Aus dem ERP in die Produktion Der direkte Daten-Draht

ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning) umfassen je nach Umfang der eingesetzten Lösungen beispielsweise die Bereiche Materialwirtschaft, Personal, Finanz- und Rechnungswesen sowie Controlling. Oftmals werden sogar Lieferanten einbezogen, die damit Teil des digitalen betriebswirtschaftlichen Workflows werden. Doch auf technischer Ebene sind die Maschinen und Linien vom digitalen Workflow abgekoppelt: Die HMIs benötigen technische Parameter, um die erforderlichen Funktionen „auftragsgerecht“ vornehmen zu können. Denn die lokalen SPS der Einzelmaschinen sind darauf spezialisiert, mittels Parametern 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.

Das Line-Managementsystem Opal überwindet diese Kommunikationsbarrieren. Daten und Parameter können mit dem System des Sondermaschinenbauers Optima an die speicherprogrammierbaren Steuerungen in den Maschinen und Linien weitergeleitet werden. Gleichzeitig bietet Opal Analysefunktionen für die Auswertung von Produktionsprozessen und unterstützt deren Planung und Organisation.

Digitaler Workflow bis in die Fertigung

Bisher war für die Umsetzung der Aufträge in der Regel die händische Eingabe von Daten an den HMIs der Anlagen notwendig. Einzelne MES-Systeme (Manufacturing Execution System), die ebenfalls dieses Problem adressieren und eine Datenverbindung zwischen den Ebenen herstellen, sind für viele Unternehmen zu aufwendig und in ihrem Funktionsumfang zu komplex, um den tatsächlichen Anforderungen zu entsprechen. Mit Opal wird hingegen die modulare Software den kundenspezifischen Anforderungen angepasst. Aus einer Bibliothek stehen die passenden Module zur Verfügung; daraus ergeben sich schlanke Lösungen. Das System vereinigt außerdem Funktionen, die typischerweise in MES-Systemen vorhanden sind, mit Funktionen von Scada-Systemen (Supervisory Control and Data Acquisition). Opal kann daher auch als sinnvolle Ergänzung zu MES- und Scada-Systemen eingesetzt werden – oder auch als einzige, direkte Verbindung von ERP-Systemen mit der Fertigungsebene.

Ein Beispiel aus der Praxis

Insbesondere Unternehmen, die größere Stückzahlen in unterschiedlichen Varianten, beispielsweise für unterschiedliche Märkte produzieren, sind mit großer Daten-Komplexität konfrontiert. So auch bei dem Unternehmen Milkpowder. Das ERP-System des Milchpulver-Herstellers übermittelt einen Produktionsauftrag in die Fertigung. 100.000 Dosen des Typs „Babyfood“ sind zu produzieren. Diese werden in zwei Verpackungsgrößen angeboten: mit 400 Gramm und 900 Gramm Inhalt. Die Dosen werden in 23 Länder exportiert. Das erfordert vielfältige Primärverpackungen mit diversen Bedruckungen in unterschiedlichen Stückzahlen. An allen Anlagenteilen sind HMIs installiert, in denen die Rezepte für die einzelnen Länder hinterlegt sind. Der Anlagenbediener muss händisch die korrekten Rezepturen und Stückzahlen auswählen; dann erst startet die Produktion. Arbeitsaufwand und Fehlerrisiko sind hoch. Wird der Auftrag auf verschiedene Linien gesplittet, ist die Kombinatorik in der Umsetzung noch anspruchsvoller.

Opal transferiert Daten aus der ERP-Ebene in den Shopfloor. Alle Aggregate, vom Drucker bis hin zur Milchpulver-Herstellanlage, erhaltendie relevanten Daten mit der Auftragsanmeldung automatisch zugespielt. Alle Parameter einer Linie bis hin zu allen Linien eines Werks werden mit Opal zusammengeführt und verwaltet. So können die Batches nach den spezifischen Vorgaben produziert werden. Das System sorgt dafür, dass sich die Anlagen in einem dazu konsistenten Zustand befinden. Bis ins Detail reichen die Vorgaben. So lässt sich etwa festlegen, wie häufig Prüfmuster – beispielsweise nach Behördenvorgaben – automatisch auszuschleusen sind. Verbleibende manuelle Einstellungen an Anlagen werden ebenfalls unterstützt.

Besser organisiert: Arbeitsvorbereitung

Für die Workflow-Planung und -Optimierung leitet Opal aus den Batch-Informationen des ERP-Systems die Informationen ab, die für einen Auftrag bzw. einen Batch erforderlich und aus dem Lager bereitzustellen sind. Genauso stellt das System die Daten für die Auswahl der Werkzeuge und Formatteile zur Verfügung. Schließlich leitet Opal den Maschinenbediener an, wie die damit verbundenen Aufgaben in einem sinnvollen Ablauf abgearbeitet werden.

Im Dashboard ist alles im Blick. Ausgehend von einem Auftrag und den damit verbundenen Batches lässt sich für jede einzelne Linie der aktuelle Status erfassen. Opal zeigt an, wie lange eine Linie das aktuelle Batch noch produziert und ob die Vorbereitungen des nachfolgenden Batches bereits abgeschlossen bzw. welche Aufgaben hierfür noch zu erledigen sind. Dabei kann das System auf stationären PCs und mobilen Devices laufen, sodass die Informationen auch an den Anlagen oder im Lager zur Verfügung stehen.

Exakte Analyse der Prozesse

Eine weitere Funktion ist die Auswertung der Produktions- und Verpackungsprozesse, bezogen auf Linien oder Einzelmaschinen. Dabei wird kontinuierlich der OEE-Wert erfasst, der aus den Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität ermittelt wird. Darüber hinaus erstellt Opal eine Statistik zu den aufgetretenen Alarmen und Stillständen in Hinblick auf Häufigkeit und Funktionseinheit. Somit lässt sich nicht nur ermitteln, welche Linie oder Maschine am häufigsten zu Problemen führt. Auch einzelne Module einer einzelnen Linie können als Ursache sich häufender Produktionsunterbrechungen zielgenau ermittelt werden.

Batchbezogene Auswertungen stehen ebenfalls auf Knopfdruck zur Verfügung. Wie viel Ausschuss und wie viel Gut-Produkte wurden produziert? In welcher Zeitspanne wurde produziert, in welcher Zeit wurde aufgrund von Alarmen oder Stillständen nicht produziert? Häufig zeigen sich auch Produktivitätsunterschiede in bestimmten Schichten. Ob Fehlbedienungen oder technische Fehler – das System führt zu transparenten Produktions- und Verpackungsprozessen.