Produktionsfeinplanung
14.000 Arbeitsgänge stets im Blick
Als Hersteller von komplexen Leitungs- und Ventilsystemen produziert die Kieselmann GmbH Beförderungsanlagen für flüssige sowie pastöse Medien. MES-Software von Proxia unterstützt das Unternehmen, den Überblick über eine äußerst komplexe Produktion zu behalten, die Fertigung wirtschaftlich zu planen und zu organisieren sowie mit sicheren Kennzahlen Effizienzpotential aufzudecken und zu nutzen.
Was haben Bier, Mineralwasser, Dichlormethan und Apfelsaft gemeinsam? Bei ihrer Verarbeitung werden diese Flüssigkeiten durch Kieselmann Ventile und Prozessarmaturen sicher von einem Prozessschritt zum nächsten geleitet. Die Kieselmann GmbH aus Knittlingen bei Pforzheim produziert seit 1937 Drehteile und hat sich seit 1945 auf die Herstellung von Armaturen aus Edelstahl spezialisiert. Damit hat der Gründer Paul Kieselmann den Grundstein für ein Produktportfolio gelegt, mit dem der Metall be- und verarbeitende Betrieb noch heute erfolgreich am Markt agiert. Zum Kundenkreis gehören bekannte Marken wie Bitburger, Warsteiner, Andechser Klosterbier, Ensinger Mineral-wasser, Eckes und Adelholzener. Sie alle beliefert Kieselmann mit komplexen Rohr- und Ventilsystemen sowie mit Anlagen für Abfüllprozesse oder gar mit kompletten Brauereien. Auf ‚Made in Germany‘ und seine besonders hohe Fertigungstiefe legt das Unternehmen großen Wert, wie Betriebsleiter Oliver Hecker betont: „Einige Kunststoffteile kaufen wir zu. Aber alles andere – z.B. die Kolben unserer Hubantriebe – fertigen wir komplett inhouse hier am Standort. So können wir die kompromisslos beste Qualität mit höchster Termintreue und Lieferflexibilität gewährleisten. Das zeichnet unsere hohe Kundenbindung aus.“ Die hohe Fertigungstiefe macht die Produktion bei Kieselmann äußerst komplex. Sie besteht aus unterschiedlichsten Arbeitsschritten, von der Serien- und Einzelteilfertigung über den Anlagenbau, bis hin zur Montage.
Komplexität beherrschen
Die hohe Komplexität einer Baugruppe demonstriert Dietmar Kappus, Fertigungsleiter der Zerspanung bei Kieselmann, anhand eines Scheibenventils: „Dieses Produkt besteht aus etwa 15 Einzelteilen, die bei uns komplett gefertigt werden. In der Innen-montage laufen sie zusammen und werden dort zusammengesetzt. Wenn sich jetzt nur eine einzige Komponente bei der Herstellung verzögert, dann verschiebt sich die ganze Produktion und somit auch der Liefertermin. Daher ist die Produktionsplanung dieser verschachtelten Produktionsschritte für uns sehr, sehr wichtig.“ Bis zum Jahr 2009 verwendete Kieselmann für die Feinplanung eine relativ einfache elektronische Plantafel, die mit der immer größer werdenden Anzahl an Fertigungsaufträgen und der Komplexität sowie Flexibilität der Produktion an seine Grenzen stieß. Dietmar Kappus fasst die Anforderungen zusammen: „Die Abfolge der einzelnen Prozessschritte, also die Reihenfolgeplanung, ließ sich mit dem System nicht mehr bewerkstelligen. Wir wollten die alte Software durch ein ganzheitliches MES-System ablösen, das auch die sehr heterogenen Teilbereiche unserer Produktion gut abbildet: Von der Einzelteilfertigung, Serienfertigung und Anlagenfertigung, bis hin zur Endmontage. Dazu benötigten wir zum einen eine Lösung zur Erfassung und Auswertung von Maschinen- und Betriebsdaten, zum anderen einen leistungsfähigen Leitstand, der auf Basis dieser Ist-Daten aus der Fertigung sämtliche Produktionsprozesse in Abhängigkeit von Material, Maschinen und Personal verplant – nicht zu vergessen sämtliche Vorgabedaten aus unserem ERP-System Abas.“ Was diese Koordination in der täglichen Praxis bedeutet, erläutert Betriebsleiter Oliver Hecker: „Eine simple Serienfertigung zu planen, ist relativ einfach. Aber die Verknüpfung der unterschiedlichen Produktionsarten und -prozesse – vom Drehen, Fräsen, zum Schleifen, Schweißen und zurück – das macht das Ganze komplex und wird mit zuneh-mender Komplexität der Produkte noch komplexer. Wenn man dann noch, so wie in unserem Fall, genau wissen möchte, in welchem Bearbeitungszustand und wo sich ein bestimmtes Bauteil oder der Artikel befindet, sind die Anforderungen an eine Feinplanungssoftware schon sehr hoch.“ Die neunte Ausgabe von Rockwell Automations „State of Smart Manufacturing“ Report liefert Einblicke in Trends und Herausforderungen für Hersteller. Dazu wurden über 1.500 Fertigungsunternehmen befragt, knapp 100 der befragten Unternehmen kommen aus Deutschland. ‣ weiterlesen
KI in Fertigungsbranche vorn
Bild: Proxia Software AG
MDE und BDE bilden die Basis
Mit diesen Anforderungen evaluierten Oliver Hecker und Dietmar Kappus im Jahr 2009 die MES-Lösung von Proxia. Zunächst fokussierten die beiden Manager die Einführung der Datenerfassung. Die Softwaremodule Maschinendatenerfassung (MDE) und die Betriebsdatenerfassung (BDE) liefern exakte Informationen über den aktuellen Status und die Produktivität einer Fertigungsmaschine, bzw. den Ist-Zustand in der Produktion. „Wir sehen, wo sich das Erzeugnis befindet, und können schon daraus ableiten, wann es theoretisch fertig ist“, erläutert Dietmar Kappus. Die MDE-Software greift die Maschinensignale automatisch ab und wertet sie aus. Aktuell werden bei Kieselmann vier verschiedene Zustände registriert: Maschine läuft, Maschine steht, Personal ist an der Maschine angemeldet, Maschine arbeitet mannlos. Wo es technisch möglich ist, werden diese Informationen mit dem Potentiometer der Maschine verknüpft. Ist der Vorschub größer als 80 Prozent, befindet sich die Maschine wirklich im produktiven Zustand. Ergänzend zur automatischen MDE ermöglicht die BDE-Software manuelle Eingaben der Mitarbeiter, z.B. für Bemeldungen von Stückzahlen, Rüst- oder Wartungsvorgängen sowie Fehlermeldungen. Hierzu stehen 15 Industrie-PCs vom Typ Noax C15 festinstalliert an den Arbeitsstationen, auf denen via Touchscreen die erforderlichen Eingaben gemacht werden. Rund 45 Fertigungsmaschinen unter anderen von EMAG, EMCO, Hermle und Index sowie 20 Montage-Arbeitsplatzgruppen sind im Werk an das BDE/MDE-System angebunden. Mit der Einführung der Datenerfassung wurde der Grundstein für den neuen MES-Workflow gelegt. Eine sehr große Datenmenge wartete nun darauf, in den Planungsprozess integriert zu werden.
Zahlreiche Unteraufträge
Die Herausforderung in der Fertigungsplanung bei Kieselmann besteht darin, dass sich die Herstellung eines Produktes in zahlreiche verschachtelte und untereinander abhängige Unteraufträge gliedert. Oft sind bei einem einzelnen Artikel 20 und mehr Unteraufträge verschiedenster Bearbeitungstechnologien zu berücksichtigen. Durchschnittlich befinden sich bei der Kieselmann GmbH rund 3.500 bis 5.000 Aufträge permanent im ERP-System. Davon werden zwar zwischen 200 und 300 Aufträge fertiggestellt, doch genauso viele kommen wieder hinzu. Je nach Komplexität eines Artikels sind insgesamt zwischen 11.000 und 14.000 Arbeitsgängen im System erfasst. Um hier den Überblick zu behalten, führten Oliver Hecker und Dietmar Kappus im Jahr 2010 den Software-Leitstand des gleichen Anbieters ein. Alle Aufträge sind dort in Form von Gantt-Diagrammen mit den entsprechenden Terminen sowie den einzelnen begrenzten Ressourcen an Maschinen, Material und Personal gegenübergestellt. So sieht das Team der Planung auf einen Blick den aktuellen Bearbeitungsstand der einzelnen Arbeitsfolgen. Vor allem, darauf legt Dietmar Kappus großen Wert, lassen sich damit die Maschinen besser belegen und unproduktive Stillstände vermeiden. „Unser Ziel ist es vor allem, dass die Maschinen laufen! Die Maschinen haben teilweise weitaus höhere Stundensätze als Mitarbeiter, darum liegt unser Augenmerk auf einer optimalen Maschinenauslastung.“ Mithilfe der ERP-Software ermitteln die Mitarbeiter neben den allgemeinen kaufmännischen Informationen zunächst die Materialbedarfe, Sollzeiten und Liefertermininformationen. Zudem werden in Abas bereits grobe Fertigungsvorschläge zu den einzelnen Aufträgen gemacht. Das ERP-System übergibt sämtliche Informationen an den Leitstand, wo die Feinplanung für die einzelnen Produktionsressourcen geschieht. Die Möglichkeit, verschiedene Fertigungsszenarien mit dem Leitstand zu simulieren, unterstützt die Produktionsplanung bei ihrer Suche nach der besten Maschinenbelegung, um die Liefertermine einhalten zu können. Sobald ein Artikel die Produktions- und Montageprozesse durchlaufen hat, meldet das MES den Abschluss des Auftrages zurück an das ERP-System.
MES statt Terminjäger
Bevor die MES-Software eingeführt wurde, mussten alle Daten abgelesen und manuell erfasst werden. Für die Planung gab es einen eigenen Mitarbeiter, den man inoffiziell Terminjäger nannte. Er musste sämtliche Informationen aller Maschinen und Arbeitsplätze zusammentragen und den Produktionsplan für jede Maschine klassisch auf Papier erstellen. Damit ein Artikel nach einem Arbeitsgang rasch weiterbearbeitet werden konnte, verbrachte dieser Mitarbeiter zudem einen großen Teil seiner Arbeitszeit damit, die Meister auf kommende Aufträge hinzuweisen und Maschinen dafür zu reservieren. Betriebsleiter Oliver Hecker erinnert sich mit einem Schmunzeln: „Unser Terminjäger benötigte für die langen Wege gute Turnschuhe und eine gute Kondition. Die Papierplanung war natürlich zum Zeitpunkt ihrer Erstellung bereits wieder veraltet. Das ständige Suchen kostete sehr viel Zeit, das Reservieren der Maschinen sorgte für unnötig brachliegende Ressourcen. Außerdem wussten wir oft nicht, wie viel Material wo zur Verfügung stand, denn damit die Produktion einigermaßen flexibel war, lagerten die Mitarbeiter ihr Material häufig dezentral direkt an den Maschinen.“ Eine MES-Lösung sollte all diese Verzögerungsfaktoren und Intransparenzen beseitigen. Doch als die MES-Software im Jahr 2008 den Mitarbeitern vorgestellt wurde, zeigten sich die Meister zunächst sehr skeptisch: „Das funktioniert nie, das können wir so nie umsetzen!“, hörte der Betriebsleiter. Hecker ließ sich nicht beirren und drängte auf die Einführung. Schon kurz nachdem das System implementiert worden war, änderte sich die Meinung der Mitarbeiter radikal. „Wenn heute das System, z.B. im Rahmen eines Updates kurz steht“, berichtet der Betriebsleiter, „dann ist der Unmut ganz groß. Dann kommen sofort die Fragen: „Wann läuft es wieder? Wann können wir wieder darauf zurückgreifen? Wir brauchen es!“. In kurzer Zeit war das System von der Fertigungsplanung bis zum Maschinenbediener etabliert, denn jeder zog für seinen Arbeitsbereich einen Mehrwert aus der Software, angefangen von der übersichtlichen Echtzeitplanung bis hin zur einfachen Bedienung der Datenerfassung.“
Verlässliche Kennzahlen
Dass Dietmar Kappus und Oliver Hecker mit ihrer Entscheidung richtig lagen, zeigte sich nicht zuletzt an den durchweg positiven Auswirkungen, die der Einsatz der MES-Module mit sich brachte. Der Leitstand ermöglicht heute eine voll rüstoptimierte und vorausschauende, flexiblere Fertigungsplanung. Die Module BDE und MDE zeigen in Echtzeit, ob Soll- und Istzustand in der Produktion übereinstimmen, wie Oliver Hecker berichtet: „Die Datenerfassung von Proxia ermöglicht uns sehr viele Auswertungen. Wir können damit heute ganz einfach den genauen Zeit- oder Nutzungsgrad einer Maschine errechnen, oder Vorgabezeiten mit den tatsächlichen Produktionszeiten vergleichen. Das gibt uns auch in der Nachkalkulation auf einen Mausklick Auskunft, ob ein Artikel wirtschaftlich produziert wurde, oder nicht.“ Bevor die Software diese Aufgaben übernahm, war eine Mitarbeiterin einen Tag pro Woche damit beschäftigt, die Daten der Vorwoche für die Nachkalkulation, Kostenrechnung und für das Management auszuwerten und aufzubereiten. Die neue Transparenz ermöglichte ein zeitnahes Eingreifen, um größere Stillstände der Maschinen zu verhindern , und sorgt vor allem für eine bessere Koordinierung der Produktion. Industrieterminals informieren die Mitarbeiter über die Belegung der einzelnen Maschinen, wodurch die Mitarbeiter untereinander ihre Arbeiten besser abstimmen können. So wird viel weniger Material an den Maschinen gelagert und die Maschinen selbst sind länger im produktiven Einsatz. Durch die Einführung der MES-Software sind die Produktionsprozesse bei Kieselmann durchgängig effizienter und flüssiger geworden. Die verbesserte Produktionsleistung schlägt sich auch in der Unternehmensentwicklung nieder, wie Hecker resümiert: „Auch wenn sich die Verbesserungen nur schwer in Zahlen ausdrücken lassen – schließlich haben wir keine genauen Vergleichswerte – heute treffen wir unsere Entscheidungen im Gegensatz zu früher ausschließlich aufgrund verlässlicher Kennzahlen und nicht mehr aus dem Bauch heraus.
Bild: Proxia Software AG
