Daten: Rohstoff für maximale Effizienz

Software vernetzt ERP-Ebene und Fertigung

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15.08.2018 Im großen Ideenpool an Industrie-4.0-Lösungen spielen Daten und deren Vernetzung eine herausragende Rolle. Noch sind hier gewisse Hürden zu meistern: Denn komplexe Datenvielfalt und große Datenmengen entstehen bereits in der Fertigung eines mittelständischen Unternehmens, das beispielsweise mit einem ERP-System arbeitet und zugleich Produktionsdaten statistisch erfasst und auswertet.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Im Zuge der Digitalisierung kommt dem Daten-Management eine herausragende Rolle zu. Die vorgestellte Software erschließt die abstrakten Daten aus der ERP-Ebene und transferiert sie in verwertbarer Form in die Fertigungsebene.
  • Die Industrie 4.0-Lösung erschließt damit große Datenpotenziale, mit denen sich Fehlerquellen analysieren und Herstellungsprozesse optimieren lassen.
1_Optima OPAL

Die Software Opal macht die abstrakten Daten der ERP-Ebene zugänglich für konkrete Maßnahmen zur Produktivitätssteigerung auf der Fertigungsebene.

Der in diesem Zusammenhang häufig verwendete Begriff „Big-Data“ beschreibt nicht nur immense Datenmengen. Die Aus- und Verwertung von Daten steht auch aufgrund fehlender Organisationsstrukturen, Kompatibilitäten oder weiterer Hemmnisse vielfach noch am Anfang.
Doch die Daten-Experten sind in manchen Bereichen bereits einen großen Schritt weiter. Die Linienmanagement-Software Opal des Verpackungsspezialisten Optima Packaging ist ein Beispiel dafür. Sie hat zwei wesentliche Funktionen: eine immens vereinfachte Produktionsplanung und -organisation sowie die detaillierte Effizienz-Analyse von Linien und Fertigungen.

Produktionsplanung auch automatisch

Der Schlüssel zur vereinfachten Produktionsplanung ist, die Daten der ERP- und der Fertigungsebene zu harmonisieren. Zunächst sind die Datenstrukturen der ERP- und der Fertigungsebene in Unternehmen nicht „wie füreinander geschaffen“. Für sich genommen sind ERP-Daten konsistent, genauso die Daten der Fertigungs-ebene. ERP-Daten sind jedoch zu abstrakt für die Fertigungsebene, um dort direkt damit arbeiten zu können. Die Software erschließt nun die abstrakten Daten aus der ERP-Ebene und transferiert diese in verwertbarer Form in die Fertigungsebene, so dass die richtigen Daten zur richtigen Zeit am richtigen Ort bereitstehen.

Bisher war dies Hand- und Kopfarbeit. Ein fiktives Beispiel verdeutlicht die komplexe Aufgabe: Das ERP-System des Herstellers Milkpowder & Co übermittelt einen Produktionsauftrag in die Fertigung. 100.000 Dosen des Typs „Babyfood“ sind zu produzieren. Das Unternehmen bietet zwei Verpackungsgrößen an, mit 400 g und 900 g Inhalt, und exportiert die Dosen in 23 Länder. Das erfordert vielfältige Primärverpackungen mit diversen Bedruckungen in unterschiedlichen Stückzahlen.

An der Herstellanlage für das Milchpulver ist ein HMI installiert, in dem die sogenannten Rezepte für die einzelnen Länder hinterlegt sind. Weitere HMIs befinden sich am Drucker, an einem Sammelpacker und auch am Palettierer. Die Kamerasysteme verfügen über ein weiteres HMI. An den insgesamt fünf HMIs – mit unterschiedlicher Benutzerführung – muss der Anlagenbediener händisch die korrekten Rezepturen und Stückzahlen auswählen. Dann erst startet die Produktion. Der Arbeitsaufwand ist hoch, die Anfälligkeit für Fehler ebenfalls. Doch damit ist erst eine Produktionslinie im Werk in Betrieb gesetzt. Eine zweite Linie wird für den gleichen Auftrag herangezogen und muss wie die erste Linie vorbereitet werden. Der Auftrag wird gesplittet, die Kombinatorik ist in der Umsetzung sehr anspruchsvoll. Ein direkter Datenaustausch zwischen ERP und Fertigung funktioniert in diesem Beispiel nicht: Die lokalen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) der Einzelmaschinen sind darauf spezialisiert, mittels Parameter ein Produkt mit bestimmten Eigenschaften herzustellen. Eine Eingabe übergeordneter Anforderungen, wie etwa Sprachversionen, oder eine direkte Ansteuerung der Parameter nachfolgender Maschinen in einer Linie ist nicht vorgesehen.

Perfektes Linienmanagement

Um diese verschiedenen Punkte zu koordinieren, überträgt die Linienmanagement-Software Daten aus der ERP-Ebene. Alle Aggregate, vom Drucker bis hin zur Milchpulver-Herstellanlage, erhalten darüber alle relevanten Daten zugespielt. Sämtliche Parameter einer Linie – oder auch aller Linien eines Werks – werden zentral an einem Rechner zusammengeführt und verwaltet. Über die Software erhalten die Linien alle erforderlichen Datensätze, um die Batches nach den spezifischen Vorgaben produzieren zu können. Verbleibende manuelle Einstellungen unterstützt die Software ebenfalls. Kommt ein Fertigungsauftrag aus dem ERP in die Produktion, sorgt sie dafür, dass sich die Anlagen in einem dazu konsistenten Zustand befinden. Die Vorgaben reichen bis ins Detail. So lässt sich beispielsweise festlegen, wie häufig Prüfmuster – etwa nach Behördenvorgaben – automatisch auszuschleusen sind.

Die zentralen Vorteile liegen damit auf der Hand: Es sind noch minimale Nutzereingriffe notwendig, wodurch Fehleingaben als Fehlerquelle ausscheiden. Dadurch wiederum steigt die Produktivität. Mit der Linienmanagement-Software gelingt die vertikale Integration des ERP und der speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Dies funktioniert unabhängig davon, ob die Maschinen und Aggregate von Optima oder von anderen Herstellern stammen.

2_Optima OPAL Reports

Der modulare Aufbau der Software in Form einer Bibliothek ermöglicht den Einsatz der notwendigen Bausteine für den
jeweiligen Zweck.
Bilder: Optima

Von digital zu optimal

Die zweite zentrale Aufgabe der Software ist es, Fehlerquellen objektiv zu ermitteln. Denn wenn es in der Fertigung nicht wie gewünscht läuft, können die Ursachen vielfältig sein. Die Software wertet Fehlerstände und Alarmzustände an den Anlagen statistisch aus, sogar wenn Kontrollsysteme Fehler erkennen, die der Mensch nicht als solche wahrnimmt. Handelt es sich etwa doch um minimale Maßabweichungen oder Verschmutzungen? Oder ist das Kamerasystem zu sensibel eingestellt? Der Ausschuss ist zunächst nicht erklärbar. Über einen Batchnummern-Abgleich und Fehleranalysen gelingt es, auch solche Fragen zu beantworten.

Die Software kommt sogar Fehlerkombinationen auf die Schliche, wenn zwei für sich genommen harmlose Umstände zusammentreffen und gemeinsam eine ungünstige Konstellation in einer Maschine ergeben. Doch nicht immer sind Fehlerursachen so komplex. Mitunter handelt es sich schlicht um Bedienfehler, erkenntlich daran, dass beispielsweise eine Schicht signifikant weniger Ausschuss produziert als eine andere. Eine Best-Practice-Vorgehensweise, die auf den mit Opal gewonnenen Erkenntnissen basiert, schafft Abhilfe.

Auch in den Unternehmensbereichen von Optima hat die Software bereits dazu beigetragen, Fehlerursachen zu erkennen. Beispielsweise führte das Wiederanfahren nach einem Anlagenstillstand häufig zu übermäßigem Produktausschuss. Es zeigte sich, dass der entstehende Temperaturanstieg das Folien-Verpackungsmaterial unbrauchbar machte. Eine Luftkühlung sorgt hier inzwischen für konstante Verhältnisse. Wenn schließlich Fertigungs- und Verpackungsprozesse optimiert und der Ausschuss minimiert sind, schafft die Software eine klare kalkulatorische Grundlage.

Heftausgabe: August 2018
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Über den Autor

Sabine Gauger, Marketing Director, Optima Packaging
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