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Impulsgeber für Produktivitätsmaßnahmen

Visuelles Datenmanagement

Impulsgeber für Produktivitätsmaßnahmen

Visuelles Datenmanagement auf dem Shopfloor kann eine vergleichsweise kostengünstige Grundlage darstellen, um Produktionsabläufe zu überwachen und Raum für Verbesserungen aufzuspüren. Mit der Productivity Station des amerkanischen Anbieters Red Lion Controls lassen sich beliebige HD-fähige Fernseher und Monitore als Anzeigetafeln für Kennzahlen oder Andon-Boards einsetzen.

Bild: Wachendorff Prozesstechnik

Schon seit Jahrzehnten werden Großanzeigen an der Fertigungslinie aufgestellt, um durch die Darstellung von Leistungskennzahlen (KPI) Raum für Verbesserungsmaßnahmen direkt im Shopfloor aufzuzeigen. Hierfür gibt es verschiedene Faktoren, die zusammengenommen nicht selten Effektivitätssteigerungen im zweistelligen Prozentsatz herbeiführen und auch die Stillstandzeiten einer Linie signifikant herabsenken können. In den meisten großen Industriebetrieben begegnen einem verschiedene Arten von LED-Schriftbändern, Großanzeigen und vermehrt auch Flachbildschirme. Echtzeit-Informationen über den Produktionsprozess sowie eine gezielte Alarmierung über sogenannte ‚Andon-Boards‘ können Wettbewerbsvorteile in einer globalen Wirtschaft bringen, in welcher der effiziente Einsatz von Ressourcen und die Vermeidung von Abfall immer wichtiger wird.

In einer wachsenden Anzahl an Branchen wird zudem eine lückenlose Kontrolle und Dokumentation der Prozessdaten von Kunden verlangt und von Behörden vorgeschrieben. Bei vielen kleineren und mittleren Produktionsbetrieben ist das sogenannte visuelle Datenmanagement allerdings noch nicht weit verbreitet. Das muss nicht einmal daran liegen das in den Unternehmen die Nutzenaspekte der Systeme unbekannt sind – sondern daran, dass die Implementierung sehr aufwändig und kostspielig sein kann. Das ist insbesondere der Fall, wenn Eingriffe in die Steuerungstechnik notwendig werden. Vor diesem Hintergrund scheuen viele Betriebe das Risiko eines solchen Eingriffs, zumal vielerorts ein Mangel an qualifiziertem Personal herrscht, die eine Installation vornehmen und pflegen können. Denn diese sollten sowohl den Produktionsprozess kennen, als auch fundiertes Software-Wissen mitbringen.

Vom Stückzähler zum visuellen Datenmanagementsystem

Ähnliche Bedenken hegte ein mittelständischer metallverarbeitender Betrieb aus Rheinland-Pfalz vor dem Entschluss, die Stückzähler aller zwölf in der Werkhalle befindlicher Maschinen auf großen Sieben-Segmentanzeigen darzustellen. Für den Schichtleiter sollte von seinem Büro aus erkennbar sein, welche Anlage läuft, und wie weit diese noch von der Zielstückzahl des laufenden Auftrages entfernt ist. Als Lieferant für die Großanzeigen hatte das Unternehmen die Firma Red Lion Controls aus den USA ausgewählt, die in Deutschland unter anderem durch die Firma Wachendorff Prozesstechnik vertreten wird. Einmal im Gespräch mit dem Partnerunternehmen, schlug dieses alternativ zu den ursprünglich angedachten Großanzeigen den Einsatz der Produktreihe ‚Productvity Station‘ vor, die aus HD-fähigen Fernsehern und Monitoren eine KPI-Anzeige oder Andon Board machen kann.

Die Investitionskosten für Hardware und Montage waren mit denen für das urspüngliche Projekt vergleichbar – bei gleichzeitig größerem Funktionsumfang. So entwickelte sich die Idee, Stückzähler von Maschinen weithin sichtbar zu machen, eine Strategie für ‚Lean Production‘ inklusive eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses (KVP). Bei der Entscheidung war für den Fertigungsbetrieb wichtig, die Projektierung einfach und das System offen zu halten. Die Implementierung sollte schnell verlaufen und der Unterhalt sowie die Weiterentwicklung sollte durch Mitarbeiter des Unternehmens zu bestreiten sein. Daher wurden mit der Umsetzung der Lösung die eigenen Produktions- und Instandhaltungstechniker betraut, da sie am besten um die Besonderheiten der Produktionsabläufe wissen.

Einbindung über vorhandene Schnittstellen

Die Anzeigegeräte können etwa über serielle Anschlüsse, Ethernet oder Eingabe/Ausgabesignale in das Umfeld der Werkhalle eingebunden werden. Dabei bringen die Einheiten über 200 Protokolle für SPSen, Antriebe, Feldbussysteme und Barcodelesern mit. Im Fall des mittelständischen Fertigungsbetriebes mussten keine Steuerungen angebunden werden. Stattdessen wurden verschiedene digitale Signale wie Zähler und Störmeldekontakte über modulare Ein- und Ausgänge (E/A) angekoppelt. Auch die Anbindung analoger Signale, zum Beispiel Strom, Spannung, Widerstand, Thermoelemente ist künftig möglich. Der Ausbau der Applikation durch das Aufschalten weiterer Datenpunkte oder Teilnehmer, durch das Ausweiten der Visualisierung oder durch die Implementierung von Analyse und Alarmierungsfunktionen, kann Schritt für Schritt und ohne weitere Anschaffungskosten für zusätzliche Hard- und Softwarepakete erfolgen. Die Plug-and-play-Lösung ist darauf ausgelegt, von einer kleinen Produktionszelle bis zu Produktionsstraßen zu skalieren.

Konsequente Datenaufzeichnung und -auswertung

Durch das Anlegen von Tags für relevante Datenpunkte wird eine Basis geschaffen, auf dem Anzeigegerät umfassende Prozesse darzustellen. Die Datenpunkte werden mithilfe einer integrierten Logik und Arithmetik in Leistungskennzahlen umgesetzt und lassen sich für statistische oder andere Berechnungen nutzen. So kann zum Beispiel die aktuell produzierte Stückzahl angezeigt werden und mit anderen Linien oder Zielvorgaben verglichen werden. Bei Abweichungen einzelner Linien von Soll-Werten kann eine Analyse erfolgen, um Gegenmaßnahmen zu identifizieren. Unterstützung leistet dabei der integrierte Datenlogger, der eine Langzeitanalyse der Produktionsdaten ermöglicht. Die Daten werden hierfür in Tabellen abgelegt und nach verschiedenen Chargen oder Schichten sortiert.

Weniger Stillstände durch unterbrechungsfreie Kontrolle

Die Visualisierung der Daten erfolgt in einem HMI-Editor, wie sie bei der Programmierung von Bediengeräten zum Einsatz kommen. Fertige Bausteine und Grafiken lassen sich mit errechneten Kennzahlen kombinieren und unterschiedlich darstellen. Die Umschaltung zwischen verschiedenen Bildern erfolgt entweder automatisiert, zyklisch oder auf bestimmte Ereignisse wie Störung, Produkt- oder Schichtwechsel. Zusätzlich können sich ‚Supervisors‘ über browserfähige Geräte wie Smartphones oder Office-PCs mit dem Webserver der Systemkomponenten verbinden, den Bildschirminhalt überwachen und bedienen. Zudem hat berechtigtes Personal Zugriff auf gespeicherte Logdateien und sämtliche Datenpunkte inklusive der Möglichkeit, Sollwerte und Zielvorgaben zu verändern. Um das System vor unerwünschtem Eingriff zu schützen, kommt eine Authentifizierung, IP-Beschränkung und Benutzerrechteverwaltung zum Einsatz. Über die reine Darstellung von Informationen auf dem Großbildschirm und weiteren Displays hinaus kann das System bei Auftreten eines spezifischen Ereignisses eine SMS oder E-Mail versenden, je nach Konfiguration etwa mit dem Logfile der aktuellen Charge als Anhang. Diese Funktion dient der Alarmierung, kann jedoch auch zur vorausschauenden Instandhaltung und Überwachung von Verbrauchsmitteln eingesetzt werden. Dabei können die Benachrichtigungen zum Beispiel an eine dauerhaft erhöhte Temperatur eines Antriebs gekoppelt sein.

Mit der Basiskonfiguration zur Feinjustierung

Die Systeme des Anbieters werden mit der Software ‚Crimson 3.0‘ ausgeliefert, über die sich alle Funktionen der Installation programmieren lassen. Bei der Entwicklung der Anwendung legte der Hersteller Wert darauf, dass sich wesentliche Bestandteile des Systems wie Kommunikation, Visualisierung, Webserver und Datenlogger zügig konfigurieren lassen. Auf der Basis einer ersten Einstellungen können im Anschluss Feinjustagen vorgenommen werden.

Informationen auf dem Shopfloor bereitstellen

Nach Abschluss der Installation geben die Anzeigen in der Fertigung wie vorgesehen Aufschluss über die Stückzahl der insgesamt zwölf Fertigungszellen – zudem lassen sich Informationen zu Taktrate, Status, Stillstandzeit und Laufzeit darstellen. Künftig soll das System zudem mit dem Enterprise Resource Planning-System des Fertigungsbetriebes verknüpft werden. Damit könnten auch auftragsbezogene Angaben etwa zu Kunde, Auftragsnummer oder Zielmenge in der Werkhalle ausgegeben werden. Dazu könnten weitere Kennzahlen treten, wie die Zielerreichung in Prozent und die Zeit bis zur Fertigstellung des Auftrages. Dadurch können Produktwechsel besser vorbereitet und Rüstzeiten in vielen Fällen verkürzt werden. Außerdem werden die Leistungskennzahlen – insbesondere die Stillstandzeiten, in Logdateien mitgeschrieben und ausgewertet, um Schwachstellen frühzeitig aufzuspüren und Hebel für Prozessverbesserungen aufzuzeigen. Dabei kann der Schichtleiter nun den Status der Produktion per Webserver von seinem PC-Arbeitsplatz aus überwachen und auf Knopfdruck Auswertungen anfordern.

Kosteneinsparungen quantifizieren

Mit Werkzeugen zum visuellen Datenmanagement lassen sich Personal und Maschinen in vielen Fällen kontinuierlich effizienter gestalten. Die daraus resultierenden Kosteneinsparungen können somit zu einer zügigen Amortisation der investierten Mittel führen. Die Werkzeuge, um die Kosteneinsparungen zu quantifizieren, bringt die Installation mit, wenn sich Produktionsdaten auf den Anzeigen darstellen und auf nachgeschalteten IT-Systemen analysieren lassen.