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Schwachstellen in der Fertigung auf der Spur

Trotz steigender Automatisierung bleibt der Mensch auch in der Industrie unersetzbar. Ein Ansatz, um das Zusammenspiel von Mitarbeitern in der Produktion zu unterstützen, ist der Einsatz von Workflow-Systemen: Durch IT-gestütze Maßnahmenkataloge lassen sich Abläufe und Risiken einfacher beherrschen.

Bild: Invensys

Erfolgreiche Unternehmen setzen in der Regel auf Automatisierungstechnologie wenn es darum geht, Kosten zu senken, die Produktionsqualität zu erhöhen sowie die Produktivität zu optimieren. Anlagen und Produktionsstandorten werden heute vielfach mit einem Bruchteil der Belegschaft betrieben, die noch vor einigen Jahren notwendig war. Aber nach wie vor ist der Mensch als Teil industrieller Prozesse unersetzbar. Um die Effektivität der Mitarbeiter und deren Zusammenarbeit zu unterstützen, können alle notwendigen Aktivitäten durch einen ausführlichen Arbeitskatalog unterstützt werden.

Dabei steht auch die Frage im Mittelpunkt, wie anfängliche Defizite eines Berufseinsteigers auf ein Minimum reduziert werden können. Ein Ansatz ist der, die unterschiedlichen Aktionen und Aktivitäten, die von sowohl von Menschen als auch von industriellen Prozessen ausgeführt werden, als ‚Workflow‘ zu definieren. Ein solcher Arbeitsablauf legt zusammen mit den gewünschten Resultaten Aufgaben, Schritte, Arbeitsbereiche, Personen sowie Informationen fest, die für jede Phase eines Geschäftsprozesses notwendig sind. Im industriellen Bereich wurde die Bedeutung solcher standardisierter Arbeitsabläufe oder ‚Standard Operating Procedures‘ (SOP) bereits erkannt. Aber mitunter hapert es an der Disziplin, die zugehörigen Workflows konsequent einzuhalten. Der Einsatz von Business-Process-Management-Software kann Anwendern bei der Ausführung und Einhaltung festgelegter Arbeitsabläufe helfen.

Arbeitsabläufe planen und durchführen

Die Aufgabe solcher Workflow Management-Systeme ist es, Unternehmen dabei zu unterstützen, Arbeitsabläufe als Modell darzustellen und deren Ausführung durchgängig zu koordinieren. Dazu halten Lösungen wie das System Archestra Workflow des Anbieters Invensys Arbeitsschritte und Maschinenabläufe anhand von Flussdiagrammen fest. Zusätzlich werden die relevanten Daten zu Prozesssteuerung und Personaleinsatz erfasst und gespeichert. Messwerte und Mitarbeitereingaben können so Aktionen auslösen, wie das Anstoßen einer Benachrichtigung zum Starten des nächsten Arbeitsschrittes oder den Aufruf eines Bestätigungsfeldes am Datenerfassungsterminal. Damit die korrekte Reihenfolge der Aktivitäten eingehalten wird, werden auch Abweichungen umgehend erfasst und weitergegeben.

Üblicherweise sind so gut wie alle Mitarbeiter und Anlagensysteme an standardisierbaren Arbeitsabläufen beteiligt – und damit Teil von Workflows. Um bei der Belegschaft Akzeptanz für Workflows zu erzeugen ist es elementar, dass Werkzeuge und Software zum Einsatz kommen, die auch Teil des üblichen Arbeitsablaufes sind. Denn Einsatz und Erlernen zusätzlicher Software und Bedienoberflächen stößt in der Regel auf wenig Begeisterung und verursacht Kosten. Die Herausforderung besteht darin, Workflow-Lösungen mit vorhandenen Systemen im Bereich der industriellen Produktion – wie Scada- oder HMI-Software, Manufacturing-Execution-Systeme (MES), Plant Historians, Enterprise-Resource-Planning-Software (ERP), E-Mail-Clients, Webportalen und mobilen Geräten – zu kombinieren. Dabei sollten Workflow-Management-Systeme ein ausreichendes Leistungsspektrum abdecken, um sowohl manuelle als auch automatisierte Prozesse zu erfassen. So kann beispielsweise ein Instandhaltungsauftrag ausgelöst werden, sobald ein Scada-System eine zu hohe Temperatur erfasst hat.

Von der Modellierung zur Arbeitsanweisung

Workflow-Management-Systeme bestehen aus einer Modellierungsumgebung, der ‚Workflow Execution‘ und einer Überwachungs- sowie Reportingkomponente. Zusätzlich sind Interfaces und Verbindungen zu anderen Standorten oder Systemen verfügbar. Die Gesamtlösung muss eine Reihe untergeordneter Systeme unterstützen, um die Zusammenarbeit von Menschen und Maschinen abbilden zu können. Der erste Schritt bei der Implementierung entsprechender Software ist daher in der Regel die Erfassung relevanter Prozesse durch die Fachabteilungen. Dieser Evaluierungsprozess ist von enormer Bedeutung, da währenddessen oft Schwachstellen, mögliche Ineffizienzen oder gefährliche Lücken hinsichtlich Notfallprozessen entdeckt werden können.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Flexibilität des Systems: Modellierten Abläufe müssen sich den wechselnden Anforderungen des Betriebes anpassen und die schnelle Umsetzung von Verbesserungen gestatten. Workflows, die von erfahrenen Mitarbeitern erstellt und gepflegt werden, können Prozesswissen und Fachkompentenz im Unternehmen halten und weitergeben. Denn wenn ein neuer Mitarbeiter nicht raten oder fragen muss, welches der nächste Schritt zur Lösung eines unbekannten Problems ist, erzielt er schneller vollwertige Ergebnisse. Gleichzeitig kann das System detaillierte Daten liefern, die zur Evaluierung und anschließender, kontinuierlicher Optimierung von Abläufen und Prozessen im Zusammenspiel von Mensch und Maschine herangezogen werden können.

Auf Produktionsengpässe zügig reagieren

Workflow Management lässt sich in einer Vielzahl industrieller Prozessen einsetzen, zum Beispiel zum schnellen Erkennen und Beseitigen von kostenintensiven Produktionsengpässen oder ‚Bottlenecks‘. Ein Bottleneck liegt zum Beispiel vor, wenn Material früher an einer Produktionsstation angeliefert wird, als es verarbeitet werden kann. Dadurch wird die Durchlaufrate des Prozesses negativ beeinflusst. In größeren Unternehmen wird vielfach Analyse- oder Simulationssoftware eingesetzt, um solche Engpässe aufzuspüren.

Dieser Ansatz kommt aber eher dem Beheben systematischer Schwachstellen zugute, etwa bei der Planung der Materialversorgung oder Lager- beziehungsweise Wegeoptimierung. Kurzfristige Bottlenecks treten dann auf, wenn an einer Produktionsressource plötzlich eine Veränderung der Kapazität auftritt – etwa, wenn ein LKW gegen eine Laderampe fährt: Kann aufgrund des Unfalls weniger Material angeliefert werden, entsteht eine Schwachstelle in der Materialversorgung. Workflow-Management-Systeme können durch die kurzfristige Rückmeldung durch Mitarbeiter und Sensorik der Überwachung von Produktionsprozessen dienen und verantwortliches Personal alarmieren, sobald solche ungeplanten Engpässe auftreten.

Industrielle Abläufe verbessern

Bei der Implementierung eines Workflow-Management-Systems sollte in jedem Fall auf die enge Integration mit bestehenden Lösungen geachtet werden. Werden in einem Unternehmen beispielsweise Scada-System, MES und Lösungen wie Asset Management und Plant Historian eingesetzt, misst die Produktionsleitung in der Regel anhand der Kennzahl ‚Overall Equipment Effectiveness‘ (OEE) die Produktionsleistung auf Basis von Verfügbarkeit, Leistung und Qualität.

Sensoren erfassen dazu die Schnelligkeit der Maschine und Linie, ebenso die Laufzeit der Maschine. Das MES verwendet diese Daten zur Lokalisierung von kurzfristig auftretenden Schwachstellen. Sinkt nun die OEE unter einen bestimmten Kennwert, und bleibt der Trend erkennbar negativ, lässt sich durch Integration mit dem Workflow-Management ein Prozess anstoßen, der die Verantwortlichen per E-Mail informiert und einen Wartungsauftrag auslöst.

Gleichzeitig werden die Situationsparameter erfasst, damit die Produktionsverantwortlichen in Zukunft bereits im Vorfeld gegensteuern können. Durch das Erfassen von Rückmeldungen der Instandhalter wird dann geprüft, ob und wann die Schwachstelle bearbeitet und eliminiert wurde.

Unternehmensweite ‚Best Practices‘ etablieren

Dieses Zusammenspiel ist der große Vorteil von Workflow Management: Die Koordination von menschlichem Know-how und Informationen aus IT-Systemen kann dazu beitragen, dass Produktionsteams schnell erkennen, wie Fehler und Risiken gemindert werden und Teams besser zusammen arbeiten können. Da während der Anwendung Erfahrungswerte und Verbesserungen in den Ablaufplänen der Software hinterlegt werden, wächst das System mit seinen Augabe und kann immer bessere Unterstützung leisten. Auf diesem Weg lassen sich Best-Practices unternehmensweit als Standard etablieren, um die Vergleichbarkeit von Linen und Standorten zuunterstützen.

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