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Dank Maschinendaten keinen Stillstand mehr verpassen

Julius Scheuber

Julius Scheuber

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12.04.2023

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Minuten Lesezeit

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Die Anlage steht und produziert nichts außer Kosten und zwingt damit den OEE in die Knie. Solche Stillstände sind die offensichtlichsten Verluste in der Fertigung. Zumindest dann, wenn man direkt vor der Anlage steht.

Doch haben Sie schonmal versucht, die Stillstände Ihrer Fertigung systematisch und über einen längeren Zeitraum zu überwachen und zu analysieren? 

Sobald man mit den Daten arbeitet, merkt man schnell, dass die Stillstandszeiten und deren Gründe oft verfälscht sind. Dies wiederum führt dazu, dass die Identifikation von Ursachen und die Ableitung von Maßnahmen schwer bis unmöglich wird.

Daher beleuchten wir heute, wie Stillstände akkurat und systematisch erfasst werden können und stellen bewährte Verfahren für die Analyse und Minimierung von Stillständen vor.

Übersicht der OEE-Reihe:

  1. Wie der OEE Nachhaltigkeit treibt und Ihre Ressourcen schont

  2. OEE manuell erfassen - das ist wie Dart spielen im Dunkeln

  3. Mithilfe der 6 Big Losses die größten Optimierungshebel für den Shopfloor finden

  4. Dank Maschinendaten keinen Stillstand mehr verpassen

  5. Leistungsverluste: Warum fertigt die Maschine nicht immer mit der maximalen Geschwindigkeit?

  6. Effektive Ausschusserfassung in der Produktion: Wie Sie Schrott reduzieren und Kosten sparen

  7. Wie kann Digitalisierung auf dem Shopfloor erfolgreich umgesetzt werden?

  8. ROI-Berechnung für den OEE

Die wirklichen Kosten eines Maschinenstillstands

Was sind die wirklichen Kosten eines Stillstands? Bei einem Stillstand geht nicht nur die produktive Zeit verloren, in welcher die eine Anlage bzw. Maschine steht. Hinzu kommen Kosten durch:

  • Produktionsausfälle in vor- bzw. nachgelagerten Prozessen

  • Ausschussproduktion durch erneutes Einfahren 

  • Überstundenlöhne für Zusatzschichten, um den Zeitplan einzuhalten

  • Erhöhtes Unfallrisiko durch Stress und Hektik während und direkt nach einem Stillstand

Wenn man diese Faktoren ebenfalls beachtet, dann sind die realen Kosten für einen Maschinenstillstand deutlich größer als häufig angenommen.

Doch wie kann man die Stillstände nun systematisch senken? Zunächst muss man die Stillstände akkurat erfassen, um so den Status-Quo und die Optimierungshebel zu verstehen.

Wie Stillstände akkurat und systematisch erfassen?

Grundsätzlich gibt es zwei Methoden, um Stillstände zu erfassen: manuell über Aufschriebe oder händische Buchungen in Systeme oder automatisiert, basierend auf Maschinendaten in Kombination mit Stillstandskriterien (diese Stillstandskriterien werden weiter unten näher erklärt).

Bei der Manuellen Erfassung sind die folgenden drei Arten der Implementierung am häufigsten verbreitet:

  • Stift- und papierbasierte Stillstandsprotokolle oder Schichtübergabeprotokolle

  • Externe, eingekaufte MES-/BDE-Systeme

  • Intern selbst gebaute Buchungssysteme

Bei der Automatischen Erfassung sehen wir zwei Arten der Implementierung:

  • Eingekaufte Shopfloor Analytics/OEE Software wie die von ENLYZE

  • Selbstgebaute Lösungen basierend auf unterschiedlichen Technologiebausteinen

In einigen Wochen erscheint ein Blog-Post, in welchem wir auf die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Implementierungsarten eingehen. Wir verlinken ihn dann gerne an dieser Stelle.

Vorteile einer automatischen Stillstandserfassung

Im zweiten Artikel unserer OEE-Reihe sind wir schon im Detail auf die Vorteile einer automatischen Datenerfassung eingegangen. Bei der Datenerfassung sollte immer die Datenqualität im Fokus stehen. Je höher die Datenqualität, desto aussagekräftiger sind die späteren Erkenntnisse und desto besser lassen sich die Daten für spätere AI- oder Machine-Learning-Ansätze - Stichwort Predictive Maintenance - nutzen. 

Die manuelle Datenerfassung hingegen ist höchst fehleranfällig und erfüllt daher nicht die Anforderungen an die Datenqualität. Das gilt sowohl für Stillstandsprotokolle mit Stift und Papier als auch digitale Buchungen in einem MES- oder ERP-System. Beide Prozesse haben gemein, dass der Faktor Mensch durch seine Buchungen oder Aufschriebe eine ungenaue Datengrundlage verursacht.

Ein weiterer Vorteil der automatischen Erfassung ist die Entlastung der Werker, da aufwändige manuelle Buchungen großteils entfallen und somit zum Zeitpunkt des Stillstands mit voller Konzentration an der Problembehebung gearbeitet werden kann. 

Welche Informationen müssen im Falle eines Stillstands erfasst werden?

Die folgenden Datenpunkte konnten wir, basierend auf unserer Erfahrung der letzten Jahre, als relevant identifizieren. Diese sollten für jeden Stillstand aufgenommen werden, um darauf aufbauende Analysen zu ermöglichen:

  • Beginn des Stillstands (Datum und Uhrzeit)

  • Ende des Stillstands bzw. Dauer des Stillstands

  • Gefertigtes Produkt

  • Maschinenführer, bei welchem der Stillstand aufgetreten ist

  • Grund für den Stillstand

  • Schicht (Optional; dies kann auch über den Zeitstempel ermittelt werden)

  • Zusätzliche Beschreibung, z. B. Kommentare zu den ergriffenen Maßnahmen (Optional)

  • Ort: z.B. Maschine, Linie, Teil der Linie (Optional)

Für einen Stillstand muss somit einiges an Informationen zusammengetragen werden. Viele dieser Informationen können jedoch mithilfe von digitalen Systemen und Maschinendaten automatisiert erfasst werden.

Wie funktioniert eine automatische Stillstandserfassung?

Für die Erkennung von Stillständen wird typischerweise der Leistungsparameter der Anlage/Maschine in Kombination mit einem Stillstandskriterium genutzt. Im einfachsten Fall handelt es sich bei letzterem um einen Grenzwert, in komplexeren Fällen werden unterschiedliche Prozessparameter vereint. Wir konzentrieren uns in diesem Blogartikel auf den einfachen Fall.

 Sobald die Leistung unter einen vorher festgelegten Grenzwert fällt, wird der Start des Stillstands erkannt. Sobald die Leistung wieder über den Grenzwert steigt, wird das Ende des Stillstands verbucht. Der Mechanismus ist in der folgenden Grafik veranschaulicht. Die roten Bereiche markieren einen Stillstand, in den grünen Bereichen wird normal produziert.

Im Vergleich dazu führen manuelle Stillstandsbuchungen dazu, dass Stillstände nicht korrekt dokumentiert werden. Das wird in folgenden Bild exemplarisch dargestellt:

Die typischen Probleme der manuellen Erfassung sind:

  • Start- und Endzeit der Buchungen sind falsch

  • Die gebuchte Dauer des Stillstands stimmt nicht mit der realen Dauer überein

  • Insbesondere kürzere Stillstände werden oft überhaupt nicht erfasst

Welche Datenpunkte können automatisiert erfasst werden?

Folgende Datenpunkte können wir bei ENLYZE automatisiert erfassen:

  • Beginns des Stillstands (Datum und Uhrzeit)

  • Ende bzw. Dauer des Stillstands

  • Schicht (Wird über den Zeitstempel automatisiert hinterlegt)

  • Gefertigtes Produkt (Aus der Auftragsbuchung des MES/ERP Systems)

  • Maschinenführer, bei welchem der Stillstand aufgetreten ist

Diese beiden Datenpunkte müssen manuell vom Werker gebucht werden:

  • Stillstandsgrund (idealerweise aus einer Liste von standardisierten Stillstandsgründen)

  • Ort (Maschine, Linie, Teil der Linie) (Optional bei großen Anlagen)

Der Vorteil der automatischen Erfassung besteht darin, dass der Stillstand als solcher akkurat erfasst wird und nur der weitere Kontext durch eine manuelle Buchung erfolgt. Die Buchung des Kontext kann auch ohne Probleme im Nachgang erfolgen, ohne dass wertvolle Informationen verloren gehen.

Aufbau eines Stillstandskatalogs

Wir empfehlen jedem Betrieb, egal ob die Stillstände automatisiert oder manuell erfasst werden, mit einem standardisierten Stillstandskatalog zu arbeiten. Hierbei wird statt einem Freitextfeld eine Liste an Stillstandsgründen, eingeteilt in unterschiedliche Kategorien, bereitgestellt, aus welchem im Falle eines Stillstands ausgewählt werden muss.

Nur im Ausnahmefall, wenn es keinen passenden Grund aus dem Katalog für den aufgetretenen Stillstand gibt, kann über ein Textfeld der Stillstand separat beschrieben werden. Diese Struktur schafft eine stabile Grundlage für spätere Analysen.

Die Struktur

Eine bewährte Struktur für die Stillstandserfassung sieht wie folgt aus:

Die Kategorien sind dabei die Verlustkategorien der Verfügbarkeit: “Ungeplante Stillstände”, “Geplante Stillstände” und “Keine Produktion geplant”. Die Unterscheidung in diese Kategorien ist notwendig, um in der späteren Analyse Stillstände filtern zu können und um schnell Problembereiche zu identifizieren. Denn eine Übersicht über die Stillstandsverteilung der einzelnen Kategorien gibt einen schnellen Aufschluss darüber, auf welchen Bereich sich die Maßnahmen konzentrieren sollten:

Ein Paar Faustregeln für die einzelnen Stillstandskategorien: 

Falls es einen großen Anteil von Stillständen der Kategorie “Keine Produktion geplant” gibt, dann können die Probleme nicht in der Fertigung behoben werden. Potenzial kann hier nur gehoben werden, falls die Planung verbessert, mehr Aufträge durch den Vertrieb akquiriert oder durch das Management ein anderes Schichtsystem mit höherer Auslastung eingeführt wird. 

Bei einem großen Anteil von “Geplanten Stillständen” ist eine weitere Analyse der Gründe notwendig. Zwei typische Stellhebel sind hier die Verringerung der Rüstzeiten sowie die Reduktion von vorausschauenden Wartungen. Bei der Optimierung der Rüstvorgänge helfen Ansätze wie SMED. Gibt es hingegen zu viele vorausschauende Wartungsmaßnahmen, können diese unter Beobachtung der Entwicklung der ungeplanten Stillstände aufgrund von technischen Defekten kontinuierlich verringert werden. 

Liegen viele “Ungeplante Stillstände” vor, könnten entweder mehr vorbeugenden Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden, um die Anzahl ungeplanter technischer Defekte zu reduzieren, oder das Personal besser geschult werden, damit es zu weniger prozessbedingten Abschaltungen kommt. 

Die Nutzung von Kategorien hilft somit, eine grobe Strukturierung der Stillstände vorzugeben und im späteren Analyse-Schritt schneller relevante Maßnahmen abzuleiten. 

Standardisierte Stillstandsgründe

Innerhalb jeder Kategorie werden dann Stillstandsgründe hinterlegt. Falls es viele unterschiedliche Gründe gibt, sollte mit Gruppen gearbeitet werden. Generell gilt: Um eine gute Nutzbarkeit für die Werker zu erreichen, sollten nicht mehr als 6 Gründe innerhalb einer Gruppe existieren. 

Das ist im Folgenden einmal mithilfe des Interfaces der ENLYZE App verdeutlicht. Hier sieht man die Maske, aus welcher man den Stillstandsgrund für einen erfassten Stillstand auswählen kann und so einen akkuraten Stillstand mit einem Klick hinterlegt:

Auch besteht die Möglichkeit, einen anderen, nicht vorhandenen Stillstandsgrund , über die Optionen "Kein passender Grund" anzugeben. Dies kann sowohl bei bisher unbekannten, als auch sehr seltenen Stillständen der Fall sein.

 Wenn wir diesen Punkt mit unseren Kunden ansprechen, entstehen oft Bedenken, dass die Werker immer die Option "Kein passender Grund" auswählen werden, um die korrekte Stillstandserfassung zu umgehen. Hier empfehlen wir den Aufwand für eine Buchung ohne konkreten Grund höher zu gestalten, als für einen vor-ausgewählten Grund. Bei ENLYZE muss daher immer ein Kommentar hinterlegt werden, falls die Option “Kein passender Grund” ausgewählt wird.

Der Aufwand für das Schreiben eines Kommentars ist vergleichsweise höher als das Buchen eines vorgefertigten Grunds. Sowohl die notwendige Flexibilität als auch die korrekte Erfassung bleiben gewahrt. 

Wichtig ist auch eine kontinuierliche Überprüfung des Katalogs und eine Durchsicht aller Buchungen ohne Grund. Falls sich ähnliche Beschreibungen häufen, macht es eventuell Sinn, einen hierfür passenden Stillstandgrund anzulegen. Gleiches gilt für Stillstandsgründe, die nie verwendet werden. Diese sollten aus dem Katalog entfernt werden, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen.

Anpassungen sind immer zu erwarten. Daher sollte darauf geachtet werden, dass das System auch durch das Shopfloorpersonal angepasst werden kann. Bei heutigen Systemen ist dies leider oft nicht der Fall. Anpassungen können da nur mithilfe der IT oder externen Dienstleistern erfolgen. Dadurch werden die Systeme nicht weiterentwickelt und nicht gut angenommen.

Sie wollen einen Stillstandskatalog für Ihren Shopfloor einführen? Dann melden Sie sich gerne bei uns, und wir können Ihnen einen maßgeschneiderten Stillstandskatalog anfertigen.

Ab diesem Zeitpunkt werden Stillstände akkurat erfasst und systematisch benannt. Der nächste Schritt ist nun das Identifizieren von Maßnahmen, um Stillstände zu reduzieren. 

Mit welchen Maßnahmen lassen sich Stillstände reduzieren?

Visibilität auf dem Shop- und Topfloor

Sobald akkurat Stillstandsdaten erfasst werden, sollten diese auf dem Shop- und Topfloor sichtbar gemacht werden. Dieser einfache Schritt hat den "magischen" Effekt, dass sich Ausfallzeiten automatisch reduzieren. 

Der Grund dafür ist, dass ein neues Bewusstsein für Stillstände entsteht. Die Verluste durch Stillstände werden für alle sichtbar, ein innerer Druck zum schnellen Handeln entsteht und jeder wird motiviert, Stillstände zu reduzieren. Zudem ermöglichen Echtzeitinformationen eine schnelle Reaktion auf Stillstände, welche die Stillstandszeiten weiter reduzieren.

Um Visibilität auf dem Shopfloor zu erzeugen, empfehlen wir Gemba Boards auf großen Bildschirmen. Im folgenden ein Beispiel bei unserem Kunden, die DuoPlast AG:

Für mehr Transparenz auf dem Top-Floor empfiehlt sich außerdem eine Übersicht über den Verlauf der Produktion an jeder Anlage, sodass man sich schnell einen Überblick über die Stillstände der letzten 24-48 Stunden machen kann.

Identifizieren von Low Hanging Fruits

Sobald Daten für mehrere Wochen erfasst wurden, können mit Hilfe von Reports und Analysen die häufigsten Stillstände identifiziert werden. Hier empfiehlt es sich, mit Paretoanalysen zu arbeiten. Eine Analyse der Gründe hilft, Maßnahmen zu identifizieren, die einfach und schnell umgesetzt werden können. 

 Hier kommt nochmals der Stillstandskatalog zum Tragen: Da mit Kategorien und standardisierten Stillstandsgründen gearbeitet wurde, können die Stillstände nun einfach gefiltert und gruppiert werden.

 Software-Lösungen wie ENLYZE können hier mit out-of-the-box Analysen und Reports viel Zeit sparen und ermöglichen, diese Erkenntnisse mit allen Stakeholdern direkt zu teilen.

Um eine erfolgreiche Implementierung von Verbesserungsmaßnahmen auf dem Shopfloor zu garantieren, empfehlen wir folgendes Framework:

 In einem Kick-Off Meeting wird der Status Quo mit dem allen Mitarbeitern des Shopfloors geteilt und gemeinsam Maßnahmen bzw. Lösungsansätze für die Top-Stillstände erarbeitet. Wichtig ist, die Mitarbeiter des Shopfloors einzubinden, um Eigenverantwortung und Engagement aufzubauen und alle mitzunehmen. Nur so wird es zu einer Veränderung auf dem Shopfloor kommen.

 Nachdem eine möglich Maßnahme identifiziert wurde, sollte der Fortschritt in einem wöchentlichen Stand-Up (5-10 Minuten) mit dem Shopfloor-Personal geteilt werden. Wichtig ist hierbei eine kontinuierliche Überwachung des Fortschritts und der Erfolge. Auch hier können Lösungen wie ENLYZE weiterhelfen, ohne manuellen Aufwand die richtigen Reports automatisiert zu erstellen. Falls die erhofften Verbesserungseffekte nicht eintreten, können mögliche Gründe und eventuelle Lösungsansätze besprochen werden. Dieses Meeting sollte auch genutzt werden, um allgemeines Feedback vom Shopfloor einzuholen. 

Schnelle Übersicht & Komplexe Analysen

Mit einem System wie ENLYZE sind auch weitaus komplexere Analysen einfach möglich. Beispielsweise die Untersuchung von Schwankungen über denselben Stillstandsgrund, denn es zeigt sich: Wo Schwankungen vorliegen, ist oft auch großes Verbesserungspotenzial verborgen. 

 Schwankt z.B. die Dauer des Rüsten eines gleichen Produkts auf der gleichen Anlage zwischen 20 und 40 Minuten, dann liegt vermutlich ein Optimierungspotenzial von ca. 20 Minuten vor.

In diesen Fällen sollten die Unterschiede zwischen schnellem und langsamen Rüsten genau untersucht und die Erkenntnisse als Best-Practice für alle Shopfloor-Mitarbeiter hinterlegt werden. 

Des Weiteren kann man sich Lean-Methoden wie SMED oder den Total Productive Maintenance (TPM) Ansatz zu Nutze machen und die größten Stellhebel datengetrieben mit ENLYZE herausfinden. 

Digitale Tools wie ENLYZE machen es einfacher, alle relevante Daten zu erfassen, Analysen durchzuführen, Maßnahmen abzuleiten und Erfolge zu kommunizieren. Das hat aber erst dann einen Effekt, wenn die Maßnahme durch das Shopfloor-Personal auch durchgeführt werden. Daher ist es wichtig, alle auf dem Shopfloor mitzunehmen und von den Vorteilen eines solchen Systems zu überzeugen.

Zusammenfassung

Stillstände sind lästig, die Erfassung aufwendig, aber umso wertvoller sind die Erkenntnisse aus einer systematischen Stillstandserfassung. Eine manuelle Erfassung ist fehleranfällig und kann die Anforderungen an die Datenqualität nicht erfüllen. Die Lösung ist eine automatische Erfassung der Stillstände basierend auf Maschinendaten. 

Gerne zeigen wir Ihnen in einer Demo, wie Sie mit wenigen Klicks auch die Stillstände Ihrer Anlage erfassen und von lästig und aufwendig zu schnell und einfach kommen.