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Aus dem Takt?

23. März 2020, 14:40 Uhr   |  Meinrad Happcher


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Datenanbindung mittels OPC-UA ohne SPS-Eingriff

Mit dem Einsatz der Software-Applikation möchte der Anwender Transparenz für die Optimierung der Ausbringung seiner Anlage schaffen. Dazu notwendig sind Daten, die die Grundlagen der Gesamt-Anlagen-Effektivität (GAE) betreffen, also Informationen über die Bauteilqualität zum Abschluss eines Bearbeitungsschritts (also einer Station), die dazugehörigen Taktzeiten und ebenso auftretende Störungen und Meldungen. Die Konfiguration aller Datenpunkte ist unkompliziert über die Web-Oberfläche der Software möglich. Dazu sind keinerlei Eingriffe in die Maschinensteuerung nötig, sondern piaOptimum ermöglicht eine flexible Datenanbindung mittels des standardisierten OPC-UA-Protokolls – sofern Mindestanforderungen der Liniensteuerung erfüllt sind. Während die Daten für Bauteilqualität und Taktzeiten über OPC UA gut zu generieren sind, lassen sich Details über Meldungen und Störungen nur über HMI-Panels abrufen, deren Kompatibilität über die jeweilige Netzwerk-Struktur des Kunden zunächst geprüft und teilweise angepasst werden muss.

Nachfolgend lässt sich exemplarisch an Station 8 zeigen, wie eine Analyse auf Gesamttaktebene (von einem Bearbeitungsbeginn bis zum nächsten) sowie eine Teiltaktanalyse letztlich eine nachweisliche Verbesserung der Taktzeit ergeben haben.

Analyse und Optimierung einer ­Pressenstation

Bild 1. Ausschnitt aus einer Gesamttaktanalyse als Boxplott-Diagramm
© PIA

Bild 1. Ausschnitt aus einer Gesamttaktanalyse als Boxplott-Diagramm

Das Boxplott-Diagramm (Bild 1) ist ein Ausschnitt aus einer Gesamttaktanalyse. Hier sind die 50 % mittlersten Takte nach einer aufsteigenden Sortierung dargestellt. Die Software-Applikation nutzt dieses Werkzeug, um Ausreißertakte auszublenden, die nicht als ‚normale‘ Takte angesehen werden können, jedoch ebenso mit aufgezeichnet werden. Auf der x-Achse sind die Stationen in Linienreihenfolge angezeigt, auf der y-Achse die Zeit in Sekunden. Der weiße Strich in einer roten beziehungsweise blauen Box repräsentiert den Median, der als ausreißerfester Durchschnitt den Takt der Station repräsentiert. Die Boxhöhe gibt die Schwankung dieser Takte wieder. Der Solltakt der Anlage liegt bei 55 Sekunden – in der Grafik als horizontale blaue Linie dargestellt.

Die angezeigte Analyse wurde im Zeitraum von Kalenderwoche 23/2018 bis Kalenderwoche 25/2018 durchgeführt. An der Station 8, einer Pressenstation, ist ersichtlich, dass der Median mit 58,5 Sekunden etwas über dem Sollwert lag. Hier war also eine Optimierung hinsichtlich der Taktzeit notwendig (wie auch an den Stationen 7 und 10, die jedoch hier nicht näher betrachtet werden). An der Station 8 finden folgende Bearbeitungsschritte in der Solltaktzeit statt: ‚Aktorik griffbereit‘, ‚Nebenzeit‘, ‚Bauteil in Position‘, ‚Bauteil spannen‘, ‚Pressvorgang‘, ‚Einheiten zurück‘. Eine tiefere Analyse der Teilbewegungen ermöglichte, für den Gesamttakt eine Verkürzung zu erzielen. Durchgeführt wurden die Optimierungsmaßnahmen in der Kalenderwoche 26/2018. Im Anschluss konnte klar ersichtlich gemacht werden, dass die Adaption eines speziellen Teiltakts namens ‚Nebenzeit‘ den Hauptanteil an der Senkung der Gesamttaktzeit mit sich brachte. 

Bild 2. Maschinentakt-Anteil der Station 8 im Vergleich zum Referenzzeitraum
© PIA

Bild 2. Maschinentakt-Anteil der Station 8 im Vergleich zum Referenzzeitraum

Die Software-Applikation bietet hier die Möglichkeit, mittels eines Referenzteiltakt-Widgets einerseits die Analyse bis zu den Einzelbewegungen in der Station einzusehen, andererseits sowohl Gesamt- als auch Teiltakte mit einer Referenz zu vergleichen. Als Referenzzeitraum wurden die drei Wochen KW 23/2018 bis KW 25/2018 definiert, als Analysezeitraum der komplette Folgemonat Juli 2018. Die Referenz ist in der Grafik immer als blauer Balken dargestellt, die aktuellen Analysewerte dazu in Rot, Gelb oder Grün, je nach Ergebnis des Vergleichs.
Der Maschinentaktanteil im Juli ist gegenüber dem Voroptimierungszeitraum um 4 % gesunken (Bild 2). Bei der Betrachtung der einzelnen Schritte in der Station lässt sich auf den ersten Blick der Hauptverantwortliche dafür erkennen: Obwohl die Schritte ‚Aktorik Griffbereit‘, ‚Bauteil in Position‘ und ‚Einheiten Zurück‘ etwas länger dauern, hat die Optimierung der Bewegung ‚Nebenzeit‘ den wahren Ausschlag gegeben. 

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1. Aus dem Takt?
2. Datenanbindung mittels OPC-UA ohne SPS-Eingriff
3. Maschinentakt per Optimierung der ‚Nebenzeit‘ gesenkt
4. Produktionsverlauf Station 8

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