Referenz

Integriertes MES für mehr Produktivität und Effizienz

Ohne Energie läuft heutzutage fast nichts mehr. Dass damit aber nicht nur Maschinen betrieben werden, sondern auch die Fertigung optimiert werden kann, stellt der Kunststoffverarbeiter Ruch Novaplast unter Beweis – mit einem integrierten Manufacturing Execution System (MES).

Mit der Einführung des Manufacturing Execution Systems HYDRA von MPDV begann sich für Mathias Schmälzle, Leiter Controlling und Verantwortlicher der MES-Einführung bei Ruch Novaplast, der Nebel zu lichten. Die Erfassung von Echtzeitdaten in der Fertigung ermöglicht seitdem die Berechnung von Kennzahlen wie dem OEE (Overall Equipment Effectiveness) und sorgt für mehr Transparenz und Effizienz an beiden Produktionsstandorten in Deutschland und Tschechien. Seit 1960 fertigt das mittelständische Kunststoffunternehmen Ruch Novaplast Formteile aus EPS- und EPP-Partikelschäumen und zählt mit seinen 180 Mitarbeitern zu den Marktführern dieser Branche in Europa.

Energiemanagement – so unterstützt Sie WAGO:

Das MES HYDRA von MPDV erfasst Echtzeitdaten in der Fertigung.
WAGO-Technik erfasst die Energieverbräuche an jeder Maschine und leitet sie an das MES weiter.
Dadurch konnten die Fertigung bei Ruch Novaplast optimiert und die Energiekosten gesenkt werden.

Funktionsbreite der integrierten MES-Lösung

Der prinzipielle Fertigungsablauf ist einfach: Mittels Druckluft- und Injektorfüllern wird das Partikelschaumgranulat in die Hohlkavität des geschlossenen Werkzeugs geblasen. Heißwasserdampf strömt zur Verschweißung des Rohmaterials quer durch die Dampfkammern und das Werkzeug. Die Perlen expandieren und verschweißen an ihren Grenzflächen zu einem homogenen Schaumteil. Anschließend erfolgen weitere Schritte zur Stabilisierung des Formteils, bis das fertige Formteil schließlich mittels Auswerfen, Druckluft oder Handlingsystemen aus der Kavität entformt wird.

Das MES HYDRA unterstützt Ruch Novaplast entlang der kompletten Wertschöpfungskette: Im Wareneingang wird das ankommende Rohmaterial geprüft und eine eigene Chargennummer vergeben. Die generierten Daten stehen dank der zentralen Produktionsdatenbank auch in späteren Arbeitsschritten zur Verfügung. Die Auftragsplanung erfolgt im ERP-System, welches über eine bidirektionale Schnittstelle an das MES angebunden ist. Darüber werden einerseits die Aufträge heruntergeladen und andererseits die im Shopfloor erfassten Daten verdichtet zurückgemeldet. Dazu nutzen die Werker Funktionen der MES-Module Betriebsdaten und Maschinendaten.

Ganzheitliche Überwachung und Steuerung

Als Zulieferer der Automobilbranche ist Ruch Novaplast verpflichtet, den kompletten Herstellungsprozess zu dokumentieren – inklusive verwendeter Materialchargen, Maschinen und Werkzeuge. Dabei unterstützen das MES-Modul Tracking & Tracing ebenso wie eine automatisierte fertigungsbegleitende Prüfung, welche die mittels angeschlossener Waagen-Systeme erfassten Ergebnisse im MES ablegt. Zu beanstandende Teile werden mittels integriertem Reklamationsmanagement sofort standardisiert behandelt. Um die IT-Systeme im Shopfloor auf ein Minimum zu reduzieren, nutzt der Formteilhersteller zusätzlich HYDRA-Funktionen zur Personalzeiterfassung, Zeitwirtschaft und Zutrittskontrolle. Angesprochen auf seine Erkenntnisse aus den letzten Jahren erläutert Mathias Schmälzle: „Die Nutzung des MES-Systems ist für unsere Mitarbeiter in der Fertigung heute genauso selbstverständlich und unverzichtbar, wie das ERP-System in der Verwaltung. Das MES HYDRA bietet uns alle Funktionen, um unsere Produktion zu überwachen und zu steuern. Die Produktivitätskennzahlen werden automatisch vom MES generiert. Bereits in den ersten 24 Monaten nach der MES-Einführung konnten wir unseren OEE-Index signifikant verbessern. Das entspricht einem Einsparpotenzial im hohen sechsstelligen Eurobereich. Damit hat sich die Investition in HYDRA bereits nach so kurzer Zeit um ein vielfaches amortisiert.“

Einfache Erfassung der Daten im Feld

Ein Quantensprung war die Erweiterung der bestehenden MES-Installation um das Modul Energiemanagement. Ruch Novaplast benötigt in der Produktion sowohl Druckluft als auch Dampf. Während Druckluft, wie in den meisten Betrieben, mit einem Kompressor erzeugt wird, ist Dampf das Resultat eines wassererhitzenden Gasbrenners. Der Verbrauch von Dampf und Druckluft variiert je nach Form und zu fertigendem Artikel. In Summe ergeben alle Energiekosten bis zu 15 Prozent der Gesamtausgaben. Das HYDRA-Energiemanagement leistet mit zahlreichen Auswertungen und Kennzahlen die Voraussetzungen dafür, den Energieverbrauch zu erfassen und bestmöglich zu optimieren.

Fehler in der Anlage erkennen

Je weniger Aufwand die Mitarbeiter im Shopfloor mit einer neuen Lösung haben, desto höher ist meist deren Akzeptanz. Daher ist eine weitestgehend automatische Erfassung von Energieverbräuchen angeraten. Ruch Novaplast löste diese Herausforderungen mit Automatisierungstechnik von WAGO. An jeder Maschine erfasst ein Ethernet-Controller, an den ein I/O-Modul mit Signaleingängen angebunden ist, den Verbrauch von Dampf in Kilogramm und von Druckluft in Kubikmeter. Zudem wird der Gasverbrauch zur Dampferzeugung sowie der Stromverbrauch zur Drucklufterzeugung zentral erfasst. Zur Vereinfachung werden alle Kennwerte auch mit Eurobeträgen monetär bewertet. Da der Verbrauch von Dampf und Druckluft zwar von Artikel zu Artikel schwankt, aber sich mit Blick auf mehrere aufeinanderfolgende Takte im gleichbleibenden Maß entwickelt, kann aus einem übermäßigen Verbrauch auf einen Fehler in der Anlage geschlossen werden. Damit ist beispielsweise ein undichtes Ventil oder ein Riss in einer Leitung nicht nur optisch zu sehen, sondern wird auch im MES-System erfasst, sodass zeitnah eine Instandhaltung angestoßen werden kann.

Vergleichen, Optimieren, Visualisieren

Durch korrelierende Auswertungen setzt HYDRA den konkreten Energieverbrauch sowohl mit Maschinen und daran angemeldeten Aufträgen in Relation als auch mit dem Maschinenstatus. Daraus lassen sich Rückschlüsse darauf ziehen, an welcher Maschine ein bestimmter Artikel am effizientesten gefertigt wird und wann es sich lohnt, eine Maschine abzuschalten. Insbesondere der Energieverbrauch im Standy-Betrieb birgt Einsparpotenzial. Auswertungen dieser Art sind aber nur möglich, da Ruch Novaplast den Energieverbrauch in einem integrierten MES-System erfasst. Hier werden bereits bei der Erfassung Zusammenhänge zwischen den gewonnenen Daten hergestellt, die eine spätere Darstellung und Auswertung ermöglichen.

Wie auch in anderen Fachbereichen, erleichtern Kennzahlen den Überblick über komplexe Zusammenhänge. Beispielsweise gibt der Energieverbrauch pro Gutteil Aufschluss über die Effizienz eines Fertigungsschritts – vorausgesetzt, es gibt eine Sollvorgabe. Auch der Verbrauch je Maschinenstunde oder in Standby-Zeiten macht Maschinen miteinander vergleichbar. Aber selbst aussagekräftige Kennzahlen bringen nichts, wenn keiner sie kennt. Daher visualisiert Ruch Novaplast diese sowohl kontextbezogen am Shopfloor-Terminal direkt an der Maschine als auch übergreifend auf großen Flachbildschirmen, die gut sichtbar in der Fertigungshalle aufgehängt sind. Die hinzugewonnene Transparenz steigert das Bewusstsein der Mitarbeiter für die eigene Arbeit und sorgt für neue Motivation. Schließlich geht es darum, jeden Tag ein wenig besser zu werden, auftretende Fehler früher zu erkennen und noch schneller Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Energie – mehr als nur Verbrauchsressource

Letztendlich ist Energie für Unternehmen wie Ruch Novaplast nicht nur eine unbedingt notwendige, aber sehr teure Verbrauchsressource, sondern auch ein Mittel zum Zweck der Optimierung von Produktionsprozessen. Mathias Schmälzle bestätigt: „Das HYDRA-Energiemanagement hat neuen Wind in unsere Fertigungshallen gebracht und hilft uns, unseren Kunden auch weiterhin funktionale Lösungen mit Mehrwert zu bieten. Zudem heben wir nicht nur weitere Einsparungspotenziale, sondern erweitern auch unser Umweltmanagement.“ Somit hat Energiemanagement nun drei relevante Optimierungsaspekte: ökonomisch, ökologisch und organisatorisch.

Text: Markus Diesner | MPDV Mikrolab

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