Use Case Mit dem IoT zur Produktionsüberwachung ohne Kompromisse

Ein Gastbeitrag von Christin Senftleben*

Ein ganzheitliches System zur Fertigungsüberwachung, das wünschte sich die Produktionsabteilung von Profiroll Technologies. Standardlösungen konnten die Anforderung nicht erfüllen, deshalb übernahm man die Programmierung kurzerhand selbst. Ein Vorgehen, das sich auszahlt?

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Da Standardlösungen zur Fertigungsüberwachung nicht ausreichend schienen, nahm man die Produktionsabteilung bei Profiroll die Programmierung selbst in die Hand.
Da Standardlösungen zur Fertigungsüberwachung nicht ausreichend schienen, nahm man die Produktionsabteilung bei Profiroll die Programmierung selbst in die Hand.
(Bild: gemeinfrei / Unsplash)

Noch vor drei Jahren sah es beim Werkzeugmaschinenhersteller Profiroll Technologies GmbH wie in vielen anderen mittelständischen Produktionsbetrieben aus: Die Tages- beziehungsweise Wochenproduktion wurde vom ERP geplant und von den Hallenmeistern per Hand in eine Excel-Tabelle übertragen. Wenn eilige, ungeplante Aufträge dazwischen rutschten, wurden sie – am ERP vorbei – direkt in die Tabellenkalkulation eingepflegt. Maschinenbediener meldeten Rüstzeiten und produktive Zeit händisch an das Terminal zurück.

Damit einhergehenden Probleme wie Falschbuchungen, die Zuordnung eines falschen Auftrags oder die Dokumentation falscher beziehungsweise nicht überwachbarer Zeiten mussten in Kauf genommen werden. An eine Aufzeichnung von Maschinendaten gar, wie sie heute im Unternehmen stattfindet, war nicht zu denken. Das muss sich ändern, beschloss man in der Fertigungsabteilung von Profiroll.

Keine Kompromisse, aber viel Flexibilität

Für die Lösung sollte es keine Kompromisse geben. „Wir wollten, dass das neue System genau unsere Bedürfnisse abbildet. Prozesse sollten dafür weder zurechtgebogen, noch Abstriche bei den Möglichkeiten gemacht werden. Zukunftsfähigkeit und Flexibilität des Systems sollten ebenfalls gegeben sein“, beschreibt Dr. Michael Hirsch die Anforderungen. Er verantwortet als Geschäftsbereichsleiter Neue Technologien das Projekt, für das Anfang 2019 der Startschuss fiel.

Auf dem Weg zur Entwicklung eines eigenen Systems

Ein kleines Team, bestehend aus Meistern aus der Produktion und Ingenieuren aus der Produktionsplanung, agierte als Vorreiter in der ersten Projektphase. In dieser evaluierte die Gruppe zunächst am Markt befindliche Systeme. Das Problem: „Wir haben uns viel angesehen und intensiv recherchiert. Aber am Ende gab es nichts, was exakt auf unsere Anforderungen gepasst hat“, berichtet Michael Hirsch. Deshalb entschied man sich bei Profiroll für einen neuen, völlig anderen Weg und schuf eine extra Personalstelle für einen Programmierer.

Also einen Programmierer inhouse einstellen und schon steht das System? „Ganz so einfach war es nicht“, erklärt Michael Hirsch und erinnert sich: „Uns war klar, dass man so ein gewaltiges Projekt nicht ganz allein beginnen kann. Deshalb haben wir uns zu Beginn externe Unterstützung vom herstellerunabhängigen IoT-Spezialisten Isax eingeholt. Er half uns bei der Auswahl der passenden Technologie und übernahm die Programmierung in der Initialphase, danach folgten die Schulung unseres Programmierers und eine Übergangsphase, in der wir das Projekt gemeinsam vorangetrieben haben.“

Hierbei lernte das Team, sich in die Struktur des Programms hineinzudenken und die Arbeitsweise des Programmierers nachzuvollziehen. „Wenn man weiß, was man möchte und wie es im Groben programmiert und umgesetzt werden kann, dann ist es natürlich auch einfacher, dem Programmierer die Anforderungen zu beschreiben. Und er kann es wiederum besser umsetzen. Das brachte uns schnell die ersten Umsetzungserfolge, die sowohl für das Team als auch für die Geschäftsleitung sehr wichtig waren“, sagt Michael Hirsch. Die umfassende Begleitung und Schulung durch die Experten von Isax versetzte das Profiroll-Team schnell in die Lage, Applikationen eigenständig zu pflegen und weiterzuentwickeln.

Neue Möglichkeiten

Als erstes wurde die neue, zentrale Kühlmittelschmieranlage mittels OPC-UA-Schnittstelle an das System angeschlossen. Somit gelang es, alle Ereignisse beziehungsweise Daten, die die Anlage erzeugt, aufzuzeichnen. „Das war wichtig, um Kinderkrankheiten im Betrieb der neuen Anlage zu erkennen, da von ihr alle anderen Maschinen abhängig sind. Mittels der aufgezeichneten Störfälle und der dazu gespeicherten Daten konnten wir Zusammenhänge ermitteln und Ursachen ausfindig machen, die wir sonst nicht entdeckt hätten.“ Zusätzlich entwickelte das Profiroll-Team eine App, über die im Störfall automatische Benachrichtigungen versendet werden. Zwei Meister und vier Maschinenbediener aus der Abteilung Produktionsüberwachung testeten die Applikation vorab und gaben wichtiges Feedback für die weiteren Entwicklungsschritte.

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Für manche Ohren klingt das nach viel Arbeit. „Das ist es in der Tat“, bestätigt Michael Hirsch. Der Geschäftsbereichsleiter überschlägt im Kopf, dass während der ersten sechs Projektmonate mindestens die Hälfte seiner Arbeitszeit in das Projekt geflossen ist. „Bereits die Abbildung von Prozessabläufen hat viel Aufwand gekostet. Man macht das nicht nebenbei. Es muss gewollt und durch die Geschäftsführung getragen sein“, sagt er. Eine feste Struktur mit Verantwortlichen oder einer beauftragten Abteilung, die das Thema kontinuierlich bearbeitet, hält Michael Hirsch für ebenso wichtig. Der Rest sind Engagement, Zeit und Geduld.

Steigerung von Produktivität und Qualität

Ob sich der Aufwand lohnt, wird Michael Hirsch oft gefragt. Seine Antwort kommt prompt: „Für uns in jedem Fall. Das Produktionsteam kann Erkenntnisse schnell umsetzen und klar definieren, welche Bedürfnisse anprogrammiert werden müssen. Wenn heute ein Hallenmeister sagt, er braucht diese oder jene Anwendung, dann ist sie innerhalb kürzester Zeit umgesetzt und genau auf die Bedürfnisse unserer Produktion zugeschnitten. Die Anwendung ist sofort vom Nutzer akzeptiert. Wir arbeiten dadurch wesentlich produktiver.“

Neben der Produktivitätssteigerung erreichte das Team ein ganz neues Niveau bei der Sicherung der Produktqualität. So werden über die eigens implementierten Anwendungen auch aktuelle Maschinen- und Produktionsdaten erfasst, die vom Team tagesaktuell ausgewertet werden. „Wir stellen sehr kostenintensive Werkzeuge her, die Schleifzeiten von bis zu 14 Stunden haben. Da ist es natürlich sinnvoll, frühzeitig zu erkennen, wenn etwas außer der Reihe läuft. Mit den erfassten Daten zur Auslastung von Maschinen oder Spindelsystemen können wir bereits während der Herstellung die Produktqualität überwachen und entscheiden, ob Maßnahmen getroffen werden müssen“, erklärt Michael Hirsch.

Damit hat Profiroll das geschafft, worauf andere Unternehmen noch hinarbeiten: Ein ganzheitliches, passgenaues System zur Überwachung der kompletten Fertigung. Über die ERP- und Produktionssysteme werden alle Eingaben von Maschinenbedienern zusammengeführt. Das wiederum eröffnet völlig neue Möglichkeiten hinsichtlich der Auswertung und des Controllings von Produktivität und Produktqualität.

Neue Projekte

Derzeit arbeitet das Team um Michael Hirsch an der Optimierung von Bedienerabläufen. Ihr Ziel ist es, Anwendungen zu implementieren, die den Maschinenbedienern ihre Arbeit mittels automatisch bereitgestellter Daten erleichtern. So soll es beispielsweise möglich sein, Arbeitspläne und Zeichnungen in einem System abzubilden sowie den Arbeitsvorrat vorsortiert mitanzuzeigen.

Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist die sinnvolle Strukturierung von Einsatzzeiten, so Michael Hirsch. „Unsere Mitarbeiter sind unsere größte und wertvollste Ressource. Wir wollen den Personalaufwand in den weniger beliebten Nacht- und Wochenendschichten minimieren, so dass die Arbeits- und Lebensqualität der Mitarbeiter weiter steigt. Natürlich alles, ohne an Produktqualität einzubüßen.“

Zum Projekt

Profirolls Meilensteine auf dem Weg zum passgenauen System

Gemeinsam mit dem IoT-Spezialisten Isax realisierte der Werkzeugbauer sein Ziel in 8 Schritten:

  • Entwicklung einer Lösungsidee und eines Umsetzungs- und Designkonzeptes
  • Einführung der Integrationsplattform ThingWorx als nachhaltige Lösungsarchitektur
  • Integration von Standardsoftwaresystemen wie ERP, DMS, QMS, CAD und verschiedenen eigenentwickelten Insellösungen
  • Maschinenanbindung über OPC UA mit neuem Protokollstandard Umati
  • Entwicklung eines Dashboards zur Anzeige von Aufträgen, Maschinen und Kennzahlen
  • Erweiterung des modernen Maschinenterminals durch auftragsbezogene Rüstanweisungen und mögliche Wartungsfenster
  • Realisierung einer modernen Betriebs- und Maschinendatenerfassung über eine Plattform
  • Schulung des Profiroll-Teams zur eigenständigen Pflege und Weiterentwicklung der Applikation auf ThingWorx-Basis

Nutzen

  • Abruf von Informationen rollenspezifisch, aktuell und direkt an der Maschine
  • Mehrmaschinenbedienfaktor mindestens verdoppelt
  • Verfügbarkeit der Mitarbeiter erhöht
  • Bessere Planbarkeit des notwendigen Personals erreicht
  • Fertigungsgemeinkosten gesenkt
  • Rüstzeiten optimiert
  • Planung und Durchführung von Wartungstätigkeiten verbessert
  • Maschinenverfügbarkeit erhöht

* Christin Senftleben ist Marketing Managerin beim IoT-Spezialisten Isax und seit 15 Jahren in der PR-Branche tätig.

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