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Alle Produktionsdaten auf dem Schirm

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Alle Produktionsdaten auf dem Schirm

Die Erhebung von Produktionskennzahlen ist eine der wichtigsten Grundlagen für Lean Production-Projekte. Um diese Zahlen auch dort anzuzeigen, wo sie etwas nützen, instalierte die Britax Römer Kindersicherheit GmbH im Werk Ulm eine abteilungsübergreifende Visualisierungslösung. An jeder Linie informiert ein 40-Zoll-Display nun die Werker über den aktuellen Produktionsfortschritt. Doch von dem System dahinter profitieren auch die Instandhalter und das Management.



Bild: Welotec GmbH

Wie in vielen Unternehmen war es der Kostendruck, der zu einer Investition in neue Technologien führte. Durch die recht hohen Lohnstückkosten in einem Hochlohnland wie Deutschland rechnen sich Montageanlagen nur, wenn diese ausgelastet und störungsarm sind. Ab einem gewissen Optimierungsgrad braucht es dafür vor allem belastbare Daten. Als die Britax Römer Kindersicherheit GmbH an diesem Punkt ankam, stand sie vor der Herausforderung, eine große Zahl an heterogenen Datenquellen erheben zu müssen. Es sollten am Standort Ulm Produktionsdaten von Montagelinien erfasst werden, um eine Grundlage für detaillierte Auswertungen zu erhalten. Umgesetzt werden sollte das sowohl als Live-Ansicht an den Fertigungslinien, als auch in Abteilungen wie der Produktionsleitung und Instandhaltung. Die Mitarbeiter in der Produktion sollten so auf einen Blick den aktuellen Fertigungsstatus ihrer Linie erkennen können. Andererseits sollten auf der Grundlage dieser Daten verschiedene Kennzahlen gebildet werden. Diese sollten in einer Live-Ansicht sowie als Abschlussbericht jeder Schicht zur Verfügung stehen. Ein weiteres Ziel des Projektes war es, Rüstzeiten und Störungszeiten zu erfassen. Denn häufig treten gerade kleine, banale Probleme wiederholt auf und belasten die Produktivität insgesamt. Diese Fehler sollten sich durch das neue System identifizieren lassen.

Erweiterbares Komplettsystem

Angelo Antonio Fanelli, Plant Engineering Manager und Projektleiter bei Britax Römer, wählte zum Projektstart eine Pilotlinie, welche mit einer kompletten Visualisierungslösung ausgestattet wurde. Diese bestand aus einer Großbildschirmanzeige [1] – ausgelegt für industrielle Zwecke – zur Visualisierung der Kennzahlen an der Linie, einem sieben-Zoll-Eingabegerät (HMI [2]) für die Mitarbeiter zur interaktiven Kommunikation und einer Linienzentraleneinheit (LZE). Die LZE beinhaltet eine Productivity Stations von Welotec-Systems und kommuniziert mit der Datenbank des ERP-Systems, aus der die Rohdaten der Montagelinien entnommen werden und das kleine Touchscreen-Eingabegerät im Produktionsumfeld. Zusätzlich gibt die LZE die Visualisierung per DVI/HDMI-Signal aus. Bei Erweiterungen und dem künftigen Einsatz von Maschinen mit Steuerungen können über die Zentraleinheit lizenzkostenfrei über 300 verschiedene Maschinensprachen angebunden werden. Dazu zählen Profibus, Ethernet/IP und S7 TCP/IP. Da Systeme wie diese immer wieder verfeinert und neuen Produktionsumgebungen und Prozessen angepasst werden müssen, achtete Britax von Projektbeginn an konsequent auf die Zukunftssicherheit der Anlage. Aber auch die Modellpflege der Produktpalette wollte der Produktionsbetrieb über eine Schnittstelle eigenständig anpassen können. Vor dem Hintergrund des kommenden Umzugs in die neuen Produktionshallen war das ein wichtiger Entscheidungsgrund.

Aufbau der Visualisierungslösung

Grundsätzlich werden nun an jeder Linie Kennzahlen visualisiert und Eingaben von Mitarbeitern aufgenommen. Diese werden über ein sieben-Zoll-Touch-Eingabegerät von Welotec-Systems erfasst. Das Eingabegerät, oder Human Machine Interface, ist mit der Linienzentraleinheit inklusive der Productvity Station verbunden. Diese stellt die Visualisierung an den Linien über einen industriellen Großbildschirm mit einer Bildschirmdiagonale von 40″ zur Verfügung. Die Ansteuerung der Anzeige erfolgt über die Welotec-Lösung. Mit dieser ist es möglich, nahezu jede Maschinensteuerung anzubinden und die Daten auf jedem Wiedergabegerät mit DVI- oder HDMI-Schnittstelle zu visualisieren. Außerdem sind zahlreiche Zusatzfunktionen wie Datenlogging, Anbindung an ERP-Systeme, nutzerspezifische Skripte, Anbindung von I/O’s und Webserverfunktionalitäten implementiert und ermöglichen so ein nahtloses Datenmanagement von der Erfassung über die Bildung von Kennzahlen, bis hin zur Weitergabe an ERP [3]– oder Leitsysteme.

Jeder Bildschirm zeigt nur die Daten einer Linie. Diese werden möglichst groß und plakativ mit einfachen Farbumschlägen visualisiert. Sie dienen dazu, die Mitarbeiter über die aktuelle Produktionssituation zu informieren und ihre Motivation über die Darstellung geeigneter Kennzahlen zu fördern. Dies kann zum Beispiel durch den Einsatz von Trendberechnungen geschehen. Solche Trends geben genau an, wie viele Teile am Ende einer Schicht produziert sind, wenn die Anlage so läuft wie seit dem Schichtbeginn. Mitarbeiter können so leichter ein Gefühl dafür entwickeln, wie sich Produktionsvorgaben erreichen lassen, was wiederum die Motivation erhöhen kann. Solche Visualisierungen lassen sich individuell nach eigenen Vorgaben aufbauen.

Zentrale Drehscheibe für die Daten

Als zentraler Anlaufpunkt für Daten aller Art wird die Produktionszentraleinheit (PZE) eingesetzt. Auf dieser werden die Daten der Linien-Bedienterminals, dem ERP-System und den Linienzentraleinheiten erfasst und Kennzahlen gebildet. Außerdem stellt diese Einheit den Anlaufpunkt für die weiteren Auswertungen der Kennzahlen dar. Hier können über einen Webserver Datenpunkte miteinander in Verbindung gebracht und ausgewertet werden. Weiterhin ist die Pflege neuer Produktvarianten oder aktualisierter Durchlaufzeiten zur Sicherstellung des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses über Eingaben auf einem Webserver an jedem im Netzwerk eingebundenen Rechner möglich. Dabei sind die sensiblen Bereiche zugriffsgeschützt.



Topografie der Visualisierungslösung. Bild: Welotec GmbH

Produktionsdaten erfassen mit vorhandener Hardware

Zur Erfassung der Produktionsdaten setzt das Visualisierungssystem unter anderem auf vorhandene Daten und Hardware auf, was sich positiv auf die Kosten der Lösung auswirkte. Viele Produktionsvariablen werden aus einer Datenbank von Britax Römer entnommen. Aus diesen Daten können bereits unterschiedliche Kennzahlen für die Linien gebildet werden. Zum Beispiel lässt sich so die Taktzeit und die Stückzahl ermitteln. Da an den Linien viel manuell montiert wird – es müssen keine Maschinen wie Schrauber angebunden werden – wird an dieser Stelle der Produktion auf den Scan eines Barcodes des Fertigungsauftrages reagiert. Das ERP-System gibt diesen Scan mit einigen Begleitinformationen an die Produktionszentraleinheit (PZE) über eine definierte Standardschnittstelle weiter. Von der PZE werden die Informationen aufgenommen und zur Ermittlung von Kennzahlen herangezogen. Wären Maschinen oder Halbautomaten wie Schraubanlagen im Prozess eingebunden, könnten zusätzliche Daten direkt aus deren Steuerungen extrahiert werden. Mit der verbauten Hardware wäre das bereits möglich, somit ist das System für künftige Prozessänderungen gerüstet.

Auch Sensorik kann über verschiedene Schnittstellen angebunden werden. So lässt sich bei Bedarf der Zustand fast aller Bauteile und Produktionsvariablen erfassen. Die Qualitätsprüfung von Bauteilen auf Form, Farbe und korrekte Montage wäre mit der entsprechenden Sensorik ebenfalls möglich und wurde in anderen Projekten bereits mehrfach umgesetzt. Da die Daten des vorher bei Britax Römer eingesetzten Systems zur Bildung der geforderten Kennzahlen nicht ausreichten und keine Daten in Form von Maschinensteuerungen zur Verfügung standen, musste die Erfassung von Größen wie Schichtzeiten, Störungszeiten und -gründen, Rüstzeiten anders gelöst werden. In diesem Projekt entschied man sich für manuelle Eingaben von Produktionsmitarbeitern als am einfachsten umzusetzende Variante. Zusätzlich waren einige Eingaben zur Errechnung von Kennzahlen wie Sollvorgaben nötig beziehungsweise mussten aus dem ERP-System eingebunden werden.

Die Ursachen von Störungen ermitteln und ausschalten

Über das HMI können Werker dem System Störungen zeitnah melden. Um die Zwischenfälle anhand definierter Kategorien näher zu beschreiben, steht ein Dialog im System zur Verfügung. Es lassen sich Kaskaden von Störungsgründen mit Obergründen und detaillierten Fehlerbeschreibungen digital im System hinterlegen. Das unterstützt den Produzenten bei der Auswertung der Stillstände, also deren Gründe und Folgen, sowie der dadurch verursachten Produktionsausfälle. Hier wurde im Rahmen eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses im Unternehmen darauf geachtet, dass sich neue Fehlergründe zügig per Schnittstelle einspielen lassen. Die Störungen werden außerdem in der Managementansicht live angezeigt. Hier wird mit einem Farbumschlag angezeigt, welchen Status welche Linie hat. So kann etwa die Instandhaltung schnell auf Störungen reagieren. Zum gleichen Zweck kann das System auch Alarme per E-Mail senden. Künftig sollen sie aber auch als Sprachnachricht per Telefonanruf verschickt werden.

Managementansicht per Webbrowser

Die Managementansicht des Systems zeigt in einer Übersicht zu jeder Produktionslinie deren Kennzahlen und diverse zeitliche Verläufe. Aufrufen lässt sich die Ansicht per Webbrowser auf allen Computern im gleichen Netzwerk. Der Zugriff auf die Visualisierung kann in verschiedenen Stufen mit Passwörtern geschützt werden. Nach der Integration des Systems bei Britax Römer wurden diese erfolgreich umgesetzt und erste Anpassungen im Produktionsablauf konnten basierend auf den gewonnen Erkenntnissen durchgeführt werden. Dadurch ließ sich so manches Kostenpotenzial heben und die Wettbewerbsfähigkeit steigern.