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Plattform für Operational Excellence

MES-Prozesse in Echtzeit visualisiert

Wer Produktion und Logistik in einer Echtzeit-Visualisierung abbildet, kann niedrigschwellig in die digitale Transformation einsteigen und viel Papier aus dem Shopfloor bannen. Ergänzt um zentrale MES-Funktionen lassen sich solche Visualisierungssysteme zur Operational Excellence-Plattform ausprägen, die bei fortlaufenden Prozessoptimierungen unterstützt.

Bild: ©AzmanJaka/iStockphoto.com

Bild: ©AzmanJaka/iStockphoto.com

Die digitale Transformation der Produktion beginnt mit dem digitalen Visualisieren aller relevanten Informationen in Echtzeit und ihrer Übermittlung an die richtigen Empfänger. Dafür existieren mehrere Methoden. Wer zudem von Anfang an zentrale MES-Funktionen in die ausgewählte Lösung integriert, spart weiteren Implementierungsaufwand und kann schnell einen hohen Reifegrad auf dem Weg zur Operational Excellence erreichen. Wichtig dabei: Das Gesamtsystem basiert auf Low Code und eignet sich auch für ältere Anlagen.

Potenzial in den Prozessdaten

Wer Prozesse optimiert, muss sie zuerst sichtbar machen. Notwendig dafür sind vollständige und aktuelle Daten aus den entsprechenden Abläufen. Zahlreichen Unternehmen ist jedoch noch nicht klar, wie sie an diese Informationen gelangen. Doch ihre Wettbewerbsfähigkeit basiert zunehmend darauf, Daten vollständig und häufiger in Echtzeit zu erfassen, sichtbar zu machen, zu speichern und zu analysieren. Mit den ermittelten Informationen können Betreibende sofort in Produktionsprozesse eingreifen oder eine Grundlage für langfristige Entscheidungen bilden. Stellt eine Operational Excellence-Plattform Produktionsprozesse transparent dar, lassen sich Nachrichten zu wichtigen Ereignissen im Moment des Geschehens automatisch an die Mitarbeitenden kommunizieren, die die Information zum jeweiligen Zeitpunkt benötigen. Dies geschieht über Bildschirme in der Produktionshalle und den Büros der Verantwortlichen, um Maßnahmen vor Ort ergreifen zu können. Sollten Störungen auftreten, ermöglicht dieser Einblick in den Soll-Ist-Zustand, die Fehlerquelle schnell zu identifizieren und zu beheben. Neben der automatischen Darstellung anfallender Prozessdaten sollten diese auch automatisiert in eine Datenbank einfließen. Das betrifft etwa die Dokumentation von Maschinenausfällen. Der Griff zu Papier und Stift dafür kostet oft zu viel Zeit und birgt das Risiko von Informationsverlusten. Die digitale Variante erlaubt das Melden über ein Touchscreen-Terminal, unter Angabe von Gründen.

Drei verschiedene Methoden

Aktuell existieren vor allem drei Methoden zur Echtzeitvisualisierung: Lösungen der Hersteller einzelner Komponenten, Inhouse-Entwicklungen und die Adaption bestehender Software. Besonders dynamisch sind die Lösungen der Hersteller meistens nicht und sie lassen sich meist nicht individualisieren. Außerdem können diese Systeme die Daten aus anderen Quellen häufig nicht integrieren, wodurch strategisch relevante Informationen und Zusammenhänge leicht übersehen werden. Eine Eigenentwicklung hingegen garantiert maximale Anpassbarkeit, erweist sich jedoch fast immer als zeit- und kostenintensiv. Ändern sich später die Prozesse, muss die Software mit meist höherem Aufwand umgeschrieben werden. Manch eine Software, vor allem aus der Business Intelligence, kann nach einer Modifikation Daten in Echtzeit visualisieren. Da die Software jedoch nicht für diesen Zweck konzipiert wurde, gibt es mehrere Beschränkungen, etwa visuelle Controls, die lediglich als Charts verfügbar sind und kaum Andon-Elemente aufweisen.

Alternative Speziallösungen

Speziell für die Visualisierung von Produktionsprozessen entwickelte Lösungen können zum Teil fast alle Datenquellen anbinden. Dabei benötigen Unternehmen kaum zeitliche oder IT-Ressourcen, um sie zu implementieren, zu betreiben und anzupassen. Diese Plattformen können Informationen so darstellen, dass agile und strategische Operational Excellence leichter erreichbar ist. Oft reichen ein bis zwei Tage Vorbereitung aus, um mit einer All-In-One-Lösung aus Hard- und Software Daten auf einem Dashboard darzustellen und sie als Ausgangspunkt für strategische Entscheidungen zu speichern.

Die schirminhalte der Großdisplays lassen sich in wenigen Minuten aufsetzen und verändern. (Bild: Peakboard GmbH)

Die schirminhalte der Großdisplays lassen sich in wenigen Minuten aufsetzen und verändern. (Bild: Peakboard GmbH)

Low Code und Retrofitting

Verfügen die Operational Excellence-Plattformen über Low Code-Entwicklungswerkzeuge, könnte das die IT-Ressourcen für den Systembetrieb noch stärker schonen. Dies geschieht vor allem dadurch, dass die Hersteller aufeinander abgestimmte Code-Bausteine mitliefern, mit denen Fachabteilungen individuelle Dashboards per Drag and Drop erstellen können. Ohne Low-Code-Basis dauern die Anpassungen an neue Prozesse länger. Ebenso entscheidend ist, dass eine Plattform Retrofitting-Optionen bietet. Der Maschinenpark in vielen Unternehmen ist teils älter und heterogen. Viele Daten liegen allenfalls analog vor. Fehlt es an Konnektivität zwischen Maschinen, können Kommunikationslücken entstehen. Um Prozesse zu optimieren, können jedoch genau diese Daten besonders wertvoll sein.

MES-Funktionen integriert

Operational Excellence-Plattformen können die Echtzeit-Produktionsvisualisierung mit MES-Funktionen verbinden. Diesen Schritt ist die BWI Group aus Greenfield, Indiana, gegangen. Der dort bereits vorhandene OPC UA Kepware Server zur Bündelung und Distribution von Maschinendaten hat die Implementierung weiter beschleunigt. Die BWI Group entwickelt und produziert Brems- und Federungssysteme für den globalen Transportmarkt. Der Hersteller sucht zunächst nach einer Lösung zur Visualisierung von OPC-UA-Daten, um den Status mehrerer Maschinen anzuzeigen. So will das Unternehmen den Output an der Produktionslinie darstellen und Aufschluss erhalten über Gut- und Schlechtteile, Produktionsziele, Schichtdauer sowie weitere produktionsgebundene Komponenten. Der OPC-UA-Server liefert die Ist-Werte und eine einfache Exceldatei die Soll-Werte. Die Daten aktualisieren sich in der Cloud im 8-Minuten-Takt und lokal alle 15 Minuten. Auf die Ergebnisdaten einer Schicht wartet das Unternehmen bis zu 24 Stunden. Im Entscheidungsprozess wird deutlich, dass die Lösung auch MES-Eigenschaften aufweisen soll. „Die bisher im Unternehmen eingesetzten Systeme waren nicht flexibel genug und ermöglichten keine interaktiven Eingaben. Dadurch waren die Daten nicht aktuell, wir konnten nicht agil planen und die Mitarbeitenden im Schichtbetrieb hatten bei Schichtende keine Kenntnis des aktuellen Tagesstandes der Produktion“, sagt Jordan Marlin, Manager Operational Technology, Industry 4.0 Engineering bei BWI.

In Minuten zu Kennzahlen

Jordan und sein Team stoßen auf Peakboard und nutzen vorab den kostenlosen Peakboard Designer. „Wir benötigten für die Gestaltung der Andon Boards fast keinen Support. Mit den von Peakboard zur Verfügung gestellten Tutorials, Videos und Dokumentationen eigneten wir uns das Wissen selbstständig an“, erläutert Jordan. „Insbesondere waren dabei die durch Einfachheit überzeugenden Vorlagen im Peakboard Designer sehr hilfreich.“ Der Kepware Server der Firma ist an die Peakboard Box angebunden. Das System des Visualisierungsspezialisten könnte auch auf die SPS der Maschinen zugreifen und benötigt daher keinen Kepware Server, es harmoniert aber mit ihm. Das beschleunigt die Anbindung der Quellen. Durch die strukturiert verfügbaren Daten kann BWI nach wenigen Minuten Kennzahlen wie OEE, Zyklus- und Schichtzeiten darstellen. Über OPC UA gelangen die Echtzeit-Werte auf das Dashboard, darüber hinaus speichert der Kepware Server sie für tiefergehende BI-Analysen als Historie in einer SQL-Datenbank. Ohne diesen Server könnte Peakboard Hub diese Aufgabe übernehmen.

Stets auf dem neusten Stand

Die Schichtleitung kann über ein Interface Zielwerte, Pausen- und Schichtzeiten eingeben und so neue Aufträge oder andere Informationen kommunizieren sowie den Zeitaufwand dynamisch berechnen. Dieser interaktive Prozess vermittelt der Schichtleitung einen genauen Überblick und visualisiert die Daten für die Mitarbeitenden auf dem Shopfloor, die so ebenfalls stets über den Produktionsstand im Bild sind. Alle zehn Sekunden werden so an allen Montagelinien im Werk Soll- und Ist-Zustände abgebildet. Im Sinn einer Gamification werden die Mitarbeitenden der besten Schichten und Stunden pro Woche auf den Dashboards ausgezeichnet und incentiviert.

Dashboard zur Produktqualität (Bild: Peakboard GmbH)

Dashboard zur Produktqualität (Bild: Peakboard GmbH)

Schnell und agil entscheiden

Nach abgeschlossener Testphase wird Peakboard auf den Stationen im Unternehmen integriert. Inzwischen sind die Dashboards seit zwei Jahren im Einsatz. „Die Mitarbeitenden nutzten die Visualisierung von Anfang an und verstehen jetzt besser, wie die Live-Kenntnis der Produktionsdaten unsere Prozesse verbessert“, so Jordan. „Die Mitarbeitenden vertrauen auf die Dashboards, kontrollieren sie auf Plausibilität und geben mir gegebenenfalls sofort Feedback. Das zeigt, dass die dortigen Informationen eine zentrale Rolle für ihren Arbeitsalltag spielen. Es herrscht eine neue Verantwortungskultur, die die Arbeit für alle erleichtert.“ Die elektronische Berechnung von Schichten ist von bis zu 24 Stunden auf Echtzeit verkürzt, die Menge an Fehlteilen deutlich reduziert. Darüber hinaus verschlanken sich Entscheidungswege und das Management agiert schneller. BWI wird die Lösung auf verschiedene Standorte wie Mexiko, Polen, Tschechien und China übertragen. Zusätzlich sollen Shopfloor Boards in Greenfield zum Einsatz kommen, die News und Wochenpläne anzeigen. Darüber hinaus wird Peakboard Edge ins System integriert, wodurch sich auch solche Daten aus Produktion und Logistik visualisieren lassen, die noch nicht digital vorliegen. „Der Einsatz von Peakboard hat unsere Qualität verbessert, Effizienz erhöht und Mitarbeitende motiviert. Die Implementierung verlief denkbar schnell“, schildert Jordan. „Insgesamt war es ein kleiner Schritt mit großer Wirkung.“

Enabler für Digitalprojekte

Aufgestellte physische Tafeln, die händisch beschrieben werden und mit veralteten oder falschen Daten arbeiten, werden zunehmend seltener. Auch lange Wege in der Produktionshalle auf der Suche nach Verzögerungsursachen entfallen, wenn eine Echtzeit-Visualisierung die Daten verständlich aufbereitet. So integrierte Systemverbünde ermöglichen den niedrigschwelligen Einstieg in die digitale Transformation, auf dem Weg zur papierlosen Fertigung. Zusammen mit MES-Funktionen bilden die Lösungen einen wichtigen Baustein einer Operational Excellence-Strategie mit dem Ziel, Fertigungsprozesse immer effizienter zu gestalten.


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