Mehr Transparenz und Effizienz durch MES und Industrie 4.0 in den Prozessen

Auch Produkte, die vermeintlich kaum beachtet werden, da sie tagtäglich „nur an der Decke hängen“, müssen effizient hergestellt werden. Die flexiblen Deckensysteme von OWA tun allerdings mehr – sie machen Räume zum Erlebnis. Eine hohe Variantenvielfalt erfüllt zwar jeden Kundenwunsch, stellt aber auch hohe Ansprüche an die Produktion. Um trotzdem und gerade in Zeiten von Industrie 4.0 wettbewerbsfähig zu bleiben nutzt OWA das Manufacturing Execution System (MES) HYDRA von MPDV in voller Funktionsbreite.

OWA ist ein Familienunternehmen mit knapp 450 Mitarbeitern das seit mehr als 50 Jahren Deckensysteme aus Mineralwolle entwickelt, produziert und vertreibt. „Unseren Kunden stellen wir komplette Deckensysteme zur Verfügung, die auf die anspruchsvollen Nutzungsanforderungen derer Projekte abgestimmt sind“, erklärt Uwe Bruckner, Leiter MES bei OWA. Zu diesen Anforderungen zählen insbesondere Raumakustik, ansprechendes Design und Brandschutz sowie Hygiene, Feuchtebeständigkeit und Luftreinheit. Etwa 70 % der Produktion gehen in den Export, zurzeit in mehr als 80 verschiedene Länder. Auf dem 200.000 m² großen Gelände im bayerischen Odenwald, wo sich zugleich Hauptsitz und Produktion befinden, werden heute täglich über 100.000 m² Deckenplatten produziert. Bruckner ergänzt: „Mit zahlreichen Investitionen in Produktion, Verwaltung und Umwelt, stärken und optimieren wir den Standort Amorbach kontinuierlich und nachhaltig – dazu gehört auch das Manufacturing Execution System HYDRA von MPDV.“

Herausforderungen eines Serienfertigers

Aufgrund der notwendigen Kapazität und teils prozessbedingt produzieren Maschinen bei OWA im Schichtbetreib und Teilprozesse sogar 365 Tage im Jahr. Was OWA mitunter zu einem klassischen Serienfertiger macht. Allerdings sorgen individuelle Kundenwünsche und ein breites Produktspektrum für eine hohe Variantenvielfalt. Da die Ausmaße der einzelnen Linien ca. 400 m groß sind, ist es möglich, noch während ein Auftrag läuft, bereits Teile der Anlage für den nächsten Auftrag zu rüsten. Somit wird der Produktionsablauf nicht unterbrochen. Trotzdem ist die Optimierung von Rüstzeiten von sehr großer Bedeutung. Auch in den unterschiedlichen Schichtmodellen der Mitarbeiter spiegelt sich die Nutzung der Maschinen wider. OWA unterhält dazu Zwei- und Drei-Schichtbetriebe sowie flexible Arten kontinuierlicher Schichtmodelle. Die hohe Fertigungstiefe bei OWA, die aufgelöst werden muss, sorgt für Komplexität bei der Synchronisation der einzelnen Fertigungsstufen. Mit der stetig steigenden Variantenvielfalt, ist ein Manufacturing Execution System die einzige Möglichkeit, die Notwendige Transparenz in den Prozessen zu erreichen und langfristig effizient zu produzieren – und das auch unabhängig von Industrie 4.0.

Daher führte OWA im Frühjahr 2012 das MES HYDRA von MPDV ein. Damit konnten viele Insellösungen und Excel-Tabellen sowie Handaufschreibungen abgelöst werden. Ausschlaggebend für die Auswahl dieses MES-Anbieters war einerseits, dass Prozessabläufe über den Standard abgewickelt werden können und andererseits die räumliche Nähe zu OWA – die Möglichkeit, „mal schnell“ etwas vor Ort zu klären war hier auch mitentscheidend. Da OWA nur in Amorbach produziert und weltweit ausliefert, ist der störungsfreie Ablauf in diesem Werk umso wichtiger und die Transparenz in den einzelnen aufeinander abgestimmten Prozessen entscheidend für den Erfolg.

Auftragshandling mit MES HYDRA

Wie in vielen Unternehmen beginnt ein Fertigungsauftrag im ERP-System. Dort wird dieser aufgrund von eingehenden Kundenbestellungen generiert, falls er nicht aus dem Lagerbestand bedient werden kann. Wenn möglich werden Bestellungen gleicher oder ähnlicher Artikel zu Sammelaufträgen zusammengefasst. Anschließend wird der Auftrag an HYDRA übergeben und im Leitstand auf die jeweilige Produktionslinie eingelastet. Aktuell liegt der Planungshorizont bei zwei Wochen, was einerseits eine ausreichende Vorlaufzeit für die Vorbereitungen in der Fertigung und andererseits ein sichere Terminvergabe in Richtung Vertrieb ermöglicht. Zur Zeit werden die einzelnen Arbeitsgänge unabhängig voneinander geplant, aber zukünftig soll mittels Netzplan auch der mehrstufigen Fertigung Rechnung getragen werden. Hierzu bemerkt Uwe Bruckner: „Es ist wichtig, einzelne Funktionsbereiche schrittweise anzugehen. Nur so kann sichergestellt werden, dass das System von Grund auf das tut, was es soll. Schon in den Konzeptionsworkshops haben wir festgestellt, dass es keinen Sinn macht, alles auf einmal einzuführen.“ Ein wichtiges Werkzeug in der Feinplanung ist die Rüstwechselmatrix. Hier ist hinterlegt, welche Rüstwechsel wie lange dauern. Dadurch kann mittels Platzierung ähnlicher Artikel die Rüstzeit in Summe bereits bei der Planung reduziert werden. So entsteht eine Vorgabeliste für jede der neun Produktionslinien.

An der Linie meldet der Maschinenführer den als nächstes anstehenden Arbeitsgang an und beginnt, die Maschine zu rüsten. Je nach zu produzierender Menge kommt es vor, dass auf einer Linie mehrere Arbeitsgänge „gleichzeitig“ angemeldet sind. Durch eine intelligente Verrechnungssystematik werden die erfassten Daten (z.B. Mengen) automatisch dem richtigen Arbeitsgang zugebucht. Bedingt durch die enorme Größe der Anlagen benötigt OWA zudem mehrere Bedienterminals an einer Linie, die synchronisiert werden müssen. Das war eine technische Herausforderung, die Synchronisation innerhalb der Anlage auch so umzusetzen.

Automatische Datenerfassung

Die Erfassung von Maschinendaten erfolgt komplett automatisch. Hierzu werden am Anfang der Linie Stückzahlen mit variabler Teiligkeit erfasst, sobald eine Rohplatte entsteht. Dabei richtet sich die Teiligkeit nach der Anzahl der fertigen Platten, die aus diesem Rohling entstehen sollen. Einfacher gesagt: Sollen aus einem Rohling später acht Platten entstehen, so wird mit der Abtrennung eine offene Menge von acht erfasst. Am Ende der Linie werden die fertigen Platten einzeln gezählt und als Gutmenge erfasst. Die Differenz aus offener Einsatzmenge und Gutmenge ergibt den Ausschuss. Bruckner erklärt: „Natürlich haben wir damit einen gewissen Zeitversatz bei der Ausschussberechnung, aber durch diesen pragmatischen Ansatz sparen wir viel Aufwand und stellen zudem sicher, dass nach der Gutstückerfassung nicht doch noch eine Platte entnommen wird.“ Sowohl die Einsatzmenge als auch die Gutmenge werden an den HYDRA Shopfloor Terminals direkt an der Linie angezeigt, um die Mitarbeiter in Echtzeit über den Auftragsfortschritt zu informieren. Zudem erfolgt eine auftragsbezogene Rückmeldung der erfassten Gutmengen an das führende ERP-System. Gleichzeitig wird je Palette ein Materiallos in HYDRA generiert, welches als Eingangsmaterial für den nächsten Verarbeitungsschritt genutzt wird. So hat OWA stets den Überblick über das Material im Herstellungsprozess. Und im HYDRA-Leitstand kann die aktuelle und zukünftige Bestandsentwicklung visualisiert werden, um mögliche Engpässe frühzeitig zu erkennen.

Neben der Mengenerfassung, übergeben die Fertigungslinien auch Statusmeldungen, aus denen HYDRA den Maschinenstatus generiert: Produktion oder Störung. Die Störungen werden anschließend vom Werker konkretisiert bzw. begründet, was eine spätere verursachungsgerechte Analyse ermöglicht. Alle erfassten Maschinenzustände werden täglich im Maschinenzeitprofil ausgewertet, um festzustellen, an welchen Linien es zu größeren Problemen kam. Ergänzend dazu dienen die von den Mitarbeitern eingegebenen BDE-Kommentare einer besseren Fehleranalyse. Außerdem unterstützt die Erfassung von zahlreichen Prozessparametern (z.B. Temperaturen und Geschwindigkeiten) dabei, einen reibungslosen Herstellungsablauf zu garantieren. Hierzu werden die erfassten Werte vom MES kontinuierlich mit vorgegebenen Zielwerten abgeglichen. Sobald der Toleranzbereich verlassen wird, informiert eine automatisch generierte Eskalationsmeldung die Mitarbeiter an der Linie, die entsprechend darauf reagieren können. Damit realisiert OWA Regelkreise in der Produktion – ganz im Sinne von Industrie 4.0.

Fertigungsbegleitende Qualitätssicherung

Bereits während der Herstellung werden sowohl die Rohplatten als auch die sukzessive daraus entstehenden Produkte mehrfach geprüft. In jedem Schritt der Produktion erfolgt eine Qualitätsprüfung. Im Rahmen einer fertigungsbegleitenden Werkerselbstprüfung entnimmt der Mitarbeiter ein Teil und prüft bis zu zehn Merkmale (z. B. Abmessungen, Farbauftrag, Oberflächenbeschaffenheit, …). Die Aufforderung zur Prüfung erfolgt in der Endfertigung auf Basis eines vorgegebenen Zeitintervalls. Je nach Merkmal werden Abmessungen, physikalische Parameter bzw. der optische Zustand der entnommenen Stichprobe geprüft. Beim Eintragen der Werte in die Erfassungsdialoge am HYDRA Shopfloor Client wird geprüft, ob diese plausibel sind. Hierzu wurden bereits bei der Prüfplanung Gültigkeitsbereiche für bestimmte variable Merkmale festgelegt. Beispielsweise akzeptiert HYDRA für die Dicke einer Platte nur Zahlen, die in einem definierten Toleranzbereich um dem Zielwert liegen.

Faktor Mensch

Seit Anfang 2013 nutzt OWA auch HYDRA-Funktionen zur Personalverwaltung. Angefangen mit der Personalzeiterfassung (PZE) und der Zeitwirtschaft (PZW) für die Fehlzeiten bis hin zur Personaleinsatzplanung (PEP) ist ein breites Feld an Funktionen im Einsatz. Zudem werden wichtige Zugänge mit der HYDRA-Zutrittskontrolle (ZKS) abgesichert. Bisher werden Urlaube noch vom Meister ins System eingegeben. Zukünftig sollen die Mitarbeiter die Möglichkeit bekommen, selbst Urlaubsanträge in HYDRA zu stellen, die dann vom Meister gepflegt werden. Uwe Bruckner schwärmt: „Früher hatten wir für die Urlaubsplanung eine Excel-Tabelle, die intensive gepflegt werden musste. Mit HYDRA sieht der Meister heute auf einen Blick, ob er einem Mitarbeiter frei geben kann oder nicht.“ Herzstück der Personalverwaltung ist jedoch die Personaleinsatzplanung. Bei OWA wird diese in Form einer klassischen Arbeitsplatzbelegung im Meisterbereich genutzt. Das heißt, dass verfügbare Mitarbeiter gemäß ihrer Qualifikationen und der geplanten Schichten auf die Arbeitsplätze verteilt werden. Hierbei werden auch Urlaube berücksichtigt.

Basierend auf den in HYDRA vorgehaltenen Daten nutzt der Mitarbeiter am Empfang die integrierte Anwesenheitsübersicht, um zu sehen, welche Mitarbeiter im Haus sind. Der Werkschutz visualisiert mit dem Sicherheitsleitstand, welche Türen und Zugänge aktuell geöffnet sind bzw. wo ggf. Störungen vorliegen.

Zusammenarbeit mit MPDV

Uwe Bruckner ist bei OWA Hauptverantwortlicher für den Betrieb und den kontinuierlichen Ausbau von HYDRA. Dabei profitiert er von seinen Aufgaben als Fertigungsplaner und Arbeitsvorbereiter, da beide Themen eng mit dem MES verwoben sind. So ergeben sich insbesondere aus seinem Tagesgeschäft immer wieder neue Anforderungen an HYDRA. Bruckner berichtet: „Wenn wir ein neues Thema in HYDRA abbilden wollen, dann besprechen wir das im Rahmen eines Workshops mit den Beratern von MPDV. Das Schöne daran ist, dass wir dort auch Anregungen bekommen, wie andere HYDRA-Anwender ähnliche Aufgaben gelöst haben. Solche Workshops erweisen sich meist als sehr konstruktiv und zielführend.“ Nach intensiver Schulung kann OWA auch direkt auf die HYDRA-Datenbank zugreifen, um daraus bedarfsgerecht Reports zu generieren. Diese Daten werden dann täglich im Kreis der verantwortlichen Mitarbeiter besprochen. Kleinere Individualisierungen am System nimmt Bruckner selbst vor – beispielsweise die Gestaltung von Dialogen am HYDRA Shopfloor Terminal.

Wer rastet der rostet – Ausblick

Für die Zukunft hat sich OWA vorgenommen, HYDRA noch breiter einzusetzen. Beispielsweise ist geplant, das HYDRA-Modul Werkzeug- & Ressourcenmanagement einzuführen und damit eine Mehrressourcen-Planung im Leitstand zu realisieren. Künftig sollen so nicht nur die Maschinen sondern auch Werkzeuge, Hilfsmittel und spezielle Vorrichtungen bei der Feinplanung berücksichtigt werden. Außerdem experimentiert OWA bereits mit dem flexiblen HYDRA-Client SMA (Smart MES Applications), um damit einen Linienmonitor mit relevanten Kennzahlen zu gestalten, der auf einem Großbildschirm in der Fertigung angezeigt werden soll. Aktuelle Trendthemen wie Industrie 4.0 sieht Uwe Bruckner gelassen: „Durch den Einsatz von MES HYDRA realisiert OWA Industrie 4.0 in den Prozessen, schafft somit mehr Transparenz und steigert letztendlich die Effizienz.“

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