Globaler Wettbewerb, immer strengere Vorschriften sowie anspruchsvolle Kunden sind nur einige Faktoren, die Hersteller zwingen, ihre Effizienz und Flexibilität zu verbessern. Mehr und mehr Unternehmen erkennen, dass sie dafür standardisierte Kennzahlen auf Basis von Daten aus der Produktion benötigen, um einerseits auf Leistungsherausforderungen zu reagieren und anderseits wichtige Investitions-Entscheidungen in der Führungsebene beeinflussen zu können.

Daten, die bisher isoliert in Steuerungen, HMIs und anderen Produktionssystemen liegen, liefern zum Beispiel Informationen über die Effektivität von Anlagen, ihre Verfügbarkeit und ihren Energiebedarf. Um diese wertvollen Informationen aus der Produktion zu erschließen, müssen Unternehmen allerdings zuerst hohe Barrieren beseitigen, die bislang das Sammeln, Korrelieren, Visualisieren und gemeinsame Nutzen von Fertigungsinformationen weitgehend verhindern.

Informationsbeschaffung mit Hindernissen

Viele Unternehmen haben gewachsene Strukturen und nutzen eine Vielzahl von Informationssystemen, um ihre Mitarbeiter bei ihren Aufgaben zu unterstützen. Das macht es für die leitenden Mitarbeiter nicht einfacher, auf die benötigten Daten aus der Produktion zuzugreifen. Denn alle Beschäftigten konzentrieren sich vor allem auf die Kennzahlen (KPIs), die für ihren jeweiligen Tätigkeitsbereiche relevant sind: Maschinenbediener haben den Durchsatz und die Zykluszeit als Gradmesser für einen kontinuierlichen Betrieb ihrer Maschine im Blick. Währenddessen überwacht das Wartungspersonal die Maschinen-Performance und versucht, Störungen vorherzusehen und Stillstände zu vermeiden. Auf der Führungsetage wiederum fokussieren Werksleiter auf die Profitabilität und die Auslastung der Produktion.

All diese unterschiedlichen Informationen sind in ihren jeweiligen Systemen weitgehend isoliert und können deshalb nicht genutzt werden, um den allgemeinen Betriebszustand der Fabrikanlagen zu überwachen. Selbst wenn es bislang zu einem Datenaustausch zwischen den verschiedenen Abteilungen einer Fabrik kommt, geschieht dies meist auf die althergebrachte Art – mittels gedruckter Excel-Tabellen, die mehrfach von Hand eingepflegt werden. Dies hält nicht nur die Beschäftigten von ihrer eigentlichen Arbeit ab, die manuelle Dateneingabe stellt eine potenzielle Fehlerquelle dar. Ebenso problematisch ist, dass aus dem Kontext gerissene Informationen für Mitarbeiter anderer Abteilungen unter Umständen nur schwer zu interpretieren sind.

Um wirklich Einblick in den Betrieb als Ganzes zu bekommen, benötigen Manager Echtzeit-Daten und korrelierte Informationen aus der Fertigung. Ein Beispiel zeigt das Dilemma: Wenn der Bereichsleiter Produktion eines Herstellers von Party-Snacks im Schichtprotokoll sieht, dass eine seiner Fertigungslinien einen Rekord hinsichtlich der verpackten Produkte aufgestellt hat, freut ihn das –- allerdings nur so lange, bis er die dazugehörigen Qualitätsdaten aus dem QS-Tool erhält: Die betreffende Schicht fuhr die Anlage mit einer Ausschussquote von 20 %.
Die meisten Hersteller können solche Vergleiche nicht anstellen. Ihnen fehlen die nötigen Hilfsmittel zum Sammeln, Interpretieren und Visualisieren der Daten, damit Mitarbeiter ihrer Funktion entsprechend die Informationen selbst sowie ferner deren Auswirkungen verstehen können. Dies hat der „Manufacturing-Intelligence-Ansatz“ VantagePoint von Rockwell Software zum Ziel.

Was ist Manufacturing Intelligence?

Manufacturing Intelligence (MI) bezeichnet eine Strategie, die da­rauf basiert, maschinennahe Daten aus den Automatisierungsanlagen in aussagefähige Informationen zu verwandeln, die für die Personen auf verschiedenen Ebenen einer Organisation von Nutzen sind. Eine effektive MI-Software ist in der Lage, zusammenhängende Daten aus den Wartungs- und Qualitätssystemen und den Automatisierungssystemen in einer Umgebung nahtlos zusammenzuführen und kontextorientiert den entsprechenden Mitarbeitern zur Verfügung zu stellen. Entsprechende vorkonfigurierte Dashboards mit gängigen Anzeige-Instrumenten, Schieberegler, Schalter und anderen Elementen können mit Hilfe des Dashboard-Editors individuell angepasst werden.

Auf die Dashboards, Reports oder auch Tabellen kann über Web­browser oder Microsoft-Excel zugegriffen werden. Zudem gibt es bei VantagePoint eine dritte Variante: Die MI-Lösung kann in Sharepoint-Plattformen eingebunden werden und liefert die nötigen Inhalte, um die Informationen personalisiert und kontextorientiert zeitnah zur Verfügung zu stellen. Gestützt auf Industriestandards wie ISA 95, ISA 88, Open Q&M, B2MML, ProdML und dem Unified-Production-Model (UPM) von Rockwell Software geben MI-Applikationen eine Gesamtsicht auf scheinbar nicht zusammenhängende Produktionsdaten und liefern Kontextinformationen zu den Beziehungen zwischen Anlagen, Produkten, Werkstoffen und Mitarbeitern. Über das UPM werden dazu die verschiedenen Produktions- und Unternehmensdaten unter Verwendung gängiger Begriffe wie „Equipment“, „Chargen“ oder „Fertigungslose“ organisiert. Außerdem generiert es automatisch Alarmmeldungen an die Personengruppen, die über außergewöhnliche Betriebszustände, verfehlte Zielvorgaben oder Plan-Abweichungen informiert werden sollen.

Über das Unified-Production-Modell werden die Daten aus den vor­handenen Systemen für dynamische Ansichten, Adhoc-Analysen und Dashboards bereitgestellt.

© Rockwell Software

Ein klassisches Beispiel zeigt die Vorteile: Fällt an einer Maschine ein bestimmtes Ventil aus, bemerkt dies der Bediener sofort, weil die Störung sicht- oder hörbar ist. Hat der Bediener das Problem behoben, wird der Vorfall häufig von Hand oder automatisch aufgezeichnet und taucht irgendwann in einer Fehlerstatistik auf. Konkret und aktuell passiert mit der Information in der Regel nichts.
Im Gegensatz dazu hätten bei Anwendung eines MI-Ansatzes auch andere Beteiligte umgehend eine Information über dieses Ereignis erhalten und Zugriff auf diesen Datenpunkt. Die Wartungsabteilung könnte dann der Frage nachgehen, weshalb die betreffende Anlage ausfiel, warum vielleicht genau dieses Ventil wiederholt ausgefallen ist und wie sich das in Zukunft vermeiden lässt. Ein weiterer Vorteil: Der Instandhaltungsleiter muss keine Berichte für den Fabrikleiter anfertigen, da die betreffenden Informationen ohnehin schon auf dessen Dashboard auf Abruf zur Verfügung stehen oder bei Überschreitung einer Alarmgrenze automatisch erscheinen.

Aktuell zeigt das Thema EHEC die Notwendigkeit, Informationen aus der Qualitätsabteilung von Zulieferern und dem eigenen – hoffentlich elektronischen – Manufacturing Execution System (MES) zu erhalten, um schnell nachweisen zu können, dass das eigene Unternehmen unbeteiligt ist. Die aktuellen Fälle zeigen, wie wichtig nicht nur der Einsatz eines MES-Systems in Verbindung mit einer MI-Lösung ist. Wurde das Thema Traceability in der Vergangenheit als weniger wichtig betrachtet, kann es heute entscheidend für die Zukunft eines Unternehmens sein. Kann ein Unternehmen lückenlos nachweisen, dass die Produktionsabläufe korrekt abgewickelt wurden, ist es in der Lage, Vorwürfe direkt zurückzuweisen und damit auch vermeiden, in diesem Zusammenhang in den Schlagzeilen aufzutauchen oder bis zur endgültigen Prüfung oder dem endgültigen Nachweis stillgelegt zu werden.

Zugriff auf Ursprungsquellen sichert Datenkonsistenz

Eine Business-Intelligence-Lösung muss sich nahtlos in vorhandene Archi­tekturen einfügen, beispielsweise in Microsoft Lync oder SharePoint.

© Rockwell Software

Eine weitere Stärke des UPM besteht da­rin, dass die Basisdaten stets an ihrem ursprünglichen Ort bleiben, beispielsweise in der Steuerung oder den Datenbanken von MES, QS oder ERP. Reports, KPIs und Dashboards basieren somit stets auf den aktuellsten Originaldaten. Außerdem tragen unveränderte, nicht duplizierte Originaldaten dazu bei, eine einzige „Version der Realität“ zu behalten. Auf Unternehmen, die zum Sammeln von Daten aus verschiedenen Abteilungen des Unternehmens selbst entwickelte Applikationen verwenden und Daten immer wieder kopieren, trifft dies nicht zu. Denn dieser Prozess ist anfällig für Fehler, die Zeit- und Kostenaufwand bedeuten. Selbst entwickelter Code legt zudem die Kontrolle über das Manufacturing-Intelligence-Konzept in die Hände weniger IT-Spezialisten im Unternehmen.

Vermeiden lassen sich diese potenziellen Fallstricke, indem Unternehmen bei ihrem MI-Konzept auf offene Standards setzen. Diese sind nicht nur einfacher in bestehende Netzwerkstrukturen einzubinden, alle Elemente des Modells lassen sich wieder verwenden und sind migrationsfähig.
Manufacturing-Intelligence-Software bündelt Informationen im entsprechenden geschäftlichen Kontext und gibt die Daten als rollenbasierte Reports, Dashboards und KPIs an Bediener, Abteilungsleiter und Management aus. Diese brauchen zum Sichten lediglich einen Webbrowser und können somit Produktionsprobleme bereits lösen, bevor sie sich negativ auf die Effektivität und damit auf den Gewinn des Unternehmens auswirken:

■ Anlagenbediener können Zykluszeiten und Ausschussquoten unmittelbar an der Maschine abrufen.
■ Technik- und Wartungs-Manager haben die Möglichkeit, Effizienzdaten aus verschiedenen Produktionsbereichen zu sichten, um die Anlagenverfügbarkeit und die Ursachen zu analysieren.
■ Qualitätsmanager können Produktionszellen prüfen und Ereignisse anhand von Parametern wie First Pass Yield und First Pass Quality im Detail untersuchen.
■ Fabrik- und Bereichsleitern stehen Daten aus der gesamten Fabrik zur Ver­fügung.
■ Die Management-Ebene kann fort­laufend Produktionsinformationen in Echtzeit evaluieren und mit Business-Intelligence-Tools korrelieren.

Security inklusive

Zwingend erforderlich für MI-Systeme, die mit derart vielen Datenquellen verbunden werden können, sind umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen. Sie unterstützen den Schutz jedes Elements im UPM und ermöglichen ein genaues Rechte-Management, wer berechtigt ist, die aus den verschiedenen Quellen eintreffenden Daten zu lesen oder zu verändern. Diesen Zugriff kann die IT-Abteilung direkt im UPM über die bestehenden Active Directories verwalten, ohne dem Mitarbeiter den Zugriff auf die Quelle zu gewähren.

Autor: Uwe Küppers ist Director Software EMEA bei Rockwell Software in Düsseldorf.

Manufacturing Intelligence

Informationsportal im Einsatz

Ein weltweit führender Hersteller im Bereich Agrarchemie nutzt das Manufacturing-Intelligence-Konzept von Rockwell Software in einer neu errichteten Produktionsstätte. Ziel war der Aufbau eines einheitlichen Portals, das den Mitarbeitern in der gesamten Fabrik den Zugriff auf Informationen ermöglicht. Gleichzeitig sollten die Track-and-Trace-Fähigkeiten rationalisiert werden, um die strengen Vorschriften bestmöglich einzuhalten. Außerdem musste das System die Informationen organisieren, damit diese von Mitarbeitern verschiedener Abteilungen gelesen und verstanden werden können. Weitere Features waren anspruchsvolle Analyse- und Web-Reporting-Fähigkeiten.

Die Software VantagePoint korreliert dazu Performance-Messgrößen mit Fertigungsinformationen auf der Maschinen-, Fabrik- und Unternehmensebene. Die Report- und Analyse-Tools, Bedienoberflächen und Management-Dashboards liefern kontextbezogene, lokalisierte, rollenbasierte Informationen und unterstützen Mitarbeiter und Management, die Performance im gesamten Werk zu quantifizieren.
Seit der Implementierung konnte das Unternehmen seine Produktion gegenüber der bisherigen Fabrik um 166 % steigern und gleichzeitig den Personalbedarf senken. Um die gleiche Produktivität in einer älteren Fabrik zu erzielen, hätte das Unternehmen seine Belegschaft nach eigenen Schätzungen um 25 % aufstocken müssen.