8 Methoden um die Produktivität der Fertigung zu steigern

Das verarbeitende Gewerbe macht gerade eine Zeit tiefgreifender Änderungen durch, die von dramatischen, technologiegetriebenen Produktivitätssteigerungen gekennzeichnet sind. In diesem Artikel wollen wir untersuchen, wie Unternehmen heute in der Praxis versuchen, neue Technologien anzuwenden, um ihre Produktivität zu erhöhen und einen Wettbewerbsvorteil ihrer Fertigungslinien herauszuholen.

Software für Fertigungslinien

Zumindest die vergangenen Jahre haben gezeigt, wie wichtig Produktivität und Effektivität für das verarbeitende Gewerbe sind. In einer Welt unterbrochener Lieferketten, zurückgegangener Nachfragen, wirtschaftlicher Unsicherheit und Arbeitskräftemangel auf der einen Seite sehen sich Produzenten auf der anderen Seite einem nie dagewesenen Mangel an unbesetzten Stellen gegenüber und haben gleichzeitig mit Cyber-Bedrohungen zu kämpfen. Zudem müssen sie mehr denn je umweltliche und soziale Aspekte bei gleichzeitig gestiegenem Druck durch Verbraucher, Verbände und Behörden berücksichtigen. Der einzige Ausweg aus dieser Misere für die Hersteller ist laut der Deloitte Wirtschaftsprüfung eine vollständige Umsetzung digitaler Technologien.

Manufacturers looking to capture growth and protect long-term profitability should embrace digital capabilities from corporate functions to the factory floor.

Deloitte.

Zusammenfassend lässt sich also sagen: Wenn es darum geht, wie man die Produktivität in der Fertigungsindustrie verbessern kann, spielt die Software eine entscheidende Rolle. Im Folgenden seien hier ein paar Möglichkeiten aufgezeigt, die Sie selbst für Ihre Fertigungslinie anwenden können.

Rationalisierte Arbeitsabläufe und Automatisierung

Dank moderner Technologien und Software lassen sich Abläufe automatisieren und Arbeiten erleichtern. Am Beispiel einer Montagelinie könnte so eine Verbesserung wie folgt aussehen:

  • Der Arbeiter am Band tippt nicht mehr mühsam den Code jedes einzelnen Bauteils in den Computer ein, sondern die Bauteilcodes werden automatisch über einen Barcodescanner eingelesen oder – noch einfacher – es wird ein RFID-Lesegerät eingesetzt. Noch mehr Automatisierung wäre möglich, indem gleichzeitig ein Zeitstempel mittels eines Indoor-Ortungs-System in Echtzeit generiert wird, damit der Arbeiter am Band nicht monoton immer dieselben Arbeitsschritte machen muss.
  • Automatisches Einrichten von Bestellpositionen, die automatisch nachbestellt werden, sobald der Lagerbestand auf einen bestimmten Mindeststand gesunken ist.
  • Arbeiten, die sich ständig wiederholen, aber dennoch mit hoher Präzision ausgeführt werden müssen, wie Schweißen, Lackieren oder Polieren, werden schon heute von Robotern übernommen. Cobots (kollaborierende Roboter) halten in der Montage mehr und mehr Einzug.

Ein Manufacturing Execution System, kurz MES, in seiner einfachsten Form ist ein Werkzeug, mit der Produktionsfirmen ihre Maschinen, Rohmaterialien und Waren nachverfolgen und überwachen können. Da die MES-Software direkt in die Maschinen und Anlagen in der Fertigung integriert sind, werden die Daten in Echtzeit gesammelt, um so den Fertigungsablauf genau nachverfolgen zu können.

Die an der Fertigungslinie gesammelten Daten sind Grundlage dafür, einen Einblick in die einzelnen Arbeitsgänge in der Fertigung zu erhalten und sich so einen Überblick über die Ressourcennutzung, die Durchlaufzeiten in der Produktion und die jeweiligen Zeitpläne zu verschaffen. So hat man einen jederzeit genau kontrollierten und überwachten Prozess, dessen einzelne Schritte so angelegt sind, dass jedes Produkt genau entsprechend den Vorgaben gefertigt wird.

Ein einfaches Beispiel soll dies verdeutlichen: In einer Maschine sollen drei Teile eingespannt werden. Die Maschine „erwartet“ dann auch genau diese drei Teile und „weiß“ genau, wo diese hinkommen. Die Maschine startet auch nicht eher, als bis wirklich die drei Teile eingelegt sind und – was in der Praxis noch wahrscheinlicher ist – läuft auch erst dann an, wenn alle Teile richtig positioniert sind.

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie die Materialflussplanung Ihre Automatisierungsbemühungen unterstützen kann? Folgen Sie diesem Blogpost: 

Wie Materialflussplanung hilft Logistik, Produktion und Lager zu optimieren

Einbinden aller Mitarbeiter

Stellen Sie sich vor, Ihre Vertriebsabteilung verfügt nicht über derart unternehmenswichtige Informationen, wie Angaben über den aktuellen Lagerbestand, die Bestellhistorie des Kunden oder Vorlaufzeiten für ein Produkt. Ihr Unternehmen könnte dadurch wertvolle Chancen verpassen, Produkte zu verkaufen! Was wir damit sagen wollen: Ihre Mitarbeiter brauchen – um produktiv arbeiten zu können – Zugang zu unternehmenswirtschaftlich wichtigen Informationen und zu denen des gesamten Teams. Es ist ja nicht nur die Fertigungslinie, die regelmäßig bewertet und optimiert werden muss; es müssen auch die Arbeitsprozesse der Mitarbeiter inner- und außerhalb der Fabrik kontinuierlich verbessert werden. In dieser Hinsicht ist ein gut funktionierendes Enterprise-Ressource-Planning-System (ERP) mit Sicherheit ein guter Anfang.

Software für Fertigungslinien - Einbinden aller Mitarbeiter

Im Gegensatz zum MES, das sich auf das Fertigungsmanagement konzentriert, ist eine ERP-Software darauf ausgerichtet, den Wertschöpfungsprozess im Unternehmenszweck rechtzeitig und bedarfsgerecht zu planen, zu steuern und zu verwalten. ERP-Systeme lassen sich für folgende Aufgaben einsetzen:

  • Mit einem ERP haben Sie Zugang zu allen betrieblichen Daten Ihres Unternehmens mit nur einem einzigen System.
  • Zwar sind ERP-Systeme nicht direkt an Maschinen angebunden, aber sie sammeln von ihnen Informationen um abzusichern, dass diese so arbeiten, wie in den hinterlegten Wertschöpfunsprozessen definiert.
  • Warenwirtschaftssysteme geben einen Überblick der Rohmaterialien, um diese entsprechend zuweisen zu können und höchstmögliche Produktivität und Kosteneffizienz zu erreichen. So soll sichergestellt werden, dass alle für die Herstellung der Erzeugnisse und Komponenten erforderlichen Materialien an der richtigen Stelle, zur richtigen Zeit und in der richtigen Menge zur Verfügung stehen.
Denken Sie immer daran: Es sind nicht nur die Daten, die den Unterschied machen. Daten werden erst dann zu Informationen, wenn Ihre Mitarbeiter auf diese auch zugreifen und im Kontext nutzen können.  Mehr zu diesem Thema: 

3D-Visualisierung als Denkwerkzeug im Unternehmen

Mit Business Intelligence und Process Data Mining Daten aus der Fertigung nutzen

Innerhalb der Fertigungsprozesse entstehen Unmengen von Daten, die uns eine große Bandbreite an Erkenntnissen verschafft, wenn man weiß, wo man hinschauen und wonach man suchen muss. Durch die Analyse der in einer digitalisierten Montagelinie generierten Daten lassen sich sowohl neue Möglichkeiten aufdecken als auch Risiken. Eine vorausschauende Analyse kann zum Beispiel bei der Bestandsplanung sowie bei der Verringerung von Abfall und bei Bedarfsprognosen hilfreich sein. Die Herausforderung hier ist nicht unerheblich. Wir sprechen hier von täglich zig, wenn nicht gar mehreren hundert Gigabyte Daten. Und zur Analyse dieser gewaltigen Datenmenge braucht selbst ein erfahrener Experte eine Business-Intelligence (BI)-Software.

  • BI-Tools liefern Informationen zu aktuellen Entwicklungstrends und über die Leistungsfähigkeit in den einzelnen Bereichen, sodass die Hersteller sehen, wo noch Verbesserungspotenzial vorhanden ist.
  • Außerdem können Anbieter durch die gezielte Anwendung von BI-Tools neue Chancen auf dem Markt erkennen, was ihnen wiederum bei der Entscheidungsfindung in Hinblick auf Änderungen in der Produktgestaltung hilft.
  • Mit geschulten Sachverstand und der Erfahrung von Analytikern, kann die Software darauf aufbauend die Daten in Echtzeit kategorisieren und so Ihrem Unternehmen ermöglichen, sich auf die Schaffung tatsächlich greifbarer Werte zu konzentrieren und nicht im Datenmüll zu versinken.

Wie wird dadurch die Produktivität verbessert? Die Datenanalyse für die Fertigung ist der einzige Weg, um gewaltige Datenmengen in nützliche Erkenntnisse zu verwandeln. Sie können ein interaktives Dashboard anlegen, das an der Montagelinie aufgestellt wird oder dynamische Berichte erstellen und diese allen am Prozess Beteiligten zukommen lassen.

Wenn Sie einige Beispiele dafür sehen möchten, wie das digitale Modell Ihres Unternehmens in BI-Projekten verwendet werden kann, lesen Sie diese Blogposts: 

+ Fachhochschule Nordwestschweiz – Process Mining und Materialfluss
+ Materialflussanalyse in zwei Dimensionen
+ Sankey Diagramm – Vorteile für die Layoutplanung

Verbesserung der Instandhaltung und Verringerung der Stillstandszeiten

Selbst in der kleinsten Fertigungslinie gibt es eine Unmenge von beweglichen Teilen und komplexen Geräten, die regelmäßig kontrolliert und gewartet werden müssen. Bei einem unerwarteten Ausfall einer Maschine kommt es zu einem Leistungsabfall innerhalb des gesamten Systems und schlimmstenfalls zu teuren Ausfallzeiten.

Um diesem Albtraum aus dem Weg zu gehen, wird proaktive Instandhaltung durchgeführt. Durch die Kombination von Instandhaltungssoftware und Sensoren bekommt Ihr Team einen umfassenden Überblick über die Leistung jedes einzelnen Anlagegegenstandes in Ihrer Fabrik – bis hin zur untersten Ebene der Bauelemente. Und sobald die Software feststellt, dass mit irgendeinem Bauteil etwas nicht stimmt, kann es ersetzt werden, ehe die gesamte Anlage ausfällt.

Nur, wenn man der eigentlichen Ausfallursache auf den Grund geht (defektes Bauelement, falsche Bedienung, Konstruktionsfehler, fehlerhafte Prüfung, Fehlalarm), versteht man auch den wahren Grund für den Ausfall. Daher sollte der Bericht, der von der automatischen Prüfstation generiert wird, immer noch durch die Rückmeldung vom Arbeiter am Band, der letztendlich das Problem eigentlich gelöst hat, ergänzt werden.

Mittels vorausschauende Instandhaltungsstrategie, bei der Reparaturen durchgeführt werden, bevor die Maschinen und Anlagen stillstehen, ist es möglich Ausfälle im Vergleich zum einem traditionellen reaktiven Instandhaltungsplan um bis zu 75 % zu senken.

Reduzierung von Ausschuss und Verschwendung durch eine bessere Qualitätssicherung

Die Qualitätskontrolle ist wohl eines der größten Hebel bei der Steigerung der Produktivität in der Fertigung. Wenn aber keine durchgängige Qualitätskontrollmaßnahmen über den gesamten Produktionsprozess hinweg durchgeführt werden, kommt es zu großen Verlusten und Verschwendung von Ressourcen. Sämtliche Produkte, die die Fertigungslinie fehlerhaft, schadhaft oder defekt verlassen, erfordern entweder Nacharbeit oder müssen als Verlust verbucht werden, weil das Produkt dann als Abfall abgeschrieben wird.

Software für Fertigungslinien - Optimierung der Qualitätssicherung

Selbst bei Herstellern, die über eine standardisierte Qualitätssicherung verfügen, kann sich herausstellen, dass der Prozess an sich bereits eine Engstelle ist, wenn man sich dort einzig und allein auf eine manuelle Prüfung verlässt. Als eine kostengünstigere, effizientere und genauere Lösung hat sich eine Kombination von Robotern und Qualitätsmanagementsoftware erwiesen. Dies soll nicht heißen, dass der Arbeiter am Band oder an der Maschine gar nicht mehr einzugreifen braucht. Man sollte eins nicht vergessen, und das ist hier wie überall: Automatisierung und Software arbeiten nur dann optimal, wenn sie durch den Menschen mit seinen adaptiven Fähigkeiten intelligent eingesetzt werden.

Sie können alle Ihre Qualitäts- und Instandhaltungsmaßnahmen fördern, indem Sie sie in einen grafischen Zusammenhang zu Ihrem Shopfloor stellen und Ihren Mitarbeitern einen einfachen Zugang dazu ermöglichen. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, warum dies von Vorteil ist, lesen Sie diesen Beitrag: 

Wem im Team nutzt mein Fabrikmodell als Digital Twin?

Steigerung der Effektivität bei der Produktionsplanung

Mitarbeiter können sehr schnell viele Stunden ihres Arbeitstages darin verschwenden, Tabellen und umfangreiche Datensätze nach den Informationen zu durchforsten, die sie zur zeitlichen Planung von Betriebsmitteln, Mitarbeitern und Fertigungsaufträgen benötigen. Durch umsichtige Planung und intelligentes Zeitmanagement können Unternehmensleitung und Bediener die Arbeit aktiv planen und die Effektivität der Produktion durch Visualisierung von Echtzeitproduktionsdaten steigern.

Einer der größten Vorteile bei der Anwendung von Produktionsplanungssoftware (APS) ist die Möglichkeit, Produktionspläne für das gesamte Unternehmen einbinden zu können. Dabei werden alle Abteilungen so miteinander koordiniert, dass das gemeinsame Ziel unter den gegebenen Randbedingungen optimal erreicht wird. Für jeden Aspekt bei der Fertigung und dem Vertrieb eines Produkts wird sofort ein Querverweis generiert, wodurch hunderte von Mannstunden eingespart werden, die man sonst gebraucht hätte, um Pläne anzupassen.

Aufzeigen neuer Möglichkeiten und Aufdecken von Risiken

Simulation ist die Abbildung eines dynamischen Prozesses mittels eines Modells, mit dem man experimentell zu Erkenntnissen gelangt, die dann in der Realität angewandt werden können.

Software für Fertigungslinien

Die vorausschauende Prüfung für das Tagesprogramm einer Anlage liefert Informationen darüber, wieviel Personal und welche Mengen an betrieblichen Ressourcen erforderlich sind, wie lang die Durchlaufzeiten sind und wie hoch die Auslastung der Anlage ist. So kann man zum Beispiel noch vor Beginn der Arbeit unterschiedliche Auftragsabfolgen, Chargengrößen und Auslastungen für die Maschine durchspielen. Durch diese Simulation erhält man wichtige Kennzahlen, mit denen man dann einschätzen kann, ob eine Lösung geeignet ist oder nicht. Eine gute Lösung liegt also schon auf dem Tisch, bevor man überhaupt mit der eigentlichen Produktion begonnen hat.

Wenn man all diese Untersuchungen an einem real existierenden System durchführen würde, würde das unheimlich viel Zeit in Anspruch nehmen und hohe Kosten verursachen. Zudem lassen sich eventuelle Änderungen am System in der Planungsphase unkompliziert durchführen, da man ja ein Simulationsmodell hat und es keinen laufenden Betrieb gibt, der gestört werden könnte.

Doch Vorsicht. Denken Sie stets daran, dass die Entwicklung von Simulationsmodellen und die Durchführung von Simulationsstudien eine Aufgabe ist, die nicht nur die entsprechenden Werkzeuge erfordert, sondern auch das Beschaffen von Rohdaten, das Aufbereiten und Aggregieren dieser Daten und sehr viel Erfahrung im Umgang der spezifischen Simulationsumgebung. Das ist ein Vollzeit-Job, den nicht jedes klein- oder mittelständische Unternehmen mit eigener Kraft stemmen kann.

Wenn Sie mehr über die Vorteile, aber auch die möglichen Stolpersteine beim Einsatz von Simulationssoftware erfahren möchten, lesen Sie unseren Blogbeitrag 

Simulation in der Fertigungsplanung – Fragen und Antworten

Im Voraus planen

Während die meisten der vorgenannten Tools das Unternehmen dazu befähigen, die Fertigungslinien überhaupt zu betreiben, Stillstandszeiten zu vermeiden und auf unbekannte Störungen zu reagieren, tragen sie lediglich dazu bei, die Fertigungslinie innherhalb ihrer zuvor festgelegten Parameter und Grenzen zu betreiben.

90 % der Kosten einer Fertigungslinie werden bereits in der frühen Planungsphase festgelegt: bei der Konzeption und dem Entwurf.

Wenn in diesen Phasen eine Verbesserung vorgenommen wird, reichen die daraus entstehenden Vorteile weit in die Zukunft hinein. Die Zeit, innerhalb der Sie Ihre Produkte auf den Markt bringen, können Sie deutlich verkürzen, indem Sie mögliche Konflikte bereits so früh wie möglich erkennen, und zwar am besten in der Phase der Planung des Fabriklayouts.

Zur Verbesserung der Produktion können Sie die Anordnung, Logistik und Bereitstellung verbessern, um so die Produktionsleistung Ihrer Maschinen und Anlagen zu steigern. Es sollten dabei auch Alternativen zur Raumaufteilung und Anlagengestaltung in einer multidisziplinären Gestaltungsumgebung in Betracht gezogen werden. Nutzen Sie die Kollisionserkennung, um Konflikte und Engstellen zwischen dem Produktionsprozess, der Logistik und der baulichen Struktur zu optimieren. Die Logistikanforderungen und deren Steuerung werden durch das Layout in entscheidender Weise beeinflusst. Gute Fertigungsstrukturen führen im Ergebnis zu leichter steuerbaren Montagelinien.

Software für Fertigungslinien - Im Voraus planen

Durch geeignete Lösungen zur Planung Ihres Fabriklayouts lassen sich auf der Grundlage des digitalen Modells Ihrer Fabrik Berichte erstellen, die Sie über die gesamte Lebensdauer Ihrer Anlage verwenden können. Alle oben genannten Maßnahmen werden dann durch einen digitalen Zwilling Ihrer Fertigungslinie unterstützt, teilweise sogar erst ermöglicht.

Durch ein benutzerfreundliches System mit genau der passenden Funktionalität, verbessern sich die Kommunikation, erhöhen Agilität und Resilienz.

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André Heller

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