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Dieser Artikel erschien im K-PROFI, Ausgabe 10/2019 und wurde verfasst von:
Dipl.-Ing. Markus Lüling, Chefredakteur K-PROFI
Wie Wirthwein schon kurz nach der Einführung eines MES-Systems profitiert
Die Wirthwein-Gruppe mit Hauptsitz in Creglingen hat die Einführung eines global standardisierten MES-Systems begonnen. So kann der Entwickler und Hersteller von Spritzgießkomponenten Maschinen- und Prozessdaten besser erfassen, überwachen und analysieren. Marcus Wirthwein, Vorstand Technik, Thomas Weberbauer, Technischer Leiter, und Markus Lesch, Leiter Konzernproduktionsplanung und -steuerung, berichten K-PROFI von den Erkenntnissen der ersten Wochen.
Sukzessive von einer Tochterfirma ausgehend, hatte die Wirthwein-Gruppe nach der SAP-Integration an allen Produktionsstandorten eine Maschinendatenerfassung (MDE) eingeführt. Die Software war eine individuelle Programmierung, eine Eigenentwicklung, die mit der Erfassung auftragsbezogener Daten und einfachen Funktionen wie einem Schusszähler durchaus eine praktische Funktionalität besaß und durch Vernetzung mit den Maschinen eine Statusübersicht über mehrere Standorte bot.
Die immer wieder erfolgten Akquisitionen brachten Wirthwein weitere MDE-Systeme in die Unternehmenslandschaft. Neben der Undurchgängigkeit war letztlich der Funktionsumfang des Kernsystems für die erreichte Unternehmensgröße mit über 20 Produktionsstandorten in der Kunststofftechnik und gruppenweit rund 500 Spritzgießmaschinen zu gering.
„Wir haben uns entschlossen, in allen Werken ein standardisiertes ERP-System einzuführen, das ist mit SAP geschehen. Darauf aufbauend und damit verknüpft wollten wir ein standardisiertes, durchgängiges BDE- und MDE-System“, ordnet Thomas Weberbauer die Aufgabe ein, „im nächsten Schritt wollen wir mit der Erfassung und Nutzung von Big Data und einer Digitalisierung der Aufgaben erste Schritte zu einer smarten Fabrik machen.“
Die Wahl fiel auf das Manufacturing Execution System (MES) Hydra von MPDV, das als Bindeglied zwischen dem ERP auf Management-Ebene und der Fertigung dient und für MDE und BDE modulare Lösungen enthält. „Wer kein funktionierendes MDE-System hat, der braucht sich über Digitalisierung keine Gedanken zu machen, denn er bekommt die Maschinen nicht miteinander vernetzt. Jetzt können wir schauen, welche Daten wir aus welchen Maschinen zurückbekommen, welche Daten wirklich zu erfassen lohnt und welche Regelkreise wir aufbauen“, blickt Markus Lesch auf die Installation, „mit anderen Systemen hätten wir immer Abstriche machen müssen.“
Das Bestandssystem bot einen PC in der Produktion, über den jeder Mitarbeiter Zugriff auf produktionsrelevante Daten hatte. Markus Lesch: „Die Nutzung war aber unpraktisch und damit unbefriedigend.“ Auch Marcus Wirthwein war nicht umfänglich zufrieden: „Ich kann mit in allen angeschlossenen Werken die Kennziffern anschauen, aber die gewünschte Transparenz ist nicht da.“
Seit Anfang 2019 rollt Wirthwein das neue System Schritt für Schritt im Konzern aus – im Stammwerk Creglingen ist es seit dem 1. April 2019 live, in Spanien seit dem 1. Juli. Sichtbares Zeichen für alle Mitarbeiter auf dem Shopfloor sind große Monitore an den Hallenwänden, die über eine ständige Visualisierung einen Eindruck vermitteln, wie die jeweilige Einheit läuft – und das auf einen Blick. Markus Lesch: „Wir haben die Darstellung möglichst einfach, eingängig und intuitiv gestaltet.“
Die Mitarbeiter können sich mit einem Barcode an der Spritzgießmaschine anmelden und haben dann auf dem Monitor des MES eine komplett digitale Umgebung, die alle Details des aktuellen Auftrags enthält. „Das macht den Mitarbeitern das Leben leichter“, ist Thomas Weberbauer überzeugt. „Die Akzeptanz des Systems liegt bei 100 %“, hat er beobachtet. „Mit der Transparenz durch die Monitore ist die Motivation höher“, pflichtet Markus Lesch bei, „die visuelle Rückmeldung hat erkennbar Wirkung.“
„Die Maschinen sind alle über Euromap-63-Schnittstellen mit unserem System verbunden. Über dieselbe Schnittstelle gehen auch die Parametersätze und Programme auf die Maschinen“, erläutert Markus Lesch. Das System erfasse mit jedem Schuss die fünf wichtigsten Maschinenparameter und lege sie ab. „An diesen Parametern betreiben wir eine Qualitätssicherung mithilfe einer Toleranzbandüberwachung. Das ist die wesentliche Neuerung.“
Welche Erkenntnisse haben die ersten Wochen gebracht? Thomas Weberbauer: „Durch die ersten Analysen der Daten haben wir Auffälligkeiten festgestellt, die wir mit herkömmlichen Methoden nicht erkannt hätten. Alles in allem haben wir letztlich unterdurchschnittlich gut produziert.“ Und im Detail? „Sehr schnell wurden Defizite bei der Stammdatenqualität klar. Die Daten helfen uns jetzt, die richtigen und wichtigen Fragen zu stellen, etwa bei grundlegenden Themen nach Rüstzeitenvergleichen, nach Reaktionszeiten für den Service, nach der Reaktanz des Personals oder nach der Verfügbarkeit der bereitgestellten Werkzeuge zum Umrüsten. Wir haben noch mehr Medienbrüche aufgedeckt als befürchtet und hinterfragen unsere bisherige Planungsmethodik.“
„Heute bekommen wir Soll- und Istwert und können über prozentuale Abweichungen sehr einfach Eskalationsstufen festlegen“, skizziert Markus Lesch einen weiteren Vorteil, „mittelfristig wollen wir natürlich automatisch Korrelationen herstellen, Design of Experiments (DoE) und Tools der Künstlichen Intelligenz anwenden und zur Auswertung nutzen. Zunächst wollen wir das perfekte Setting für uns selbst finden, denn auch dafür gibt es keine Standardisierung. Schon das ist für sich eine sehr zeitaufwändige Arbeit.“
Mittelfristig werde sich aber auch dieser Aufwand rechnen. „In den Nachkalkulationen bekommen wir natürlich alle Entwicklungen, Auffälligkeiten und Unterschiede mit, aber eben erst spät und nach Abschluss der Aufträge“, sagt Thomas Weberbauer, „jetzt macht uns schon das MES alle Artikel und alle Varianten vergleichbar. Bei 18 Werken kann das sehr spannend sein. Da gibt es Artikel, die machen wir hier in 45 Sekunden, in einem anderen Werk laufen sie gelegentlich mit 53 Sekunden. Solche Erkenntnisse regen Benchmarks an.“
„Wir können jetzt jeden Prozess so einrichten, dass er optimal läuft. Dafür brauchen wir kein Controlling mehr“, stellt Marcus Wirthwein fest, „dennoch müssen Missstände abgearbeitet werden", auch wenn das einen Rattenschwanz an Konsequenzen nach sich ziehen könne.
Bei nachträglichen Betrachtungen soll es nicht bleiben. „Was nützt es mir, wenn ich erst eine Woche später erfahre, dass ich Mangelteile produziert habe? Was nützt es mir, wenn die Maschine nach Auftragsabwicklung immer noch läuft?“, fragt Marcus Wirthwein. Im Autogeschäft sei eine kleine Mehrproduktion wirtschaftlich nicht gefährlich, aber im Bahngeschäft habe man viele Sonderteile in ausschließlich auftragsbezogener Fertigung. „Da brauchen wir exakte Informationen, manche auch quasi in Echtzeit“, folgert er.
Thomas Weberbauer: „Trigger setzen und Maßnahmen definieren, um immer wieder besser zu werden. Das erhoffen wir uns alle – von der Auswertung der Datenflut, die eines Tages auf uns zurollen wird, gar nicht zu reden. Das waren die ersten Effekte, die wir bei der Einführung an den einzelnen Standorten schon mitbekommen haben. Immer waren die Daten der Trigger für Verbesserungen.“
So habe man bereits mehrere systemische Handlungsfelder aufgedeckt, berichtet Thomas Weberbauer, etwa Optimierungspotenzial beim Rüsten und beim Troubleshooting. Marcus Wirthwein: „In der Zukunft werden wir Szenarien für die Mitarbeitereinsätze in der Fertigung programmieren. Dann wird die Maschine dem Schichtleiter melden: Das Personal muss zu dieser und jener Maschine.“ Auch Thomas Weberbauer sieht darin den großen Schritt: „Momentan bekommen wir Daten geliefert und Handlungsfelder aufgezeigt, es liegt aber am Menschen, zu entscheiden, welche Maßnahmen er einleitet. Fertig sind wir dann, wenn das System gleich diese Maßnahmen vorschlägt.“
„Die Vision ist natürlich die selbstregelnde Produktion“, blickt Marcus Wirthwein in die Zukunft und auf einen der Kerngedanken von Industrie 4.0, „ich glaube aber, da gibt es heute noch keinen Kunststoffverarbeiter, der das durchgängig lebt.“
Ziel bei Wirthwein ist, die Resultate in der Hierarchie nach oben zu konsolidieren – über die Produktionsleitung an das Operations-Team und letztlich an die Geschäftsleitung. „Diese Stufen wollen wir für alle unserer über 20 Werke weltweit schaffen, das ist unser Anspruch“, unterstreicht Thomas Weberbauer. Bei einem so großen und verzweigten Produktionsnetz liege die Effizienz in der Ausnutzung der Kapazitäten: „Durch eine effektive Planung können wir noch bis zu 20 Prozent zusätzliche Kapazitäten erschließen“, glaubt Thomas Weberbauer: „Eine Motivation des Managements ist es natürlich, eine Vergleichbarkeit der Werke zu ermöglichen, Verfügbarkeiten zu sehen und entsprechende Maßnahmen ergreifen zu können. „Der richtig große Effekt wird kommen in der Vergleichbarkeit der Werke“, ist Thomas Weberbauer überzeugt.
„Ich komme morgens an meinen Rechner, mache das Management-Cockpit auf und sehe, ob und – wenn ja – wo es Probleme gibt“, hofft Marcus Wirthwein. Die Effizienzsteigerung durch intensive Nutzung der Produktionsdaten soll sich möglichst im Prozentbereich abspielen. „Ganz einfach: Je höher die OEE, desto weniger Maschinen brauche ich. Wir wollen die Verfügbarkeit so erhöhen, dass wir mit weniger Maschinen auskommen oder auf denselben Maschinen mehr produzieren können als heute.“
