Konnektivität und Transparenz in der Fertigung durch Digitalisierung
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Kunde
Belden arbeitet mit Kunden aus verschiedenen Märkten zusammen, vom Gesundheitswesen bis zur industriellen Fertigung, um sie bei der Modernisierung ihrer unternehmenskritischen Infrastruktur zu unterstützen. Belden unterstützt Kunden bei der Lösung ihrer größten Herausforderungen und hat es sich zur Aufgabe gemacht, seine eigenen Anlagen und Abläufe digital zu transformieren.
Zu den weltweiten Produktionsstätten von Belden gehört ein hundert Jahre altes Werk in Neckartenzlingen, Deutschland, in dem Steckverbinder und switches für robuste, zuverlässige industrielle Netzwerke hergestellt werden.
Die Herausforderung
Im Werk Neckartenzlingen fehlte es an Transparenz und Automatisierung in kritischen Produktionsbereichen. Viele der Maschinen, darunter Montagestationen sowie Stanz- und Falzgeräte, erforderten manuelle Eingriffe, was die Produktivität beeinträchtigte und die Kosten und den Arbeitsaufwand erhöhte.
Die mangelnde Transparenz erschwerte die Überwachung und Verbesserung von Qualität, Leistung und Verfügbarkeit, da zu viel Zeit für die Fehlerbehebung aufgewendet wurde.
In täglichen Besprechungen in der Fertigung diskutierten Bediener und Experten mögliche Ursachen für Produktionsprobleme, aber der Prozess war subjektiv und basierte auf visueller Beobachtung. Sie waren nicht in der Lage, Probleme systematisch zu lösen; Sie überprüften die Probleme mit den Maschinen manuell. Stattdessen wünschte sich das Team Zugriff auf Echtzeitdaten von Maschinen und Sensoren, um die Leistung kontinuierlich überwachen und überprüfen zu können, ob Gegenmaßnahmen funktionieren.
Den Mitarbeitern fehlte es auch an einem ausgeprägten Verständnis für die Produktionsleistung. Infolgedessen war es nicht einfach, Ziele für Verbesserungen zu definieren. Sie waren sich nicht sicher, ob sie die richtigen Daten sammelten, um die Gesamtanlageneffektivität (OEE) genau zu berechnen, und eine unzureichende Datenqualität führte zu falschen Annahmen, die zu wiederkehrenden Problemen und längeren Ausfallzeiten führten. "Wenn zum Beispiel für eine Maschine keine Aufträge geplant sind, dann sollte sich deren Ausfall nicht negativ auf die OEE auswirken", gibt Werksleiter Tobias Braunwarth zu bedenken. "Wir wollen qualitativ hochwertige Daten, die unsere Entscheidungen darüber unterstützen, wie wir unsere operative Leistung kontinuierlich verbessern können."
Und sie konnten nicht schnell reagieren, wenn Probleme mit der Ausrüstung auftraten. Infolgedessen kam es häufiger zu Ausfallzeiten, als dem Team lieb war, was wertvolle Zeit und Geld kostete.
"Wenn eine Maschine ausfiel, mussten wir die Zahlen manuell ausführen und in die Vergangenheit schauen", erklärt Braunwarth. „Wir haben uns die Papiere angesehen, auf denen wir die Maschinenleistung von Hand stündlich notiert haben. Wir konnten selten proaktive Maßnahmen ergreifen und konnten meistens nur reagieren. Wenn es Probleme mit der Produktion gab, waren wir immer im Rückstand.“
Entdeckung
Das Produktionsteam in Neckartenzlingen ist immer auf der Suche nach Möglichkeiten, die Abläufe kontinuierlich zu verbessern. Sie wussten von der digitalen Transformation, die in anderen Belden-Werken wie den USA und Kanada stattfindet, und wollten etwas Ähnliches tun.
Das Team griff auf seine eigenen internen Ressourcen und Fähigkeiten zurück und griff auf die Customer Innovation Centers (CICs) von Belden zurück. Diese Hubs sind Orte der gemeinsamen Innovation, an denen Belden eng mit Kunden zusammenarbeitet, um Lösungen für die digitale Transformation zu entwickeln, zu testen und zu validieren. Anstatt jedoch mit einem externen Kunden zusammenzuarbeiten, löste das CIC-Team dieses Mal Probleme im eigenen Unternehmen.
Das CIC-Team begann seine Arbeit mit einem Gemba Walk, bei dem es mit Mitgliedern des Produktionsteams die Fabrikhalle erkundete, um:
- Identifizieren von Schwachstellen
- Aktuelle Abläufe und Prozesse verstehen
- Dokumentieren Sie vorhandene Anlagen und Geräte
- Lokalisieren Sie Herausforderungen in der Produktion
Es gab viel Raum für Verbesserungen. Während die Anlage davon ausging, dass ihre Anlagen mit 75 % OEE liefen, stellte das CIC fest, dass 60 % eine genauere Zahl waren.
Als Nächstes folgte eine Bewertung des digitalen Reifegrads, um die aktuellen Automatisierungsstrategien und Verbesserungsmöglichkeiten zu bewerten.
Die Ergebnisse des Gemba Walks und der Bewertung wurden in einem Bericht festgehalten, zusammen mit einer Analyse möglicher Lösungen zur Verbesserung der digitalen Transformation. Der Bericht skizzierte die manuelle Arbeit und Dokumentation, die in der gesamten Anlage stattfand, sowie blinde Flecken, die die Verfolgung kritischer KPIs wie pünktliche Lieferung und Arbeitsproduktivität verhinderten. Es wurde auch festgestellt, dass es keine Verbindungstechnik gab, einschließlich veralteter Maschinen, denen Ethernet-Schnittstellen fehlten und die Automatisierung ins Stocken geriet.
Darüber hinaus fungierte der Bericht als Roadmap, die genau erklärt, wo und wie mit Verbesserungen begonnen werden kann, und die jeden Schritt im digitalen Transformationsprozess skizziert.
"Wir stellten fest, dass sie sich überhaupt nicht auf Daten verlassen konnten", sagt Julien Auger, CIC Digital Automation Consultant Manager. "Stattdessen mussten sie sich auf Gedanken oder Gefühle verlassen."
Im Validierungslabor und im Proof-of-Concept-Labor des CIC wurden Simulationen durchgeführt, um die Entwürfe zu validieren und zu überprüfen, ob die Lösungen in der Anlage wie geplant funktionieren würden, bevor sie in einer Fabrikhalle eingeführt wurden.
Die Lösung
Um die Transparenz und Datenanalyse zu verbessern, konzipierte und implementierte das CIC eine robuste Netzwerkarchitektur für das Werk in Neckartenzlingen, einschließlich eines robusten OT-Backbones und einer zentralen Datendrehscheibe für Verwaltung und Visualisierung, die von einem Drittanbieter unterstützt wird.
Um eine Netzwerkverbindung zu jeder der Maschinen herzustellen, kombinierte das CIC verschiedene Funktionen aus der Lösungslandschaft von Belden und integrierte robuste und robuste Hardware mit maßgeschneiderter Software, um eine umfassende Netzwerkkonnektivität zu schaffen.
Der nächste Schritt bestand darin, die Interoperabilität zu verbessern, indem die Daten jeder Maschine unabhängig von Protokollen miteinander verbunden wurden. Dazu gehörte die Übersetzung der seriellen Kommunikation in die Ethernet-Kommunikation und die Übertragung der Daten an einen zentralen Ort, der als einzige Quelle der Wahrheit fungiert. Da jede Maschine ihre eigene Architektur hat, verfolgte das CIC-Team bei jedem Gerät einen einzigartigen Ansatz.
Schließlich hat das CIC-Team Sicherheit und Redundanz in das Netzwerk integriert, um die Erfassung, Übertragung, Orchestrierung und Verwaltung von Daten zu unterstützen, selbst wenn ein Teil des Netzwerks ausgefallen ist.
"Viele Kunden in verschiedenen Industriemärkten stehen vor den gleichen Problemen wie das Belden-Werk in Neckartenzlingen", sagt Harun Ilhan, CIC Solution Consultant. "Was wir hier getan haben, ist etwas, das wir für jeden Kunden tun können, um ihm zu helfen, eine vollständige Transparenz zu erreichen und einen vollständigen Überblick über seine Anlage zu erhalten."
Die Ergebnisse
Dank dieser Transformation prognostiziert das Produktionsteam bis zum Jahresende zweistellige OEE-Verbesserungen. Sie erwarten auch Verbesserungen bei anderen KPIs, einschließlich pünktlicher Lieferung, Qualität, Kundenzufriedenheit sowie Arbeitsproduktivität und -zufriedenheit.
Emir Baydur, Produktionsleiter, hat in seinem Team ein erwachtes Interesse an der Digitalisierung festgestellt. Mit Displays, die in der gesamten Anlage angebracht sind, können die Mitarbeiter die Betriebszeit und Leistung in Echtzeit sehen und häufig Fragen zu Verbesserungen stellen.
Wenn sich das Betriebsteam trifft, um die täglichen Maschinendaten durchzugehen, wissen sie genau, wie die Geräte funktionieren und wie sich dies auf die Produktionsmengen auswirkt. Durch die Sichtbarmachung von Schwachstellen können korrigierende Entscheidungen getroffen werden, um die Maschinenleistung zu verbessern. Die Mitarbeiter verstehen die Ursachen von Betriebsproblemen und wissen, wie sie darauf reagieren können, was zu einer Verbesserung der Betriebszeit und Wartung geführt hat. Auch die interne Kommunikation hat sich verbessert, da das Team nun die Produktion anhand von Daten besprechen kann, die jeder versteht und denen jeder vertraut.
"Auch ein Großteil der administrativen Arbeit ist weggefallen", sagt Baydur. "Wir haben Dinge aufgeschrieben und so viele Notizen gemacht, und diese Änderung hat den Bedienern jeden Tag zwischen 15 und 20 Minuten oder 3 % bis 4 % einer Acht-Stunden-Schicht gespart, nur um sich auf die täglichen Besprechungen vorzubereiten."
Nachdem das Team die Auswirkungen der Transparenz auf den Betrieb gesehen hat, bereitet es sich darauf vor, noch mehr Arten von Daten zu erfassen, um Einblicke in und deren Verbesserung zu ermöglichen.
"Es ist wie eine unendliche Geschichte", sagt Auger. "Das Team kann sich ständig verbessern, ebenso wie sein Netzwerk. Sie können neue Funktionen hinzufügen, neue Geräte hinzufügen und mehr Daten hinzufügen, wenn sich ihre Anforderungen ändern und sich die Kundenanforderungen ändern. Jetzt sind sie in der Lage, alles zu verbessern."