Mit smarter Betriebs­daten­erfassung zur Smart Factory

BDE
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Eine flexible und individualisierbare Betriebsdatenerfassung (BDE) legt das Fundament für die papierlose Produktion bis hin zur Smart Factory. Lesen Sie hier, worauf Sie bei der Einführung achten sollten.

In Zeiten schwankender Auftragslage, globalen Wettbewerbs und immer teurer werdender Ressourcen stehen produzierende Unternehmen in noch höherem Maße vor der Herausforderung, wirtschaftlich und kosteneffizient zu agieren. Gleichzeitig sollen Kennzahlen wie Produkt- und Servicequalität sowie Termintreue und Produktivität auf hohem Niveau gehalten werden.

Dabei sieht die Ausgangssituation bei vielen Produktionswerken ähnlich aus:

  • Die Fertigungs- und Kundenaufträge werden in ERP-Systemen erstellt, verwaltet und in Produktionsplanungs- und -steuerungs-Systemen (PPS) zusammen mit Personal und Maschinen auf Arbeitsplätze geplant und gesteuert. Dies geschieht bei einigen Unternehmen digital im SAP-System, in gesonderten PPS-Systemen oder mit Microsoft Excel.
  • Für die weitere Bearbeitung werden die Aufträge ausgedruckt und durchlaufen dann die entsprechenden Schritte in der Produktion und/oder Montage.
  • Sofern möglich, werden Meldungen, Notizen oder Änderungen vom Werker handschriftlich auf den Laufzetteln vermerkt und zusammen mit dem Teilprodukt in den nächsten Arbeitsvorgang weitergereicht. Zusätzliche Informationen von der Konstruktion oder vom Schichtleiter und kurzfristige Umplanungen und Aktualisierungen von der Fertigungsplanung oder Logistik lassen sich den Auftragsunterlagen nicht oder nur sehr schwer hinzufügen.

Diese manuellen, zeitaufwändigen und von Medienbrüchen geprägten Erfassungen müssen am Ende auch noch in das ERP-System eingepflegt werden, um den Auftrag systemseitig final abzuschließen.

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Wie sorgt Betriebsdatenerfassung (BDE) hier für Verbesserungen?

Unter dem Schlagwort Industrie 4.0 hilft die digitale Transformation der Produktion und Produktionsprozesse dabei, Systeme, Maschinen und Mitarbeiter zu vernetzen, Geschäftsprozesse zu verschlanken und die Produktivität zu erhöhen. Dabei liegt der Schlüssel zur Effizienzsteigerung der Produktion in der Vernetzung und der Bereitstellung und Nutzung von Informationen, die auf der Shopfloor-Ebene täglich anfallen. Die Erfassung dieser Informationen, der sogenannten Betriebsdaten, ist eine elementare Voraussetzung für die Automatisierung der Produktionssteuerung und damit ein zentraler Schritt, um den Weg über eine papierlose Fertigung hin zu einer Smart Factory zu gelangen.

Ziel der BDE ist es, von papierbasierten Workflows zu digitalen Lösungen ohne Medienbrüche zu gelangen und so

  • in Echtzeit Rückmeldungen zum Status zu bekommen,
  • Automatisierung bis hin zur smarten Fabrik zu ermöglichen,
  • die Werker jederzeit mit allen notwendigen Daten, Unterlagen und Workflows zu versorgen und
  • automatisierte Prozesse anzustoßen.

Transparenz in der Produktionsplanung und Produktion

Ein an das SAP-System angeschlossenes BDE ermöglicht die einfache Anzeige von Fertigungs- oder Kundenaufträgen an Arbeitsplätzen und die entsprechende Rückmeldung des Auftragsstatus in der Produktion. Die digitale Unterstützung des Werkers mit allen notwendigen Informationen und die stetige Rückmeldung von Mengen, Auftragsfortschritt und Zeiten verbessert wiederum erheblich die Terminplanung und Fertigungssteuerung im SAP-System. Die Meldung von Unterbrechungen oder gar Störungen, wie zum Beispiel Stillstandsmeldungen bei Maschinen, senkt durch die Möglichkeit der sofortigen Umplanung die Produktionsausfallquote.

Produktivität und Effizienz durch Echtzeit-Überwachung der laufenden Produktion

Dank der Informationen des BDE-Systems und der daraus gewonnenen Transparenz können Produktionsprozesse Schritt für Schritt verbessert werden. Weniger Umrüst- und Leerlaufzeiten, Produktionsstörungen und Fehler in den Prozessen und auch die Möglichkeit einer parallelen Auftragsabwicklung sorgen für eine verbesserte Produktivität, eine optimierte Gesamtauslastung und einen höheren Leistungsgrad.  Durch ein BDE-System lassen sich auch die Ressourcen in der Produktion besser auslasten und Investitionen in Maschinen und Anlagen werden durch die bessere Auslastung und die niedrigere Ausfallzeit rentabler. Dies betrifft auch die Kommunikation mit der Beschaffung und Lagerhaltung. Zeichnet sich beispielsweise ein Engpass beim Teilebestand am Arbeitsplatz eines Werkers ab, wird automatisch eine Meldung an das entsprechende System oder den entsprechenden Verantwortlichen gesendet.

Basis für Automatisierung und Optimierung

Ein auf der gesamten Shopfloor-Ebene verankertes BDE-System trägt aufgrund der Automatisierung der Datenerfassung einen großen Teil zur Vernetzung im Sinne der Industrie 4.0 bei, die eine papierlose Produktion und in der Endausprägung die Vollautomatisierung von Fabriken anstrebt. Durch die Möglichkeit ständiger Soll-Ist-Vergleiche, Analysen und die Ableitung von Maßnahmen können Prozesse und Workflows auf der Shopfloor-Ebene nachhaltig optimiert werden.

Herausforderung: die BDE maßschneidern

Um die möglichen Vorteile in der Praxis realisieren zu können, muss vor der Einführung einer BDE geprüft werden, wie sich das Konzept mit der vorhandenen IT-Landschaft, dem Maschinenpark und den Gegebenheiten in der Produktion umsetzen lässt. Unternehmen stehen vor der Make-or-Buy-Frage: Sie müssen entscheiden, ob sie eine fertige Standardlösung einführen („Buy“) oder eine eigene Lösung entwickeln („Make“) wollen. Gerade für Unternehmen mit kleiner bis mittlerer Produktionsgröße ist das eine schwierige Kosten-Nutzen-Frage. Vor allem, da beide Lösungen für sich meistens nicht perfekt sind. Denn Standardlösungen erfüllen häufig die Anforderungen nicht genau genug und die nötigen Anpassungen wie Schnittstellen zu Systemen und Maschinen sind aufwendig. Im Falle der Eigenentwicklungen ist der zeitliche und monetäre Aufwand in der Regel sehr hoch. Daher bietet sich ein hybrider Ansatz an: Die Einführung einer Standardlösung, die Sie zusätzlich individuell und ohne Programmieraufwand hundertprozentig auf Ihren Bedarf zuschneiden können.

Hybrider Ansatz für ein passgenaues BDE

Eine hybride Lösung vereint in dieser Situation die Vorteile aus beiden Welten. Eine 70-Prozent-Standardlösung, welche die grundlegenden BDE-Funktionalitäten als Bordmittel mitbringt und sich einfach, schnell und flexibel an die unternehmenseigenen Anforderungen anpassen lässt, ist zu bevorzugen. Ein großer Vorteil ist es, wenn sich diese Änderungen in erster Linie durch Konfiguration der BDE-Lösung abbilden lassen und nur wenig oder keine eigene Programmierung nötig ist. Denn nur dann haben Unternehmen die Möglichkeit, Anpassungen und Erweiterungen an der Lösung selbst vorzunehmen und müssen nicht auf Extra-Dienstleistungen vom Anbieter zurückgreifen.

Einbindung der BDE in die Produktionslandschaft

Für eine reibungslose Kommunikation der BDE-Lösung mit der IT-Landschaft und dem Maschinenpark des Unternehmens sind die Konnektivität und Schnittstellen essentiell. Neben SAP ECC muss heute auch der Nachfolger SAP S/4HANA als ERP-System berücksichtigt werden, um Fertigungsaufträge mit Stücklisten und Betriebsmitteln im BDE abbilden zu können. Da im Produktionsumfeld auch viele Non-SAP-Systeme wie beispielsweise Sharepoint-, CAD-, MES- oder PLM-Produkte verwendet werden, sind deren Daten ebenfalls für die Werkerführung wichtig, mindestens aber für die Datenmeldung mit flexiblen Rückmeldeszenarien an diese Produkte. Die Anbindung von Geräten wie Handscannern, Lichtschranken und Maschinen an eine BDE ist für eine fehlerfreie Datenerfassung, Status-Meldung und Plausibilitätsprüfung während der Arbeitsabläufe von hoher Bedeutung. Denn nur wenn eine optimale Maschinenauslastung erreicht wird, kann auch kosteneffizient produziert werden. Über die BDE können Laufzeiten, produzierte Stückzahlen, der Materialverbrauch und Störungsmeldungen erfasst und in Echtzeit abgerufen werden. Durch diese ständige Verfügbarkeit der Maschinendaten können die Verantwortlichen flexibel und vor allem schnell auf eventuelle Störungen und Auftragsfortschritte reagieren und verhindern, dass die Produktion zum Stillstand kommt.

Anpassbarkeit und Flexibilität erhöhen die Akzeptanz des Systems

Einer der wichtigsten Erfolgsfaktoren ist die Akzeptanz des BDE-Systems im Unternehmen. Spätestens, wenn es um die Bedienung und die User Experience geht, sollten Sie die Nutzer aus der Shopfloor-Ebene einbinden. Abhängig davon, ob die BDE in der Produktion genutzt wird, die durch eine Einzel- oder Mehrmaschinen-Bedienung geprägt ist, oder in der Montage, wo die Werker typischerweise viele manuelle Handgriffe durchführen, können BDEs eine hochindividuelle Ausprägung haben.

  • In der Serienfertigung, wo pro Arbeitsplatz stets dieselben Abläufe für ein Produkt erfolgen, werden viele einfache BDEs benötigt, die jeweils unterschiedliche Arbeitsschritte aufzeigen.
  • In einer manufakturähnlichen Montage, wo an einem Arbeitsplatz fast das komplette Produkt zusammengebaut wird, werden komplexe BDEs benötigt, da die Werker mehrere Arbeitsabläufe hintereinander tätigen. Dies gilt vor allem für Produkte aus der Medizintechnik, da dort auch gleich Prüfungen und Messungen für jedes Produkt durchgeführt und mitprotokolliert werden müssen.

Maßgeschneiderte Bedienung für jeden Nutzer

Eine an jeden einzelnen User angepasste BDE-Bedienung ist vor dem Hintergrund der Erfahrung und des Fachwissens des Nutzers wichtig. Bei einem Lehrling, Berufseinsteiger oder Leiharbeiter sollte die BDE anders aussehen als bei einem erfahrenen Mitarbeiter. Werker werden durch das BDE geführt und können immer auf alle aktuelle Arbeitsschritte zugreifen, weiterführende Informationen abrufen und Arbeitshilfen in Form von Anleitungen und Zeichnungen einsehen. So können Unternehmen den Arbeitseinsatz der Mitarbeiter optimal nutzen, ohne dass es zu Ausfällen auf Grund fehlender oder falscher Informationen kommt. Alle anfallenden Daten in der Produktion können mit dem BDE dokumentiert und der gesamte Prozess transparent und papierlos abgebildet werden. Die Akzeptanz von Systemen wird auch erhöht, wenn sie auf Prozessänderungen reagieren und diese ins BDE abbilden können, wenn es beispielsweise die Möglichkeit gibt, nach Kundenreklamationen zusätzliche qualitätssichernde Messungen bei der Bearbeitung von Aufträgen durchzuführen.

Bei einer vernetzten und auf die Produktionsabläufe angepassten BDE-Lösung, lassen sich viele fertigungsrelevante Informationen gewinnen, in den notwendigen Bereichen zur Verfügung stellen und in den entsprechenden Systemen rückmelden. Somit ist eine gut integrierte und verwendete BDE-Lösung die Basis für die papierlose Produktion und kann den Anstoß für weitere Digitalisierungsprojekte bis hin zur smarten Fabrik geben.

Fazit

Um in der heutigen Zeit mit ihrer hohen Komplexität, steigendem Termindruck und wachsender Unberechenbarkeit konkurrenzfähig zu bleiben, ist eine hoch digitalisierte und optimierte Produktion unabdingbar. Jede Ausfallzeit, Materialverschwendung, jeder Produktionsfehler oder nicht eingehaltene Liefertermin kostet Geld, Zeit und unter Umständen sogar Kunden. Viele Probleme treten aufgrund von fehlenden Informationen, Medienbrüchen, Meldeverzögerungen bei Fertigungsproblemen und bruchstückhafter Dokumentation auf. Mit einer flexiblen und individuell angepassten BDE lassen sich die vielen in der Fertigung entstehenden Informationen in Echtzeit erfassen und für den optimalen Betriebsablauf nutzen. Dies bildet wiederum die Basis für die papierlose Produktion und letztendlich die Smart Factory. Mit den gewonnenen Daten lassen sich weitere Use Cases wie Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Efficiency, OEE), Manufacturing Analytics oder vorausschauende Wartung testen und aufbauen.

Um die vielen Vorteile einer BDE auch in der Praxis realisieren zu können, sollten Sie neben den Standardfunktionalitäten vor allem auf die Anpassbarkeit, Flexibilität und Kompatibilität zu SAP, Non-SAP-Systemen und Maschinen achten. Lassen Sie sich vom Anbieter diese drei Eigenschaften anhand von eigenen Use Cases live demonstrieren. So können Sie eine geeignete Lösung für die eigene Betriebsgröße finden, ohne dabei das Kosten-Nutzen-Verhältnis überzustrapazieren oder späte auf Überraschungen zu stoßen.

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