MES-Software

Energiemanagement in der Fertigung

Dass mit Energie nicht nur Maschinen betrieben werden, sondern auch die Fertigung optimiert werden kann, stellt der Kunststoffverarbeiter und Automobilzulieferer Ruch Novaplast unter Beweis. Unterstützt wird das Unternehmen hierbei durch das integrierte Manufacturing Execution System (MES) Hydra.

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

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 (beispielsweise Kühlen) bis das fertige Formteil schließlich mittels Auswerfen, Druckluft oder Handlingsystemen aus der Kavität entformt wird.

Anzeige

MES ganz durchgängig
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 anschließend 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. 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 durch ein integriertes 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 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 (Overall Equipment Effectiveness) signifikant verbessern. Das entspricht einem Einsparpotenzial im hohen sechsstelligen Eurobereich. Damit hat sich die Investition in Hydra bereits nach kurzer Zeit um ein Vielfaches amortisiert.“

Quantensprung Energiemanagement
Ein Quantensprung im wahrsten Sinne des Wortes – also ein minimaler Sprung mit enormen Auswirkungen – war die Erweiterung der bestehenden MES-Installation um das Modul Energiemanagement. Wie bereits erwähnt, braucht Ruch Novaplast in der Produktion sowohl Druckluft als auch Dampf. Druckluft wird mit einem Kompressor erzeugt, der elektrische Energie verbraucht. Für die Dampferzeugung wird Wasser mittels eines Gasbrenners erhitzt. Der Verbrauch von Dampf und Druckluft variiert je nach Form und zu fertigendem Artikel. In Summe ergeben die Energiekosten bis zu15 Prozent aller Ausgaben.

Vor diesem Hintergrund liegt es nahe, den Energieverbrauch zu erfassen und bestmöglich zu optimieren. Das Hydra-Energiemanagement leistet hierbei mit zahlreichen Auswertungen und Kennzahlen gute Dienste, kann aber noch mehr.

Einfache Erfassung
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 einfachen Schnittstellenbausteinen, die an jeder Maschine den Verbrauch von Dampf in Kilogramm und von Druckluft in Kubikmeter erfassen. 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 sichtbar (massiver Dampfaustritt), sondern wird auch im MES-System erfasst, so dass zeitnah eine Instandhaltung angestoßen werden kann.

Vergleiche und Optimierungen
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 ziehen, an welcher Maschine ein bestimmter Artikel am effizientesten gefertigt wird, und wann es sich lohnt, eine Maschine abzuschalten. Insbesondere der Energieverbrauch im Standby einer Maschine 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 beziehungsweise in Standby-Zeiten macht Maschinen miteinander vergleichbar. Aber 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 gewonnene Transparenz steigert einerseits das Bewusstsein der Mitarbeiter für die eigene Arbeit und sorgt andererseits 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 viele Unternehmen nicht nur eine notwendige und 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 (Geld sparen), ökologisch (Umwelt schonen) und organisatorisch (effiziente Prozesse). -sg-

MPDV, Mosbach, Tel. 06261/9209-0, www.mpdv.de

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

MES

Die richtigen Daten in die Cloud

Das neue trendige „SaaS-Konzept“ (Software as a Service) ist ein kundenorientiertes Prinzip. Die Software liegt bei einem externen Dienstleister und der Kunde bezieht lediglich den Service der Dienstleistung, ohne sich um Hardware Gedanken machen zu...

mehr...
Anzeige