Frühausfälle erfolgen in diesem Fall direkt beim IPC-Hersteller, der sofort eingreifen und Fehler beheben könnte. Wesentlich aufwändiger und teurer wären Probleme bei Uster Kunden, da sich beispielsweise die meisten Spinnereien nicht in Europa, sondern in China, Indien und den USA befinden. Vorteilhaft für BEG Bürkle ist das vorhandene CB-Zertifikat (Certification Body), einer internationalen Zulassung, die unter den teilnehmenden Zertifizierungsstellen die Prüfungsergebnisse elektrischer Produkte gegenseitig anerkennt. Für die Uster Geräte waren Europa und die USA gewünscht. Garne hinterlassen beim Testen und Verarbeiten immer Staub-Flusen, die für normale PCs ein Todesurteil wären. Anders verhält es sich bei den eingesetzten IPCs, die via Lüfteransauggitter Flusen den Weg absperren. Stattdessen setzen sie sich am Lüftervlies mehr und mehr ab, bilden ähnlich wie beim Wäschetrockner eine dicke Schicht, die durch ihr Eigengewicht einfach abfällt. Allerdings funktioniert dies nur mit einem leistungsstarken Kühlsystem, das trotz der Ablagerungen noch genügend Kühlleistung bringt.
