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In Echtzeit im grünen Bereich

MES statt .xls

MES-Software von Proxia mit MDE, BDE, Monitoring und Auswertung sorgt bei Schneider Electric in Sarre-Union für automatisierte und lückenlose Datenerfassung und bildet so die verlässliche OEE-Datenbasis der Produktion.

(Bild: Proxia Software AG)

Das Schneider-Electric-Werk im französischen Sarre-Union verfolgt mit der Erfassung von Maschinen- und Betriebsdaten mit der MDE/BDE-Software von Proxia unter anderem das Ziel, die gesamte Prozesskette zu digitalisieren. (Bild: Proxia Software AG)

Radiowecker, Licht, Toaster, Herd, Kaffeemaschine, Laptop, Ladegerät fürs Smartphone, Fernseher – durch die Steckdose erhalten wir die Energie, die unser modernes Leben am Laufen hält. Doch wie gelangt der Strom in die Steckdosen? Die dringende Frage nach dem Netzausbau zeigt, wie das Thema Energieversorgung und -verteilung gerade in Deutschland diskutiert wird. Das französische Unternehmen Schneider Electric SE aus Rueil-Malmaison hat sich bereits vor Jahren dieser Frage angenommen und produziert Anlagen für die Ausstattung von Mittelspannungs- und Niederspannungsnetzen zur Energieverteilung. In ihrer Niederlassung im elsässischen Sarre-Union fertigt Schneider Electric komplette Schaltschränke für Energieverteilung und Industrieautomatisierung; in erster Linie gehören dazu große Schaltschränke, mit einer Frontfläche von etwa 120x120cm bis hin zu 300x300cm. Diese Schaltschränke sind komplett ausgestattet und mit Anschlusskabeln versehen, so dass sie sich möglichst schnell in Betrieb nehmen lassen. Das Unternehmen stellt sowohl Standard-Schaltschränke mit einem fest definierten Funktionsumfang her, als auch Sonderanfertigungen, die nach Kundenaufforderungen und -wünschen angepasst werden. Beide Schranktypen werden in der ganzen Welt eingesetzt und müssen daher in allen Klimazonen einwandfrei funktionieren.

Komplexe Produktion bis zum Endprodukt

Aufgrund der hohen Fertigungstiefe bei Schneider Electric werden sehr viele Arbeitsgänge benötigt, bis das Endprodukt versandfertig verpackt werden kann. Zunächst werden Blechteile ausgeschnitten und gestanzt, mit Bohrungen oder Öffnungen versehen. In einem weiteren Schritt werden diese Blechteile gebogen und so geformt, dass sie die Verkleidung für die Schränke bilden, später werden sie noch mit Bolzen versehen, um die Verbindungen zwischen zwei Blechteilen zu stabilisieren. In weiteren Schritten werden sie mit Schaum abgedichtet und mit Kabelöffnungen versehen, bevor sie mit elektronischen Bauteilen bestückt werden. Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades im Werk verfügt Schneider Electric für jeden Arbeitsgang über eine eigene Spezialanlage oder Maschine. Die Arbeitszeit in Produktion und Montage ist in drei Schichten von Montag bis Freitag organisiert. Bei Auftragsspitzen können mit der Belegschaft auch Sonderschichten am Wochenende vereinbart werden. Zur Erfassung der Daten in der Produktion von Rüstzeiten, Maschinenlaufzeiten, Arbeitsanfang, Arbeitsende, Produktivzeiten, Störzeiten und so weiter setzt das Werk in Sarre-Union die Maschinendaten- (MDE) und Betriebsdatenerfassung (BDE) des MES-Herstellers Proxia Software ein. Die erhobenen Daten geben den Verantwortlichen einen vollständigen, lückenlosen und vor allem auch neutralen Einblick über die Vorgänge in der Produktion – und das in Echtzeit.

(Bild: Proxia Software AG)

Die MES-Anwendung bildet die komplexe, heterogene Fertigung detailliert ab. (Bild: Proxia Software AG)

Ungenaue Daten, Unsicherheitsfaktor Mensch

Bevor die Daten erhoben wurden, stand Fertigungsleiter Valentin Hoffmann vor der Herausforderung, Maschinen und Anlagen im elsässischen Werk effizienter und ökonomischer einzusetzen. Ihm war klar, dass in den einzelnen Prozessen noch sehr viel Optimierungspotenzial schlummerte. Um überhaupt festzustellen, was Mensch und Maschinen leisteten, mussten die Angestellten zunächst Verschleiße, Arbeitsunterbrechungen oder ähnliche Probleme per Hand mittels Excel-Tabellen festhalten. Hoffmann stellte allerdings schnell fest, dass die erhobenen Daten die wirkliche Ist-Situation in der Fertigung nicht exakt wiedergaben. Zum Teil lag es daran, dass die Mitarbeiter die Zeiten nur grob schätzten oder schlichtweg bestimmte Informationen vergaßen. Fertigungsleiter Hoffmann erinnert sich: „Das Problem war immer, dass die Mitarbeiter diese Informationen erst am Ende der Schicht eingetragen haben. Und dann mussten sie den Tag Revue passieren lassen: Was habe ich heute gemacht? Wo war ich? War ich eine Stunde oder nur eine halbe Stunde an der Maschine? All das hat zu sehr großen Ungenauigkeiten in der Dokumentation der Betriebsdaten, wie auch zu Zeitverzug geführt.“ Neben Excel-Tabellen verwendete das Werk in Sarre-Union zur Erfassung rudimentärer Maschinendaten bereits elektronische einfache Maschinenterminals von Kienzle. Doch auch diese lieferten zusammen mit der Excel-Tabelle nicht die gewünschten Informationen. Dazu kam, dass die Mitarbeiter zum Teil drei verschiedene Systeme nutzen mussten, um die Informationen aus der Fertigung in eine digitale Form zu bringen, was die Erfassung zusätzlich erschwerte und weitere Fehlerquellen barg. „Die Daten haben einfach nicht gestimmt. Darum haben wir ein modernes Software-System evaluiert, das uns exakte, vollständige und lückenlose Maschinen- und Betriebsdaten in Echtzeit erfasst.“ Hoffmann hatte vor allem das Ziel, die manuelle Datenerfassung zu vereinfachen und so weit wie möglich zu automatisieren: Die Informationen sollten direkt von Maschinen an ein zentrales System übertragen werden. Auch die Erfassung und Speicherung von Qualitätsdaten sollte zukünftig durch dieses System übernommen werden. Auch der Unsicherheitsfaktor Mensch sollte außen vor bleiben.

Digitalisierung in der gesamten Prozesskette

Konsolidierung, Automatisierung und Eliminierung der Fehlerquote – unter diesen Aspekten wurde die Maschinendatenerfassung von Proxia eingeführt. Zunächst wurden fünf Maschinen (MDE) im Testbetrieb an die MES-Software angeschlossen. Über eine SPS wurden diese Maschinen an die Erfassungsterminals des MES-Herstellers angebunden. Nach Optimierung und Anpassung wurde das System auf alle relevanten Maschinen und Anlagen ausgerollt. Ein Kundenauftrag wird zunächst mit den wichtigsten Informationen im ERP-System von SAP angelegt und terminiert: Artikel, Auftragsdaten, Artikeldaten, Lieferfristen mit Enddatum sowie die Arbeitsfolgen. Diese Daten werden anschließend in das MDE/BDE-System von Proxia überspielt. An den Terminals in der Produktion werden Aufträge und Arbeitsfolgen visualisiert. Die Rückmeldung über relevante Fertigungsdaten und -zeiten wie die produzierten Stückzahlen erfolgt online im MES. Daraus errechnet das System etwa die Gesamtanlagen-Effektivität (OEE) und weitere Kennzahlen, um die aktuelle Produktivität im Werk zu ermitteln. Nachdem sich die automatisierte Maschinendatenerfassung bewährt hatte, entschlossen sich Hoffmann und sein Team das MES zu erweitern: Zur MDE sollte nun auch eine BDE für die manuelle Eingabe von Betriebsdaten kommen. Ziel war es, die Prozesskette als Ganzes zu verbessern und die Basis für Industrie-4.0-Anwendungen zu schaffen. Dazu implementierte Schneider Electric neben MDE und BDE auch das Proxia-MES-Monitoring sowie das Auswertungs- und Kennzahlen-Cockpit, um die erfassten Daten entsprechend zu verwerten: Dazu gehören beispielsweise Reports über Auslastung, Effektivität, Störgründe sowie eine Zeitstrahl-Darstellung der Haupt- und Nebenzeiten.

Das Schneider-Werk in Sarre-Union produziert Schaltschränke und Anlagen für die Automatisierung. Der Produktionsprozess umfasst komplexe Arbeitsfolgen und Vorgänge. (Bild: Schneider Electric SE)

Das Schneider-Werk in Sarre-Union produziert Schaltschränke und Anlagen für die Automatisierung. Der Produktionsprozess umfasst komplexe Arbeitsfolgen und Vorgänge. (Bild: Schneider Electric SE)

Feinplanung rückt in den Fokus

Die fertigungstechnische und ablauforganisatorische Besonderheit im Schneider-Werk: Am selben Tag werden wechselnd große, mittlere sowie kleine Produkte gefertigt. Für die Herstellung und Bearbeitung der einzelnen Bauteile benötigen Anlagen und Mitarbeiter unterschiedlich lange. Die Herausforderung besteht nun darin, die Arbeitsschritte so zu koordinieren, dass sie möglichst optimal ineinander greifen. Eine werkstattorientierte Feinplanung, die da beginnt, wo SAP aufhört, wäre hier durchaus sinnvoll, was Hoffmann unumwunden zugibt. „In den zwei Jahren seit der Schritt-für-Schritt-Einführung haben wir bereits gesehen, dass sich MDE, BDE sowie MES-Monitoring und -Controlling bei uns bewährt haben. Ich denke, dass wir mit der Feinplanung zukünftig unsere komplexe Fertigung noch besser abbilden können. Mit dem Leitstand könnten wir unsere Ressourcen an Mensch, Maschinen und Material noch genauer planen sowie verschiedene Fertigungsszenarien im Vorfeld simulieren, also die klassischen ´Was wäre wenn …?-Fragen‘ in Bezug auf Liefertermine oder andere Parameter beantworten. Auf plötzliche Terminverschiebungen oder Materialengpässe bei Zulieferern könnten wir dann flexibler reagieren“, erklärt der Fertigungsleiter. Die Gründe, warum sich Schneider Electric für Proxia entschieden hat, war zunächst die Kompatibilität mit der SAP-Software, sagt Hoffmann: „Wir haben recht schnell gemerkt, dass sich Proxia nicht nur in der Produktion und mit MES sondern auch mit SAP sehr gut auskennt. Für uns war es dadurch ziemlich einfach, die Konnektivität zwischen SAP und den MES-Modulen einzurichten.“ Zudem wächst das MES aufgrund seiner Modularität mit den Anforderungen von Schneider Electric mit. Nach über zwei Jahren Erfahrung mit der Fabrik-Software konnten Hoffmann und sein Team entscheidende Verbesserungen im Produktionsablauf feststellen: „Die grüne Zeit, also die Zeit, in der die Anlagen produktiv arbeiten, hat spürbar zugenommen. Das sehen wir nun auf einen Blick“, berichtet der Fertigungsleiter. „Und außerdem“, führt er fort, „können wir die Gründe für unproduktive Zeiten schneller und sicherer identifizieren und somit auch beseitigen. So haben sich die Zeiten fürs Rüsten, für Wartung oder den Werkzeugwechsel seit der Implementierung deutlich verkürzt.“

Bild: Proxia Software AG

Das MES von Proxia gibt auf Knopfdruck Auskunft über Maschinenauslastung, Haupt- und Nebenzeiten sowie Produktionskennzahlen, wie den OEE. (Bild: Proxia Software AG)

Software und Service haben gestimmt

„MES statt .xls – das war bei uns der Schlüssel zum Produktivitätserfolg. Und mit Proxia bekommt man nicht nur eine leistungsfähige MES-Software, sondern auch exzellente Fachleute mit hoher Kompetenz rund um die Fertigung und SAP. Das war der Garant für eine zielgerichtete Umsetzung des Projektes. Und auch heute, weit nach der Einführung unterstützen uns Hotline und Projektleiter schnell und unkompliziert bei Fragen, oder wenn wir Unterstützung benötigen“, resümiert der Fertigungsleiter. Daher werde Schneider Electric das System auch weiter ausbauen. Hoffmann und seine Kollegen sehen im MES das ideale, praxisorientierte Tool, um Digitalisierung im Shopfloor und Industrie 4.0 in ihrem Unternehmen auf der gesamten Prozesskette umzusetzen. In naher Zukunft sollen Maschinen- und Betriebsdatenerfassung durch ein Feinplanungsmodul erweitert werden. Damit Schneider Electric auf Erfolgskurs bleibt. n freier Fachredakteur aus München.


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