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Inbetriebnahme

Schneller zum Produktionsanlauf

Der Wert standardisierter Anlaufprozesse wird bei Installation und Inbetriebnahme einer Anlage häufig unterschätzt. Mit einem unabhängigen Anlagenleitstand mit Manufacturing Execution System-Funktionalitäten kann die Time-to-Market verkürzt werden.



Bild: Stiwa Automation GmbH

Über Erfolg und Misserfolg im gesamten Produkt-Lebenszyklus in der diskreten Produktion entscheidet auch eine kurze Anlagen-Hochlaufzeit und eine hohe Gesamtanlagen-Effizienz. Besonders deutlich wird das bei der Montage von Serienprodukten mit hoher Varianz, die auf verketteten Linien von unterschiedlichen Lieferanten hergestellt werden. Hier bleibt oft viel Raum für Verbesserungen, weil IT-Systeme zur Erfassung und Auswertung von Produktionsdaten erst nach Inbetriebnahme dieser komplexen Fertigungsanlagen bereit stehen. Einen erfolgversprechenden Ansatz zur Einhaltung beziehungsweise Verkürzung der Time-to-Market stellt ein unabhängiger Anlagenleitstand mit Manufacturing Execution System-Funktionalität (MES) dar. Der Einsatz solcher Tools kann die erforderliche Anlaufzeit verkürzen und auch dazu beitragen, die Qualitätsziele früher zu erreichen – vorausgesetzt, dies wurde im Industrial Engineering, bei der Beschaffung beziehungsweise Auslegung der Anlage bereits berücksichtigt. Die durch derartige Werkzeuge erzielbare Standardisierung des Anlaufprozesses stellt ein meist unterschätztes aber einfach zu hebendes Potenzial dar.

Der Produktionsanlauf betrifft sowohl den Hersteller als auch den Betreiber der Anlage. Komplexität und Risiken, welche mit der Abnahme vom Hersteller an den Betreiber übergehen, steigen mit der Anzahl der Einzelkomponenten. Bei der Anlageninbetriebnahme kann es aus unterschiedlichen Gründen zu Verzögerungen und ungeplanten Kosten kommen. Mehrkosten entstehen, wenn aufgrund der anfangs meist ineffizienten und instabilen Prozesse Kapazitätsverluste durch Ausschuss und Nacharbeit in Kauf genommen werden müssen. Kommt es durch eine nicht termingerechte Lieferung von Komponenten zu einer Verzögerung von Installation und Inbetriebnahme, wird häufig das zunächst budgetierte Investitionsvolumen überstiegen. Ebenso können auch Verzögerungen bei der Software-Entwicklung zu Mehrkosten führen. Nicht zuletzt kann eine Verschiebung der Inbetriebnahme bei entsprechender Vertragsgestaltung Konventionalstrafen nach sich ziehen. All diese Kosten können durch kontinuierlich qualitätssichernde Maßnahmen vermieden werden.

Konstruktive Qualitätssicherung

Folgende Methoden haben sich in der Praxis bestätigt:

  • Organisatorische Maßnahmen
  • Vorab-Inbetriebnahme von Teilsystemen
  • Standardisierung und Modularisierung auf Steuerungsebene
  • Standardisiertes Abnahmeprotokoll nach VDI 3423
  • Standardisierung und Modularisierung auf Prozessleitebene und auch auf Betriebsleitebene
  • Automatisierung des Anlaufmanagements

Im Bild: Alexander Meisinger, Mitglied der Strategie-Gruppe Manufacturing Software bei der Stiwa Automation GmbH.

Beim Produktionsanlauf von verketteten, automatisierten Anlagen empfiehlt es sich, Teilsysteme stationsweise vorab in Betrieb zu nehmen – vor allem dann, wenn diese von unterschiedlichen Lieferanten stammen. Unabhängig davon, wer für den Bau der Gesamtanlage oder der Einzelkomponenten zuständig ist, kann mithilfe eines Anlagenleitstands eine zentrale als auch dezentrale Infrastruktur zur Qualitätssicherung aufgebaut werden. Das hilft, einen effizienten Inbetriebnahmeprozess sicherzustellen. Besteht die Gesamtanlage zum Beispiel aus acht Modulen von acht verschiedenen Lieferanten, kann jedes einzelne werkzeuggestützt in einen stationsübergreifenden Anlagenleitstand integriert werden. Die anschließenden Analysen, verschiedene Test-Szenarien und eine Testproduktion mit anschließender Abnahme finden auf Modulebene statt. Die dabei gewonnenen Daten stehen für die nachgelagerte Gesamtanlagen-Integration zur Verfügung.

Durch Werkzeuge unterstützt

Es gibt eine Vielzahl an Aufgaben im Inbetriebnahmeprozess, die durch Werkzeuge unterstützt werden können. Ein werkzeuggestütztes Anlaufmanagement, also das Nutzen eines Anlagenleitstandes mit MES-Funktionalität, kann das frühzeitige Aufdecken von Abweichungen und Engpässen ermöglichen. Wesentlich ist eine über alle Phasen von der Anlagen-Projektierung bis zum Anlagen-Betrieb stringente Datenerfassung – möglichst über eine einheitliche Oberfläche – für sämtliche Module und die Gesamtanlage. Ein einheitlicher Anlagenleitstand, der unabhängig von Modul- oder Anlagenlieferanten realisiert wird, kann schon früh eine Integration der umfassenden Datenbestände wie Maschinen-, Betriebs-, Qualitäts-, Prozess- und Logistikdaten sicherstellen, was die Durchführung modulübergreifender Analysen erheblich vereinfachen kann. Zusätzlich sorgt ein einheitliches Human Machine Interface (HMI) dafür, dass mithilfe stationsübergreifender Bedienszenarien der Schulungsaufwand reduziert werden kann. Hier gilt: Not-Aus ist Not-Aus, und zwar unabhängig davon, welcher Lieferant ein Modul realisiert hat.

Weitere Qualitätssicherungsmaßnahmen, die zu einer messbaren Reduktion der Inbetriebnahme- und Administrationskosten führen können, sind eine sichere und phasenübergreifende Kommunikation mit Erfassungs- und Analysesystemen, die Reduktion des Implementierungs- und Schnittstellenaufwands durch modulare und standardisierte Software sowie eine frühzeitige Lokalisierung durch frühzeitige Bereitstellung von Daten und Analysen. Deshalb ist es sinnvoll, bereits während der Detail-Konzeption der Anlage beziehungsweise während der steuerungstechnischen Konstruktion auf die Gesamtarchitektur Rücksicht zu nehmen. So kann beispielsweise zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt werden, ob die geforderten Taktzeiten der Anlage erreicht werden oder welche Stationen Abweichungen verursachen. Dort kann situationsabhängig gegengesteuert werden. Die damit während einer Vorab-Inbetriebnahme erfassten Daten stehen in weiterer Folge auch für Analysen zur Beschleunigung der Hochlaufphase zur Verfügung. Wird ein Anlagenleitstand bereits in der Projektierung der Anlage berücksichtigt, um anschließend beim Anlagenbetreiber eingesetzt zu werden, kann bereits in der Hochlaufphase der Grundstein dafür gelegt werden, dass sich die gesamte Inbetriebnahmedauer um bis zu 15 Prozent verringert. Das trägt dazu bei, dass die Anlage in kürzerer Zeit eine optimale Auslastung aufweist und auch in Zukunft hält.


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