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Fertigungsressourcen gezielt einsetzen

Nachhaltiges Produktionscontrolling

Fertigungsressourcen gezielt einsetzen

Um im anspruchsvollen Wettbewerbsfeld mithalten zu können, setzt die Maschinenfabrik Bernard Krone GmbH in der Landmaschinen-Fertigung in Spelle auf softwaregestütztes Produktionsmanagement. Bei dem Schritt hin zur papierlosen Produktion profitiert das Unternehmen insbesondere durch die Echtzeit-Planung gegen reale Kapazitäten.

Bild: Krone

Das Portfolio der Krone-Tochtergesellschaft Maschinenfabrik Bernard Krone GmbH in Spelle ist auf Maschinen für die High-End-Landwirtschaft mit hoher Leistung ausgerichtet. Ein Beispiel dafür bietet der stärkste Häcksler der Welt, der Big X 1100 mit über 1.000 PS Motorleistung. Für die effiziente Gestaltung von Fertigungs- und Ressourcenmanagement spielt der Einsatz von produktionsnaher IT eine wichtige Rolle: Im Unternehmen werden bereits seit dem Jahr 1993 die Anwesenheitszeiten der Mitarbeiter und seit 1996 auch die Auftragsdaten elektronisch erfasst. Allerdings kamen dazu über Jahre hinweg Insellösungen zum Einsatz. Auch bedingt durch die technologische Überalterung der Systeme sollte diese Infrastruktur im Jahr 2006 durch ein umfassend einsetzbares Manufacturing Execution-System (MES) abgelöst werden. Denn trotz der vorhandenen Software-Tools boten viele Fertigungsprozesse der Maschinenfabrik noch Optimierungspotenzial: Die Fertigungsplanung und -steuerung erfolgte über Excel-Listen, was eine Kapazitätsplanung auf Basis von Ist-Werten unmöglich machte. Mengen und Störungen wurden nur schichtweise erfasst und letztere auf Gemeinkosten verbucht.

Dies verhinderte ein standardisiertes und nachhaltiges Controlling. Von der MES-Einführung erwarteten die Verantwortlichen konkrete Ansatzpunkte für eine signifikante Verbesserung der Maschinen- und Personalauslastung, die Optimierung der Arbeitsabläufe, eine gesteigerte Mitarbeitermotivation, eine präzisere Fertigungssteuerung inklusive Kapazitätsplanung auf Basis von Ist-Werten, die Beseitigung von Störungen und deren genaue Verrechnung auf Betriebsmittelkonten. In Summe sollte dies zu einem nachhaltigen und transparenten Controlling führen. Krone entschied sich im Projektverlauf für die Lösung Hydra der MPDV Mikrolab GmbH, da das System die meisten Anforderungen bereits im Standard erfüllen konnte und somit bei der Integration weniger Anpassungen notwendig waren. An der Einführung waren die Bereiche Produktion, Controlling, EDV, Personal und Betriebsrat beteiligt, um möglichst alle nötigen Entscheidungen innerhalb des Projektteams treffen zu können.

Projektstart mit Datenerfassung und Zutrittskontrolle

In der ersten Phase wurde das bestehende System zur Betriebsdatenerfassung durch das Betriebsdatenerfassungsmodul (BDE) der neuen Software abgelöst. Im gleichen Zug wurden System-Module zur Personalzeiterfassung (PZE) und Zutrittskontrolle (ZKS) implementiert. Diese Basisinstallation war der Grundstein für spätere Erweiterungen um zusätzliche MES-Module sowie den Rollout auf weitere Abteilungen und Werke. Besonders wichtig war dieser erste Schritt für die Errechnung übergreifender Kennzahlen zur Verwendung in späteren MES-Projekten, wie zum Beispiel der Leistungslohnerfassung. Im Laufe der Systemeinführung wurde auch der Umgang mit Fertigungsaufträgen durch die Anbindung der Produktionsmanagement-Software an das führende Enterprise Resource Planning-System (ERP) des Anbieters SAP erleichtert: Die Anmeldung von Arbeitsgängen wird nun zusammen mit den Personendaten erfasst und dokumentiert. Somit können die bisher lediglich geschätzten Sollvorgaben für Fertigungsaufträge überprüft und in vielen Fällen an die Realität angepasst werden, was wiederum als Basis für die Optimierung der Fertigungsplanung dient.



Im Zuge der Systemeinführung bei Krone wurde auch die Anordnung der Maschinen geändert. Als Ergebnis können nun mehrere Werker flexibel mehrere Maschinen betreuen, eine statische Bedienereinteilung ist nicht erforderlich. Bild: Krone

Steuerung und Neuanordnung des Maschinenparks

Im Jahr 2010 wurde die Software-Installation dann um die Maschinendatenerfassung (MDE) sowie später den Hydra-Leitstand (HLS) erweitert. Anschließend wurde mit dem Modul Leistungslohnermittlung (LLE) die Prämienentlohnung neu gestaltet. Im Zuge der Einführung der Maschinendatenerfassung wurde auch die Anordnung der Maschinen optimiert: Wo früher jeder Mitarbeiter genau zwei Maschinen zu bedienen hatte, können nun mehrere Werker flexibel mehrere Maschinen betreuen. Aktuell sind jeweils zwei Maschinen über eine Siemens S7-Steuerung und OPC-Schnittstelle an ein BDE-Terminal angeschlossen. Durch die räumliche Optimierung sind die Maschinen nun wesentlich besser einsehbar, sodass eine flexiblere Nutzung möglich ist. Dies wird durch den Einsatz von mehrfarbigen Signalleuchten zur Anzeige von Maschinenstatus wie Störung, Produktion oder Stillstand unterstützt. Um die Flexibilität bei der manuellen Datenerfassung zu steigern, ist geplant, in naher Zukunft die Anzahl der BDE-Terminals zu verdoppeln, sodass jeder Maschine ein eigenes Terminal zugeordnet ist. Dies erleichtert dann auch die Zuordnung von Störgründen, welche bei längeren Stillständen vom jeweiligen Werker nach Auswahl aus einer Liste eingegeben werden. Durch die zeitnahe Meldung von Störungen können die entsprechenden Kosten sofort korrekt verbucht werden, was wiederum die Forderung nach einem transparenten Controlling erfüllt. Die automatische Mengenerfassung an den Maschinen erleichtert auch die Planung der Folgeaufträge, da jetzt frühzeitig erkennbar ist, ob die geplante Sollzeit eingehalten werden kann. Von der automatisch erfassten Gesamtmenge wird manuell der Ausschuss abgezogen. Es verbleibt die Gutmenge, die so an das ERP-System zurückgemeldet wird.

Planung gegen reale Kapazitäten

Kundenaufträge werden bei Krone im ERP-System erfasst, im Rahmen der Grobplanung in Fertigungsaufträge umgewandelt und mittels Idoc-Schnittstelle an das MES übergeben. In der grafischen Plantafel des Software-Leitstands werden die Arbeitsgänge aus dem Gruppenvorrat auf die jeweiligen Maschinen und Montageplätze verteilt. Hierbei berücksichtigen die Fertigungsplaner in erster Linie die Ecktermine und die Auswahl einer Maschine, auf welcher der zu produzierende Artikel standardmäßig läuft. Anhand des Kapazitätshistogramms versuchen die Planer, das zur Verfügung stehende Personal möglichst optimal auszulasten. Zudem erfolgt eine Abstimmung der Auftragsreihenfolge mit den Maschineneinrichtern. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber der Planung mit Excel-Listen besteht darin, dass die tatsächliche Maschinenkapazität berücksichtigt wird. Der Planer erhält so deutlich mehr Übersicht über die Fertigung und deren aktuellen Zustand, da Maschinenstillstände genauso angezeigt werden wie die Auswirkungen geplanter Wartungen auf die Verfügbarkeit. Durch die Planung gegen reale Kapazitäten steigt die Wahrscheinlichkeit, den ursprünglichen Produktionsplan in der Realität umsetzen zu können.

Sollte es zu unerwarteten Störungen in der Produktion kommen, werden entstehende Engpässe sofort erkannt. Der Planer kann reagieren und Fertigungsalternativen einstellen. Dies wiederum führt letzten Endes zu einer höheren Liefertreue gegenüber den Kunden und zur Verbesserung der Produktivitätskennzahlen im Hinblick auf Nutzungs- und Wertschöpfungsgrad. Eine besondere Herausforderung stellt sich bei der Belegung von Bearbeitungszentren, die mehr als einen Artikel zur gleichen Zeit bearbeiten können. Hierfür wurde eine kundenspezifische Anpassung im MES realisiert. Die eingeplanten Arbeitsgänge werden nach der Belegung am BDE-Terminal der jeweiligen Maschinen angezeigt und können mittels Scan eines Bar-codes auf den Papieren des Fertigungsauftrag angemeldet werden. Zurzeit werden Fertigungsaufträge noch in Papierform in die Fertigung gebracht, da weitere logistische Prozesse damit verbunden sind. Es wird aber bereits über die Reduzierung des Papieraufkommens nachgedacht, da das eingesetzte System auch eine komplett papierlose Produktion unterstützen kann.


Vom Handwerksbetrieb zum Landmaschinen-Konzern

Was 1906 als Schmiede- und Handwerksbetrieb begann, entwickelte sich im Laufe der Jahre zu einem führenden Hersteller von Landmaschinen verschiedenster Ausprägung. Mittlerweile wird das Emsländer Familienunternehmen Krone bereits von der vierten Generation geführt; die Firma setzte im Geschäftsjahr 2011/12 rund 1,4 Milliarden Euro mit dem Handel und der Herstellung von Landtechnik und Nutzfahrzeugen um. In der seit 1999 rechtlich selbstständigen Tochtergesellschaft Maschinenfabrik Bernard Krone GmbH in Spelle werden vor allem Maschinen für die High-End-Landwirtschaft mit hoher Leistung und Schlagkraft produziert, beispielsweise der Häcksler Big X 1100 mit über 1.000 PS Motorleistung. Krone kombiniert bei den eigenen Produkten sowohl Präzision mit Leistung als auch Effizienz mit Innovation. Die Landmaschinen, wie auch die im nahegelegenen Werlte hergestellten Nutzfahrzeuge, werden von dem Konzern inzwischen weltweit über eigenständige Handelsvertretungen vertrieben.
BIld: MPDV Mikrolab
Der Blick auf Echtzeit-Daten aus den Werkhallen gestattet dem Produktionsmanagement, zeitnah auf Ereignisse im Fertigungsbetrieb zu reagieren. Zudem können nun Auswertungen auf Kennzahlen-Basis für die Leistungsentlohnung der Fertigungsmitarbeiter herangezogen werden. Bild: Krone

Kennzahlenauswertung in Echtzeit

Durch den gestiegenen Überblick in der Produktion können nun bei Krone Produktionskennzahlen in Echtzeit errechnet werden, welche für Auswertungen herangezogen werden und gleichzeitig die Basis für die Leistungsentlohnung der Fertigungsmitarbeiter liefern. In der Zerspanung werden dazu zwei Kennzahlen herangezogen: der Wertschöpfungsgrad und der Nutzungsgrad. Ersterer ist eine personenbezogene Kennzahl, welche sich aus den zurückgemeldeten Vorgabezeiten sowie den Anwesenheitszeiten errechnet. Dementsprechend sagt die Metrik aus, in welchem Anteil der Anwesenheitszeit die Mitarbeiter produktiv waren. Ähnlich verhält es sich mit dem Nutzungsgrad, welcher die Nutzzeit der Maschine und die Einsatzzeit laut Schichtkalender berücksichtigt. Da jegliche Art von Maschinenstillstand – sei es durch Störung oder Auftragsmangel – zu einer ‚Verschlechterung‘ des Nutzungsgrades führt, haben die Werker direkten Einfluss auf den Leistungslohn ihrer Prämiengruppe. Für die Berechnung der Kennzahlen, aus denen sich der Prämienlohn ergibt, werden dabei nur die Zeiten herangezogen, in denen der betroffene Werker an der jeweiligen Maschine angemeldet war. Mit einem reinen Leistungslohnsystem ohne Maschinenanbindung und Zugriff auf Betriebsdaten wäre das nicht möglich.

Reporting-Werkzeuge für Werker und Management

Zudem werden die wichtigsten Kennzahlen für jeden Produktionsmitarbeiter regelmäßig aufbereitet und dargestellt. Jeder Mitarbeiter erhält so täglich einen Bericht, der sowohl die Kennzahlen des vergangenen Tages als auch den Verlauf über die letzten Tage und Wochen aufzeigt. Außerdem werden in einem Diagramm die Stillstandszeiten der jeweiligen Maschinen dargestellt. Somit kann sich jeder Werker ein Bild von seiner Leistung der letzten Tage machen. Zudem wird ein Managementreport ausgegeben, der zusätzliche Informationen zu den Bereichen Produktion, Personal, Logistik und Qualität enthält. Als Beispiel aus diesen Auswertungen nennt Björn Greven, Projektleiter bei der Hydra-Erweiterung, die Leistungslohnermittlung: „Durch die Einführung des Prämienlohns wurde die Produktivität im Pilotarbeitssystem im Rahmen einer Testphase bereits um 12,4 Prozent gesteigert. Die Ermittlung der dafür erforderlichen Prämienkennzahlen erfolgt vollautomatisch in Hydra. Nun werden wir die Prämienentlohnung flächendeckend einführen.“ Daneben unterstützt die Langzeitauswertung von Kennzahlen Entscheidungen bei Neuinvestitionen von Maschinen.

Testlauf für die Personaleinsatzplanung

Um weiteres Potenzial der Produktionsmanagement-Software ausschöpfen zu können, wird bei Krone aktuell das Modul Personaleinsatzplanung (PEP) getestet. Ähnlich wie bei der Einlastung von Arbeitsgängen auf Maschinen können Werker den Maschinen zugeordnet werden, um dem Anspruch auf eine bedarfsgerechte Personalplanung Rechnung zu tragen. Auf Schwankungen der Produktionsauslastung kann der Landmaschinenbauer nun adäquat reagieren, so- dass sichergestellt ist, dass immer ausreichend Personal verfügbar ist. Hierbei sind insbesondere die Qualifizierungen der einzelnen Mitarbeiter von Relevanz. Die Qualifikationsmerkmale werden in den Stammdaten des MES gepflegt. Bei der Einplanung eines Mitarbeiters wird automatisch geprüft, ob er für die jeweilige Position qualifiziert ist. In Kombination mit der Personalzeiterfassung (PZE) kann frühzeitig erkannt werden, ob die im Schichtkalender geplanten Personen anwesend sind oder gegebenenfalls auf Alternativpersonal ausgewichen werden muss. Somit kann zukünftig auch die wichtigste Ressource, der Mensch, in die Optimierung der Produktionsprozesse einbezogen werden.

Hohe Akzeptanz bei den Mitarbeitern

Oftmals stößt die Einführung einer komplexen Anwendung wie einem Manufacturing Execution-System bei Fertigungsmitarbeitern erst einmal auf Ablehnung. Gründe hierfür sind häufig die Angst vor Veränderungen, Mehraufwand oder Überwachung. Um diese Bedenken frühzeitig auszuräumen, bezog Krone von Anfang an den Betriebsrat mit in die Planungen ein. Durch die anschauliche Erläuterung des Systemnutzens verstanden die Krone-Mitarbeiter schnell, dass das neue Software-Werkzeug das komplette Unternehmen voranbringen kann. Insbesondere die Einführung der Leistungslohnerfassung gab den Mitarbeiter die Sicherheit, dass sie nach der Systemintegration sogar mehr Einfluss auf ihre Verdienstmöglichkeiten haben. Mittlerweile ist die Begeisterung selbst bei älteren und langjährigen Mitarbeitern groß. Hierzu sagt der Betriebsratsvorsitzende Josef Stockel: „Das System liefert allen Beteiligten Transparenz in den Abläufen der Produktion und der Anwesenheit der Mitarbeiter. Unsere Aufgabe als Betriebsrat ist in diesem Fall unter anderem die Sicherstellung, dass keine Mitarbeiterüberwachung und keine personenbezogene Beurteilung stattfinden.“

Zufriedene Kunden auch bei knappen Lieferfristen

Von der Umgestaltung der Produktionsprozesse profitieren auch die Kunden von Krone: Kürzere Durchlaufzeiten, höhere Liefertreue und bessere Planbarkeit wirken sich positiv auf die Kundenzufriedenheit aus. In Kombination mit der stetigen Weiterentwicklung der Produkte eröffnen sich so neue Marktchancen, auch zum Beispiel für den Vertrieb des Großhäckslers Big X. Auf diese Weise sieht sich die Maschinenfabrik Bernard Krone GmbH in Spelle bestens für die Zukunft aufgestellt.