Produktionsüberwachung

Nutzen für Unternehmen

Wie profitieren Unternehmen von der Produktionsüberwachung?

Anlagenausfälle und Produktionsstillstände sind mit einem finanziellen Schaden für Unternehmen verbunden. Je nach Situation kann dieser sehr hoch ausfallen – z.B. dann, wenn eine Störung länger andauert, kritische Infrastruktur betroffen ist oder wichtige Aufträge nicht rechtzeitig erfüllt werden können. Im zuletzt genannten Fall können sogar noch Vertragsstrafen und Reputationsverluste dazukommen.

Um dem entgegenzuwirken, tätigen Unternehmen Investitionen in die Überwachung ihrer Produktionsprozesse. Die Erfassung relevanter Parameter ermöglicht nicht nur schnelle Reaktionen auf akute Probleme, sondern dient auch der Prävention: Im Idealfall werden Fehlerquellen so früh wie möglich identifiziert und behoben, sodass es gar nicht erst zu einem Ausfall oder womöglich sogar einer Gefährdung für Personen kommt.

Doch die Produktionsüberwachung dient nicht nur dazu, Schaden abzuwenden. Die Kontrolle ausgewählter Statusinformationen, Datenpunkte und Kennzahlen hilft auch dabei, Verbesserungspotenziale zu erkennen. Diese können sehr vielfältig sein und von einer effizienteren Maschinenbelegung bis hin zur Vermeidung unnötiger Arbeitsschritte reichen. Im Folgenden haben wir einige Beispiele aufgelistet:

• Identifikation von Zeitverlusten durch Rüstvorgänge und suboptimale Maschinenbelegung
• Erleichterung der Produktionsplanung durch Zugriff auf (historische) Daten zur Anlagenverfügbarkeit und -leistung
• Erkennung von Materialengpässen
• Minimierung des Ausschusses durch Analyse von Fehlerquellen
• Einsparung von Kapazitäten für die Datenbeschaffung und -organisation
• Schaffung einer Datenbasis für Entscheidungen
• … und viele mehr

Die Produktionsüberwachung gehört zu den wichtigsten Teilaufgaben des Produktionsmanagements. Ein Monitoring der relevanten Produktionsbereiche ist Voraussetzung für eine effektive Produktionsplanung und Produktionssteuerung.

Vorgehensweise

Welche Bereiche einer Produktion können überwacht werden?

In einer modernen Produktionsumgebung fallen riesige Datenmengen an, die für Überwachungszwecke genutzt werden können. Beispiele für häufige Datenquellen sind Maschinensteuerungen und Sensoren, aber auch auf niedrigeren Ebenen angesiedelte Softwaresysteme und Datenbanken.

Die Produktionszeit sowie Zeiten für Rüstvorgänge, Wartungen, Reinigungen o.Ä. werden oft für einzelne Anlagen erfasst. Damit sollen auch Ausfälle und ihre Häufigkeit identifiziert werden – sowohl länger anhaltende Störungen als auch kürzere Stopps. Maschinen liefern u.a. Diagnoseinformationen wie Fehlercodes, die bei der schnellen Lokalisierung von Problemen helfen und im Idealfall umgehend an die zuständigen Teams kommuniziert werden (z.B. über automatisierte Benachrichtigungen).

Auch die Erfassung der Menge und Qualität der produzierten Güter ist ein wichtiger Bestandteil der Produktionsüberwachung. Während die Produktionsmenge in der Regel automatisch erfasst wird, können die Daten zur Qualität eines fertigen Produkts, Zwischenerzeugnisses oder Materials aus automatisierten Prüfungen als auch manuellen Eingaben stammen. Daraus werden wiederum Kennzahlen wie das Produktionsvolumen und die Ausschussrate abgeleitet.

Darüber hinaus erfassen Sensoren und andere Geräte eine Vielzahl an Prozessparametern, die Aufschluss über den ordnungsgemäßen Ablauf der Produktionsabläufe geben und auf (zukünftige) Störungen, Abnutzungen, Sicherheitsrisiken oder Engpässe hinweisen können. Beispiele sind der Füllstand eines Tanks, die Temperatur eines Schmelzofens oder die Drehzahl eines Motors.

Beispiel für die Visualisierung von Temperatur- und Füllstandsdaten in der Produktion

Abhängig von der Art der Produktionsumgebung zählen auch der Energieverbrauch oder bestimmte Umgebungsmessungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit,…) zu den wichtigsten Parametern, die im Rahmen der Produktionsüberwachung rund um die Uhr kontrolliert werden müssen.

Um Daten aus unterschiedlichen Quellen einheitlich zu erfassen und zu verarbeiten, werden in der industriellen Praxis häufig Standardschnittstellen und -protokolle eingesetzt. Von besonderer Bedeutung ist der industrielle Kommunikationsstandard OPC UA, der den Datenaustausch zwischen verschiedenen Maschinen, Geräten und Softwaresystemen standardisiert. Auf unserer Seite zur OPC UA-Datenvisualisierung mit manubes erfahren Sie, wie ausgewählte OPC UA-Datenpunkte in der Cloud aufgezeichnet und visualisiert werden können.

Software

Software für die Produktionsüberwachung

Aufgrund des hohen Stellenwerts der Produktionsüberwachung und der Unterschiedlichkeit der Anforderungen, gibt es eine Vielzahl an Softwaresystemen, die auf verschiedenste Weise am Monitoring einzelner Produktionsbereiche beteiligt sind.

Einige davon sind in unmittelbarer Nähe zu den Produktionsprozessen angesiedelt, während andere für die Aggregation und Visualisierung von Daten auf Unternehmensebene zuständig sind.

Im Folgenden stellen wir einige der wichtigsten und bekanntesten Kategorien von Überwachungssoftware in der Produktion vor.

Manufacturing Execution Systems (MES)

Ein Manufacturing Execution System (MES), teilweise auch als Produktionsleitsystem bezeichnet, ist für die Steuerung und Überwachung von Produktionsprozessen in Echtzeit zuständig.

Zu den wichtigsten Funktionen eines MES gehören das Auftragsmanagement und die Ressourcenplanung, aber auch die Überwachung der Maschinenleistung, Produktqualität und Wartungshistorie. Insbesondere in regulierten Branchen sind auch die Dokumentations- und Nachverfolgungsfunktionen eines MES von hoher Relevanz.

Ein MES sollte in der Lage sein, wichtige Produktionskennzahlen zu erfassen und zu visualisieren, darunter z.B. OEE, Ausschussquote und Durchlaufzeiten.

Das Manufacturing Execution System dient als Schnittstelle zwischen Produktionsprozessen und der übergeordneten Planungsebene. Es erfasst Daten direkt aus Maschinensteuerungen und anderen Geräten oder aus anderen Softwaresystemen wie z.B. SCADA-Systemen und Qualitätssicherungssystemen. 

Enterprise Resource Planning (ERP)

Das Enterprise Resource Planning-System (ERP-System) ist in der klassischen Automatisierungspyramide eine Ebene höher als das MES angesiedelt und integriert verschiedene Geschäftsprozesse. Wie der Name bereits andeutet, steht bei einem ERP-System die Verwaltung der Unternehmensressourcen im Vordergrund. Es unterstützt Kernaufgaben wie Buchhaltung, Beschaffung, Personal- und Lieferkettenmanagement und soll den Informationsfluss zwischen Unternehmensbereichen ermöglichen.

Im Kontext der Produktionsüberwachung bietet das ERP-System eine ganzheitlichere Sicht auf Produktionsprozesse. Neben Kennzahlen aus der Produktion, Anlagen- und Mitarbeiterdaten stehen hier auch Auftragsdaten sowie Daten aus anderen Geschäftsbereichen wie Lagerhaltung, Beschaffung, Vertrieb und Finanzen zur Verfügung.

Damit unterstützt das ERP-System die Planung und Optimierung vorhandener Produktionskapazitäten und sorgt dafür, dass Produktion, Materialbedarf und Auftragslage optimal aufeinander abgestimmt werden. Weiterhin ermöglicht die unternehmensweite Datenintegration eines ERP-Systems die Rückverfolgung von Materialien und Produkten, um Probleme und Fehlerquellen zu identifizieren. Nicht zuletzt gibt ein ERP-System auch Aufschluss über die Produktionskosten.

Cloud-Plattformen

Auch Cloud-Plattformen spielen vielerorts eine wichtige Rolle in der Produktionsüberwachung und können verschiedenste Funktionen erfüllen. Oft werden sie eingesetzt, um Daten verteilter Produktionsstandorte an einem zentralen Ort zusammenzuführen. Dort können Visualisierungen erstellt werden, die Produktionsdaten aller Standorte vereinen oder gegenüberstellen.

Gerade im Kontext der Produktionsüberwachung bietet das Cloud Computing einige zentrale Vorteile. Einer davon ist die Zugänglichkeit und Mobilität: Prinzipiell kann jede Person im Unternehmen überall auf der Welt per Webbrowser auf Produktionsdaten in der Cloud zugreifen – auch auf Mobilgeräten. In der Praxis können Berechtigungen vergeben werden, sodass bestimmte Personengruppen Zugriff auf die für sie relevanten Bereiche erhalten.

Ein weiterer Vorteil ist die Skalierbarkeit. Große Cloud-Provider bieten die Möglichkeit, die in Anspruch genommenen Kapazitäten jederzeit nach oben oder nach unten anzupassen. Das macht es für Unternehmen leichter, weitere Standorte oder Bereiche in die Produktionsüberwachung mit einzubeziehen oder die genutzten Funktionen auf den aktuellen Bedarf abzustimmen.

Unsere Plattform manubes ist ein Beispiel für eine spezialisierte Cloud-Plattform, welche verschiedenste Funktionen im Bereich der Produktionsüberwachung und Produktionssteuerung in einer leistungsfähigen und sicheren Cloud-Umgebung vereint. manubes-Nutzer haben u.a. die Möglichkeit, interaktive Echtzeit-Visualisierungen zu erstellen, die nicht nur einen Einblick in beliebige Produktionsbereiche bieten, sondern auch eine direkte Anbindung an Prozesse beinhalten können.

Weitere Softwareanwendungen in der Produktionsüberwachung

Neben MES und ERP, die üblicherweise eine Vielzahl an Funktionen in einem Produkt vereinen, gibt es zahlreiche  Lösungen, die sich auf einzelne Aufgabenbereiche fokussieren. Diese bieten vor allem den Vorteil eines höheren Spezialisierungsgrads, aber auch eine einfachere Implementierung oder geringere Kosten können Gründe sein, warum Unternehmen sich für solche Lösungen entscheiden. Eine zentrale Herausforderung besteht dagegen darin, diese Softwaresysteme in die Gesamtinfrastruktur zu integrieren.

Beispiele für spezialisiertere Lösungen sind u.a. Qualitätsmanagement-Systeme, welche Daten und Berichte zur Produktqualität dokumentieren oder Softwaresysteme zur Unterstützung von Wartungen. Letztere umfassen z.B. Computerized Maintenance Management Systems (CMMS) und Predictive Maintenance-Systeme, die zur Verwaltung wartungsrelevanter Informationen dienen oder auf Basis verfügbarer Anlagendaten den idealen Wartungszeitpunkt berechnen.

Auch spezialisierte Softwaresysteme, die Lagerbestände oder Energieverbräuche überwachen, Lieferketten koordinieren oder sicherheitsrelevante Informationen verwalten, können in der Produktionsüberwachung zum Einsatz kommen.

Fazit

Fazit zur Produktionsüberwachung

Die Produktionsüberwachung ist für jedes produzierende Unternehmen relevant. Sie kann nicht nur finanziellen Schaden und Gefahrenpotenziale abwenden, sondern bildet auch die Basis für die gezielte Optimierung von Prozessen in der Fertigung.

Zu den am häufigsten überwachten Bereichen gehören der Anlagenstatus, die Produktionsleistung und die Produktqualität. Je nach Produktionsumgebung können zahlreiche andere Parameter von Relevanz sein.

Welche Produktionsbereiche und Parameter in welchem Ausmaß überwacht werden und welche Hilfsmittel dabei zum Einsatz kommen, ist von zahlreichen Faktoren abhängig, darunter Branche, Unternehmensstruktur, Budget und Technologieoffenheit.