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Werkzeuge als Planungsressourcen

Werkzeuge als Planungsressourcen

Durch den gestiegenen Auftragseingang bei vielen Unternehmen sind Produktionskapazitäten wieder ausgelastet, teils sogar überlastet. Das stellt den Planungs- und Steuerungsprozess vor Herausforderungen. Um diesen zu begegnen, setzen Unternehmen vermehrt Manufacturing Execution-Systeme ein. Für Feinplanung und Fertigungssteuerung werden dabei jedoch meist nur Anlagen und Personal als Ressourcen kapazitiv beplant. Werkzeuge finden nur selten und in geringem Maße Berücksichtigung. Effektives Werkzeugmanagement kann jedoch enormes Potenzial aus planungstechnischer und finanzieller Sicht freisetzen.

Bild: Fraunhofer IPA

Inkonsistente Datenhaltung und Datenlücken zwischen der führenden Enterprise-Resource-Planning-Unternehmenssoftware (ERP) und dem Shop-Floor stellen viele Unternehmen vor Probleme, vielfach ausgelöst durch IT-Insellösungen. Ein Manufacuring-Execution-System (MES) übernimmt die Rolle des Bindeglieds zwischen Shop-Floor und ERP-System, ein Kernthema ist dabei die Bereitstellung und Verarbeitung von Daten im Produktionsbereich sowie der Abbau von Insellösungen. Daraus können zwei wesentliche Vorteile resultieren: Einheitliche Datenhaltung kann eine deutliche Reduzierung des Aufwandes für die Erfassung und Pflege produktionsrelevanter Daten bedeuten. Zudem ermöglichen echtzeitfähige Daten wie etwa Fertigungszustand, Auftragsfortschritt oder Anlagenzustand, die durch MES sichtbar werden, eine schnelle Reaktion auf unvorhergesehene Ereignisse in der Produktion.

Systemanforderungen bei hohem Werkzeugeinsatz

In werkzeugintensiven Branchen wie bei Spritzgussherstellern oder metallverarbeitenden Betrieben müssen zusätzliche Aspekte und Funktionalitäten bei der Einführung eines MES-Systems berücksichtigt werden, um Feinplanung und Steuerung der Fertigungsaufträge optimal zu unterstützen. Neben den klassischerweise betrachteten Ressourcen wie Anlagen und Personal ist es gerade in diesen Branchen wichtig, einzelne Werkzeuge als Ressourcen in der Planung zu berücksichtigen. Der Grund liegt in der großen Anzahl der Werkzeuge und hohen Kosten von Anschaffung, Betrieb und Instandhaltung.

Eine Nichtberücksichtigung der Werkzeuge erhöht Planungskomplexität und Intransparenz in der Produktionsplanung, weshalb sich Werkzeuge zu einem erheblichen Komplexitäts- und Kostentreiber entwickeln. Nur durch ihre Einplanung in der Produktion wird gewährleistet, dass beispielsweise der Produktionsplaner oder Meister eine Planung der Fertigungsaufträge auf einer umfassenden, integriert abgebildeten Ressourcenbasis erhalten. Diese Funktionalität enthalten viele MES allerdings nicht standardmäßig. Bei der Einführung des Systems gilt es deshalb zu beachten, dass die Werkzeuge in hinreichender Granularität innerhalb des Systems abgebildet werden.

Den Komplexitätstreiber Werkzeug beherrschen

Dazu genügt es nicht, eine Auflistung aller Werkzeuge zu erstellen. Die Kavitätenanzahl sowie die darin installierten, formgebenden Teile für Produktvarianten müssen ebenfalls im Planungssystem hinterlegt sein. Erst auf Basis dieser Informationen kann der Fertigungsplaner das Ressourcen-Angebot den Fertigungsaufträgen gegenüberstellen. Daraus können beispielsweise die Durchlaufzeit der Fertigungsaufträge vom IT-System ermittelt werden, zudem können unvorhergesehene Störungen schneller abgewickelt werden, als dies ohne IT-Unterstützung möglich wäre. In der Praxis hat sich gezeigt, dass für eine ausreichende Planung folgende werkzeugbezogene Parameter berücksichtigt werden sollten:

Wenn diese Informationen dem MES zur Verfügung stehen, können schrittweise firmenspezifische Eigenschaften integriert werden. Das gestattet etwa die Sperrung von einzelnen Werkzeug/Anlagen-Kombinationen. Ebenso sollten die produzierbaren Teile der verschiedenen Anlage-/Werkzeugkombinationen im System hinterlegt sein.

Auswirkungen auf Wartung und Qualitätsmanagement

Durch die Berücksichtigung und Einbindung der Werkzeuge in die Produktionsplanung kann ein MES erheblichen Zusatznutzen für produktionsnahe Bereiche liefern. Deutlich höhere Qualität und Genauigkeit in der ressourcenbasierten Feinplanung wird insbesondere durch die Abbildung und Einplanung möglicher Werkzeug/Anlage-Kombinationen zur Herstellung verschiedener Varianten erreicht. Damit gehen weitere Vorteile im Bereich Instandhaltung einher, etwa um Ressourcen frühzeitig für Wartungen zu sperren. Dies vermeidet, dass Produktionsplaner und Meister zur Wartung anstehende Werkzeuge oder Anlagen für die Produktion einplanen. Eine frühzeitige Darstellung des verminderten Kapazitätsangebots erleichtert es, drohende Engpässe zu erkennen und dahingehend die Feinplanung im Kurzfristhorizont auszurichten.

Durch die Transparenz über geleistete Stück- oder Schusszahlen kann eine dynamische, zustandsbasierte Wartung durchgeführt werden, was gegenüber einer zeitabhängigen Wartung signifikant niedrigere Kosten bedeuten kann. Ereignisgetriebene Instandsetzung unterstützt ein MES durch das Melden der Sperrung von Werkzeugen und Anlagen an alle beteiligten Instanzen in Echtzeit. Zusätzlich können Instandhaltungsmitarbeiter gezielter eingesetzt werden, während eine Dokumentation der Instandhaltungstätigkeiten zur Optimierung der Wartungspläne verwendet werden. Insgesamt kann so eine zielgerichtetere Mittelverwendung erfolgen. Auch im Bereich des Qualitätsmanagements wird es durch Anlagenanbindung und Werkzeugverfolgung leichter, Chargen rückzuverfolgen und gegebenenfalls zu sperren, wenn sie über ein fehlerhaftes Werkzeug oder eine störanfällige Anlage gelaufen sind.

Weitreichende Vorteile für produzierende Unternehmen

Der Einsatz eines MES liefert Unternehmen mit hohem Werkzeugeinsatz weitreichende Nutzeneffekte. Neben den Vorteilen für die Ressourcenplanung bietet insbesondere die Unterstützung produktionsnaher Bereiche wie Instandhaltung und Qualität Ansätze, um Optimierungspotenzial auszuschöpfen. Auf operativer Ebene bieten die Systeme Vorteile für die Planungsqualität. Das kann neben Kosteneinsparungen auch zur Reduktion von Turbulenzen in den Betriebsabläufen führen, etwa durch rechtzeitige Kommunikation von Wartungen. Dadurch können anstehende Abläufe besser geplant und ohne größere Störungen der laufenden Produktion ausgeführt werden.