Digital Manufacturing 01/2012

Die gläserne Produktion - Automatisierte Prozessüberwachung durch frei konfigurierbares Kennzahlenmonitoring.

Die zunehmende Automatisierung der Produktionsprozesse und die fortschreitende Globalisierung der Warenströme stellen Unternehmen weltweit vor große Herausforderungen. Wirtschaftlichkeit, Termintreue und ein Höchstmaß an Flexibilität zählen heute zu den wichtigsten Zielgrößen eines modernen Fertigungsunternehmens. Um diese drei Faktoren möglichst ideal an die steigenden Kundenanforderungen anzupassen, kommt dem Informationsmanagement eine immer größere Bedeutung zu. Eine effiziente Planung, flexible Steuerung und störungsfreie Durchführung von Fertigungsprozessen entlang der Wertschöpfungskette spielen eine zentrale Rolle. Eine wichtige Voraussetzung für die kontinuierliche Optimierung dieser Prozesse ist die Erfassung, Bereitstellung und Auswertung von verlässlichen Informationen in Form von standardisierten Kennzahlen (sogenannte Key Performance Indicators bzw. KPI). Moderne MES liefern Daten zur Anlagen- und Maschinenauslastung, der Liefertreue und den Beständen sowie zur Prozess- und Produktqualität. Sie zeigen den aktuellen Status der Produktion und informieren den Anwender über Abweichungen vom Soll-Zustand. Diese wertvollen Informationen werden zu MES-Kennzahlen verdichtet und bilden somit die Handlungsgrundlage für ein Prozesscontrolling, das nicht nur auf Überwachung, sondern auch auf Optimierung ausgelegt ist.

Kennzahlen in der Fertigungsindustrie
Aktuelle Studien zeigen, dass deutsche Fertigungsunternehmen Kennzahlen nur in geringem Umfang nutzen. Viele Fertigungsplaner kennen die für eine effiziente Produktion entscheidenden Schlüsseldaten nur unzureichend. Zudem stehen vielerorts nur ineffiziente oder keine Instrumente für eine Erfassung und Auswertung zur Verfügung. Viele Unternehmen erfassen die zu Kennzahlen verdichteten Informationen aus der Produktion noch manuell. Dies hat deutliche Nachteile. Durch die manuelle Datenerfassung kommt es immer wieder zu fehlerhaften Eingaben und der Auswertungsprozess kann sich entscheidend verlängern. So verzögern sich entsprechende Reaktionen und abgeleitete Maßnahmen können oft nicht rechtzeitig erfolgen.Über viele Jahre hinweg arbeiten Fertigungsunternehmen im Bereich der Steuerung und Überwachung zudem mit eigenen Definitionen und deuten prozess- und qualitätsrelevante MES-Kennzahlen wie `Produktivität´ unterschiedlich. Daher ist eine einheitliche Auswertung bzw. Vergleichbarkeit der Ergebnisse nur eingeschränkt und mit erheblichem Zeit- und Kostenaufwand möglich.

Standardisierung von MES-Kennzahlen
Im Jahr 2009 veröffentlichte ein Arbeitskreis des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) das VDMA-Einheitsblatt 66412-1. Diese Richtlinie definiert 22 Kennzahlen zur Beurteilung und Festlegung von Zielvorgaben in Fertigungsprozessen. Das Einheitsblatt beschreibt die Berechnung und vereinheitlicht die Definition bereits bekannter Kennzahlen wie die Qualitätsrate, die Effektivität und den Beleggrad. Es wurden Messgrößen wie First Pass Yield (FPY) oder der OEE-Index (Overall Equipment Effectiveness) in das System aufgenommen. Die VDMA-Richtlinie 66412-1 umfasst die Bereiche Betriebsdaten (BDE), Maschinendaten (MDE), Qualitätsdaten (CAQ) sowie Personalzeitdaten (PZE) und damit alle wichtigen Kenngrößen zur Erfassung und Beurteilung von Fertigungsprozessen. Mit der Veröffentlichung der Richtlinie wurde eine wichtige Grundlage für die Vergleichbarkeit von MES-Systemen geschaffen. Zudem arbeitet eine internationale Working Group seit Anfang 2010 an der ISO 22400-2, die eine Vergleichbarkeit von Produktionsstandorten auch länderübergreifend ermöglicht. Die Einführung der VDMA-Richtlinie 66412-1 führt zur einer Vereinheitlichung von Kennzahlen im Bereich der diskreten Fertigung und macht somit prozess-und qualitätsbezogene Kennzahlen vergleichbar.

Transparente Produktion
In der VDMA-Richtlinie wurden Kriterien festgelegt, mit deren Hilfe sich MES-Kennzahlen von anderen Kennzahlensystemen unterscheiden lassen. Aus diesen Kriterien können konkrete Anforderungen an moderne MES abgeleitet werden. MES-Kennzahlen werden z.B. mittels MES-Systemen erfasst oder aus dem ERP übernommen. Dies gilt für besonders zeitkritische Prozessdaten, die eine unmittelbare Reaktion verlangen ( z.B. das Vorhandensein ausreichender Betriebsmittel). Daraus folgt, dass MES-Systeme Auswertungen in Echtzeit zur Verfügung stellen. Werden diese mit einer Signaldarstellung verbunden, lassen sich die Abweichungen von den Soll-Vorgaben sogar unmittelbar sichtbar machen und die jeweils zuständigen Mitarbeiter können zeitnah reagieren. Ein weiteres Kriterium zielt auf die Optimierung der Prozesse ab. MES-Kennzahlen sollten Drill-Down-fähig sein, um eine gezielte Ursachenforschung für mögliche Schwachstellen im Produktionsprozess bieten zu können.

Unternehmensspezifische Kennzahlen
Welche Kennzahlen für das Prozesscontrolling erfasst, aufbereitet und analysiert werden, ist von verschiedenen Faktoren abhängig und von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich. So sind für den Fertigungsbereich erstrebenswerte Zielgrößen, wie kurze Durchlaufzeiten, nicht zwangsläufig mit der Qualitätssicherung oder Logistik vereinbar. Für einen Unternehmer sind andere Kennzahlen relevant als für einen Qualitätsmanager, Produktionsleiter oder Bereichsleiter Logistik. Ein modernes MES muss möglichst alle relevanten Prozess- und Qualitätsdaten in einer einheitlichen Datenbasis erfassen und zentral verfügbar machen. Darüber hinaus sollte es dem Anwender aber auch eine nutzerspezifische und individuell konfigurierbare Perspektive, vom einzelnen Arbeitsgang bis hin zu einer übergeordneten Sicht auf das gesamte Produktionssystem, bieten. Tablet-PCs und Smartphones machen es heute möglich, dem Nutzer Informationen ortsunabhängig und zu jeder Zeit zur Verfügung zu stellen.  Die Praxiserfahrungen in Unternehmen zeigen, dass die individuelle und flexible Visualisierung der Informationen für die Etablierung von MES-Kennzahlensystemen ein wesentlicher Erfolgs- und Akzeptanzfaktor ist. Der Anwender sollte aus der Fülle von möglichen Kennzahlen genau diejenigen auswählen können, die für ihn von Bedeutung sind. Das Unternehmen sollte zudem die Ausgabeform der Informationen an das Nutzerverhalten seiner Mitarbeiter anpassen können.

www.it-production.com 01/2012

Feinplanung von Fertigungsabläufen - Ressourcen optimal nutzen.

Die stetige Optimierung und umfassende Planung der Fertigung sind zentrale Wettbewerbsfaktoren. Anforderungen wie hohe Variantenvielfalt und kurze Produktlebenszyklen führen zu komplexen Aufgaben für die Ablaufplanung in produzierenden Unternehmen. Die optimale Nutzung aller Ressourcen bei konstant hoher Qualität, Wirtschaftlichkeit und Termintreue gehört hierbei zu den wichtigsten Zielgrößen von Unternehmen und Forschungsprojekten.
Eine flexible Produktion erfordert zuverlässige Terminplanung - möglichst auf Ebene der Fertigungslose. Etablierte Planungsinstrumente stoßen allerdings gerade bei komplexen Fertigungsabläufen mit wechselnden Zielstellungen, dazu zählen etwa die Verkürzung von Durchlaufzeiten, die frühzeitige Identifizierung von Engpässen sowie die Erhöhung der Auslastungen, oft an ihre Grenzen. Oft sind traditionelle mathematische Modelle und zur Verfügung stehende Rechenleistungen mit den in der Praxis üblichen Anzahlen von Losen und Maschinen überfordert. Die Erweiterung und Neuentwicklung von Planungsinstrumenten ist deshalb ein gemeinsames Ziel von Wissenschaft, Forschung und Anbietern von Manufacturing Execution-Systemen (MES).

Komplexe Produktionssysteme steuern
An einer Lösung dieser Problematik arbeiten bereits seit Anfang des Jahres 2010 das Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) an der TU Dresden und der MES-Anbieter Inqu Informatics GmbH. Ziel der Forschungskooperation unter dem Titel 'Smart Plan' ist die Entwicklung neuer Methoden für eine flexible, zielabhängige Planung von Fertigungsabläufen in besonders komplexen Systemen. In die Partnerschaft bringt der Softwareanbieter langjährige Erfahrungen bei der Entwicklung und beim Einsatz von Software zur Planung und Steuerung von Fertigungsprozessen ein, sowie Einblicke in die Anforderungen von Fertigungsunternehmen hinsichtlich Konflikten bei der Ressourcenbelegung, Einlastung kurzfristiger Kundenaufträge oder aktueller betrieblicher Erfordernisse wie Warten und Rüsten. Demgegenüber beschäftigt sich das Dresdner Forschungsinstiut bereits seit langem mit der Modellierung und Simulation von Fertigungsprozessen.

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www.qe-online.de 11/2011

Branchenlösung optimiert Fertigungsprozesse der Photovoltaik-Industrie

Mit dem PV-MES erhalten Hersteller und Zulieferer der Solarbranche ein hoch effizientes und flexibles Werkzeug, das zur umfassenden Produktivitätssteigerung beiträgt und mit dem sie ihre Produktionskosten nachhaltig senken können. Gleichzeitig steigt die Qualität von Prozessen und Produkten.
Die Branchenlösung für die Photovoltaik-Industrie bietet einige entscheidende Erfolgsfaktoren...

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www.energie-und-technik.de 09/2011

Erfahrungen aus der Automobilindustrie auf die PV-Produktion übertragen

Die Kosten für die PV-Produktion sind noch immer zu hoch, darin sind sich die Beteiligten der PV-Lieferkette einig. Die Stellhebel sind aber nicht nur beim Material und den Maschinen zu finden, sondern auch in der Prozesssteuerung.

Hier habe die PV-Produktion noch Nachholbedarf gegenüber anderen Industrie-zweigen, erklärt Peter Pauls, Geschäftsführer von InQu Informatics. Abhilfe schaffen will InQu mit einem MES-System, das genau auf die PV-Industrie zugeschnitten ist und deren Grundlagen in anderen Industriezweigen, z. B. der Automobilbranche, schon vielfach  erprobt sind. Ingesamt 160 Installationen hat InQu Informatics bereits im Feld. Aber auch im PV-Bereich hat InQu bereits Kunden gewonnen, wie das PV-Start-Up-Unternehmen Odersun.

Das PV-MES von InQu soll PV-Maschinenbauer, Modul- und Solarzellen-Hersteller dabei unterstützen, ihre Produktivität zu steigern und dabei gleichzeitig die Produktionskosten zu senken und ist als MES-System für die Solarindustrie in dieser Form ein Novum. MES-Systeme gibt es von vielen Anbietern, aber ein dediziertes PV-MES hat bislang noch kein anderer Anbieter auf den Markt gebracht.

»Unser PV-MES orientiert sich am erfolgreichen Qualitätsmanagement der Automobil- und Zulieferindustrie und überträgt die Prozesse auf die Bedürfnisse der Photovoltaik-Produktion«, führt Pauls aus.

Dabei nutzt das System bewährte Standards, wie die EN ISO9001 oder TS 16949, denn auf Basis solcher Standards ließen sich signifikante Kosteneinsparungen erzielen, so der Firmenchef. Vor diesem Hintergrund beinhaltet das PV-MES von InQu Informatics beispielsweise Komponenten für die Chargenrückverfolgung und das Lieferantenmanagement, aber auch Module für die Wareneingangskontrolle, die fertigungsbegleitende Qualitätssicherung sowie das Gewährleistungsmanagement bzw. Reklamationsmanagement.

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