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ANT Microstopps (Produktions-, Leistungsüberwachung)

System auf SMD (FMC), FMD, THP, und OTP in einer Tabakfabrik 

 

Die Fabrik befand sich in einer Phase der digitalen Transformation, die die Digitalisierung, die Arbeitsmethodik und die IWS Methodik (Integrated Work System) umfasste. Die Tabakproduktion ist ein Hochgeschwindigkeitsbereich, in dem 10.000 Stück pro Minute produziert werden. Alle Mikrostopps sind also deutlich spürbar und haben einen erheblichen Einfluss auf die Produktionsergebnisse. Die Maschinenverfügbarkeit wird durch eine Vielzahl von Umrüstungen auf Grund von Losen von Stock Keeping Units (SKUs) beeinflusst und alle Umrüstzeiten müssen überwacht und minimiert werden.

Der Maschinenpark der Fabrik ist sehr vielfältig. Er umfasst viele verschiedene Technologien, viele Maschinenlieferanten und viele Maschinenmodelle von den 70er Jahren bis heute.

 

Anforderungen an die Implementierung

Das Werk benötigte eine Lösung für die Datenerfassung in Echtzeit, sowie für eine schnelle und zuverlässige Analyse, die die IWS-Methode unterstützt, die auf zwei Prinzipien beruht: das Streben nach Nullverlusten während des Fertigungsprozesses und die 100%ige Beteiligung der Mitarbeiter.

Ein entscheidendes Ziel der Implementierung war die Minimierung von Ausschuss und Abfall. MTBF (Mean Time Between Failures) sollte erhöht werden und Ausfallzeiten minimiert.

Die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) ist ein Standard zur Messung der Fertigungsproduktivität und setzt sich aus drei Komponenten zusammen: Leistung, Verfügbarkeit und Qualität. Die Steigerung der Leistung beeinflusst die Effektivität der Prozesse.
Hierbei werden alle Faktoren berücksichtigt, die dazu führen, dass der Fertigungsprozess mit weniger als der maximal möglichen Geschwindigkeit läuft

Der Prozess begann mit der Vorbereitung einer Standardisierung für Prozesse in den Fabriken, der Key Performance Indicators (KPIs) und der Anforderungsprofile. Aufgrund der Unternehmensbedingungen muss das System in der Lage sein, die Ursachen von Mikrostopps mit einer Dauer von länger als 5 Sekunden, automatisch zu ermitteln. Hintergrund ist, dass es für Bediener unmöglich ist jeden einzelnen Stopp zu melden – die Stopps, die kürzer als 5 Sekunden sind, werden als Maschinenschwankung behandelt. Ziel war es, durch die Analyse und Reduzierung der häufigsten Ursachen für Mikrostopps schnelle, messbare Erfolge erzielen.

 

Der Umstellungsprozess umfasst in der Regel Aufgaben wie die Identifizierung der Werkzeuge oder Maschinenteile, die ein Produkt für die Produktion benötigt. In der Fabrik sollte die Umrüstzeit überwacht und reduziert werden, um z. B. mehr Zeit für andere Prozesse zur Verfügung zu haben. Dies kann besonders für Unternehmen sinnvoll sein, die eine breite Palette von Produkten herstellen. Hohe Umrüstzeit bedeuten Unmengen an Zeitverlusten! Die Beachtung der Umrüstzeit ist für jede Produktionsstätte wichtig, da eine Reduzierung letzten Endes zu Geldeinsparungen führt und mehr Produkte in der vorgegebenen Zeit produziert werden können.

 

Vertreter des Unternehmens wünschten sich eine aktive Unterstützung der Bediener durch das Operator Panel mit einer Aufgabenliste und einer Fortschrittsverfolgung, sowie die Minimierung des Zeitaufwands für die Datenerfassung und doppelte Berichterstattung. Darüber hinaus sollte die digitale Dokumentation der aktuellen Stopps und Probleme an der Produktionslinie angezeigt und die Bediener an regelmäßige Aktivitäten wie Schmieren, Reinigen und Prüfen erinnert werden. Außerdem sollte das neue System in das lokale Manufacturing Execution System (MES) integriert und in der Fabrikumgebung platziert werden.

 

Von ANT implementierte Lösungen

Das Management der Fabrik entschied sich für die Einführung des ANT Microstops Systems. Einer der wichtigsten Punkte des gesamten Projekts war die Vorbereitung des Konzepts für die Datenerfassung an den Maschinen. Hier sind einige der verwendeten Methoden:

 

  • Datenbankverbindung – ermöglicht es der Client-Software mit der Datenbank-Server-Software zu kommunizieren, unabhängig davon, ob sie sich auf demselben Rechner befindet oder nicht
  • Webservices – ein Softwaresystem, das die Interaktion von Maschine zu Maschine über ein Netzwerk unterstützt
  • TwinCAT ADS – eine Zusammenstellung von Funktionsgruppen zur Steuerung und Regelung von Achsen oder von synchronisierten Achsgruppen
  • SIEMENS TCP – ein verbindungsorientiertes Kommunikationsprotokoll, das den Austausch von Nachrichten zwischen Computergeräten in einem Netzwerk ermöglicht
  • OPC UA/DA – Standard für den sicheren und zuverlässigen Austausch von Daten
  • Filesharing – Gemeinsame Zugänge zu digitalen Informationen oder Ressourcen

 

ANT Solutions führte in den Linien die Überwachung der Betriebszeit mit automatischer Meldung von Produktion, Fehlstopps, Stillstandzeiten, Ausschuss, sowie die Überwachung von Maschinenbetrieb und Umrüstungen ein. Zur besseren Kommunikation mit den Bedienern wurden Touchpanels installiert. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, KPIs aus unterschiedlichen Ausgangspunkten zu berechnen, zum Beispiel nach Schicht, Tag, Woche, Maschine, Bereich usw.

Die Fabrik wurde mit einer Pareto-Leistungsanalyse ausgestattet, einem speziellen Balkendiagramm das Kategorien in absteigender Reihenfolge anzeigt und einem Liniendiagramm das die kumulierte Menge darstellt. Das Diagramm vermittelt auf effektive Weise die Kriterien, die am meisten zum Gesamtbetrag beitragen. Pareto-Diagramme sind hilfreich um die häufigsten Arten von Mikrostopps zu finden und diese zu priorisieren um die größte Gesamtverbesserung zu erzielen.

 

Ein weiteres Anliegen in diesem Unternehmen war es, eine digitale Dokumentation einzuführen. Die Funktionsweise besteht darin, dass das System erkennt warum eine bestimmte Maschine gestoppt wurde. Es kann direkt eine entsprechende Dokumentation anzeigt werden, um das Problem so schnell wie möglich zu lösen.

 

Geschäftsvorteile und weitere Schritte

Die Einführung des Microstops-Systems von ANT Solutions bringt viele Vorteile für das Unternehmen mit sich. Die Zahlen überzeugen.  Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Gesamtanlageneffektivität um 20 % gestiegen ist, MTBF um 115 %, und die Zeitersparnis bei der Berichterstattung und Analyse um 80 % verbessert wurde. Darüber hinaus lassen sich durch die Implementierung die häufigsten Ursachen von Verfügbarkeits- und Leistungsproblemen leicht ermitteln und der Indikator für die mittlere Reparaturzeit (MTTR) senken.

In der Fabrik können viele der Ausfälle schnell von den Bedienern selbst behoben werden, sodass sie die Kontinuität der Produktion nicht wesentlich beeinträchtigen. Auch die anonyme Wartung wurde eingeführt, bei der die Bediener geschult werden die Maschine durch vorbeugende Maßnahmen selbst zu warten, was sowohl viel Zeit als auch Ressourcen spart.