Produktivitätssteigerungen im zweistelligen Bereich durch die Digitalisierungslösungen von Belden
Kunde
Als führender globaler Hersteller, der Initiativen zur Datenaufnahme und Digitalisierung auf der ganzen Welt unterstützt, arbeitet dieses Unternehmen eng mit Kunden in einer Vielzahl von Märkten zusammen und beschäftigt mehr als 8.000 Mitarbeiter— von Ingenieuren und Lösungsarchitekten bis hin zu Betriebsexperten und Maschinenbedienern.
Im Rahmen seiner Zielsetzung legt der Hersteller auch Wert auf nachhaltige Betriebsabläufe und verfolgt straffe Prozesse in der Fertigung, um Ausschuss zu vermeiden, ohne Kompromisse bei der Produktleistung oder Produktqualität einzugehen.
Herausforderungen
Verbesserung der Betriebseffizienz und Anlagenkapazität in einem seiner ältesten Werke— und machen Sie den ersten Schritt in Richtung Industrie 4.0— Dieser Hersteller wollte in der Lage sein, Visualisieren Sie Arbeitsabläufe nahezu in Echtzeit Und Sammeln Sie Daten zur Gesamtanlageneffektivität (OEE) um die Maschinenleistung zu analysieren und zu verbessern.
Im Laufe der Jahre war im gesamten Fertigungsprozess ein uneinheitlicher Technologiemix bereitgestellt worden. Das brachte einzigartige Herausforderungen für die Digitalisierung mit sich. Einige Maschinen hatten SPS, andere nicht’ t. Einige SPS waren mit dem Netzwerk verbunden, andere nicht. Siebzig Jahre alte Maschinen arbeiteten neben brandneuen Geräten, und ein Großteil der Anlage’ Den alten Geräten fehlte es gänzlich an Netzwerkkonnektivität. Es gab auch keine Möglichkeit, den Funktionszustand alternder, aber entscheidender Komponenten, wie etwa Motoren, kontinuierlich zu erfassen. Diese Erkenntnisse waren entscheidend, um die Ausfallzeiten der Geräte zu minimieren— insbesondere weil in diesem Werk einige der Hersteller’ s profitabelsten Produktlinien. Überall gab es tote Winkel— aber das waren auch die Chancen.
“Dieses 95 Jahre alte Werk war wie ein Museum für alte Maschinen und Technologien.” erklärt Sylvia Feng, Head of Global Solutions, Teil von Belden’ s Customer Innovation Center.
“Zum Einsatz kamen unterschiedliche SPS-Marken und Industrieprotokolle sowie Maschinen unterschiedlichen Baujahrs und Generationen von Steuerungstechnik. Dies machte die Kommunikation mit allen SPSen und Maschinen zu einer Herausforderung.”
Außerdem kam es in der gesamten Anlage zu Produktionsrückständen und Automatisierungsinseln. Die Maschinen wurden nach Erfahrungswerten betrieben, und Störungen wurden durch Versuch und Irrtum diagnostiziert, weil es keine Daten gab, auf deren Grundlage fundierte Entscheidungen getroffen werden konnten. Wenn langjährige Mitarbeiter sich der Pensionierung nähern, würde der Betrieb der Geräte noch schwieriger werden.
Die Abteilungsleiter wechselten ständig zwischen der Werkshalle und dem Büro, um anhand der Informationen vom Vortag Berichte zu erstellen. Da sie keine Einblicke in die Leistung der Betreiber und der Maschinen in Echtzeit hatten, ließ sich die tatsächliche Leistung der Fertigungslinie nur schwer erkennen bzw. auf welche Maschinen man sich konzentrieren sollte.
Das Wartungsteam hatte außerdem mit einem zeitabhängigen Wartungsplan zu kämpfen und war auch personell unterbesetzt. Das führte dazu, dass die Mitarbeiter kostbare Zeit mit der Wartung selten genutzter Anlagen verbrachten, anstatt die Prioritäten für die Wartungsaufgaben anhand der Maschinenauslastung zu setzen.
Aufgrund der unterschiedlichen in der Werkshalle verwendeten Protokolle und Eingabedaten wäre eine herstellerneutrale Lösung vorteilhaft, um entscheidende Betriebsdaten zu erfassen und zu kontextualisieren, sie in einer einzigen, einheitlichen Datenebene zusammenzuführen und Flexibilität für erweiterte Analysen zu schaffen (vor Ort oder in der Cloud).
Kollaboration und Erkenntnisgewinn
Obwohl die Leistungs- und Kapazitätsziele des Werks klar waren,’ Dem Team fehlte es an der internen Digitalisierungserfahrung und dem nötigen Fachwissen, um ihre Vision auf kostengünstige Weise in die Tat umzusetzen. “Wir wussten, dass wir Hilfe brauchten, um einen automatisierteren Ansatz zum Verständnis unserer Geräte und unserer Fabrikabläufe zu finden.” erklärt die Pflanze’ s Betriebsleiter.
In der Vergangenheit hatte das Werk versucht, die Automatisierungs- und Digitalisierungskapazitäten mit stationären Lösungen zu verbessern. Diese Lösungen entsprachen nicht den Anforderungen an die IT-Infrastruktur, und das Team konnte die Investitionen nicht rechtfertigen.
“Die Lösungen, die wir in der Vergangenheit ausprobiert hatten, waren’ Sie waren nicht so flexibel, wie wir wollten, und sie waren sehr teuer. Wir’ Ich war auch unten ‘ Eigene Lösung’ Track, bei dem wir es von jemandem intern erledigen ließen. Obwohl es kostengünstig war, war es nicht’ nicht so robust oder anspruchsvoll und didn’ nicht alle Dinge liefern, die wir brauchten,” erklärt die Pflanze’ s Betriebsleiter. “Sie versuchen letztendlich, eine Lösung in Ihr Problem zu integrieren, anstatt eine maßgeschneiderte Lösung für Ihre Probleme zu finden.”
Dieses Mal wussten sie, dass sie eine Komplettlösung brauchten, die von einem Expertenteam entwickelt wurde, um ihre einzigartigen Herausforderungen zu bewältigen.— und geben Sie ihnen Einblicke in die optimale Betriebsführung der Anlage.
Der Hersteller wollte keine wertvolle Zeit damit verbringen, eine Stückliste zu erstellen oder Produkte, Software und Dienste auszuwählen, um eine Lösung zusammenzustellen.’ Stattdessen wünschte sich das Unternehmen die Unterstützung eines Experten- und Beraterteams, um gemeinsam mit ihnen:
- die größten Herausforderungen zu ermitteln
- eine individuelle Lösung zu entwerfen und zu präsentieren
- spezifische betriebliche Ziele zu erreichen
- Kosteneffizienz zu gewährleisten
Nachdem das Team von den Data-Engineering-Services des Customer Innovation Center von Belden erfahren hatte, war ihm klar, dass dies die Kollaborationslösung war, nach der es gesucht hatte: eine maßgeschneiderte Digitalisierungsstrategie zur Erreichung seiner spezifischen Betriebsziele und KPIs, entwickelt von Leuten, die über praktische Erfahrung bei der Umwandlung veralteter Anlagen in moderne Produktionsumgebungen verfügen.’
Die Lösung
Experten aus dem Customer Innovation Center von Belden’ Begann mit einem dreistufigen Datentechnikprozess, der mit der Identifizierung der Betriebsziele der Anlage und der Abbildung des aktuellen Betriebszustands der Anlage begann.’’ Der Betriebsleiter führte die Digital Automation Consultants durch die Anlage, um Herausforderungen zu identifizieren und Betreiber, Vorgesetzte, die Zusammenarbeit und aktuell ablaufende Prozesse zu beobachten und einen umfassenden Überblick zu gewinnen.
“Jeder im operativen Geschäft glaubt, er kenne seinen Betrieb sehr gut,—aber die Außenperspektive von jemandem, der seine Abläufe digitalisiert und automatisierte Lösungen in unterschiedlichen Umgebungen gesehen hat, kann eine völlig neue Perspektive eröffnen und Ihnen Dinge zeigen, von denen Sie’nicht einmal wussten, dass Sie sie brauchen. „Es war eine augenöffnende Erfahrung, diese Digitalisierungsexperten in der Halle dabei zu haben“, erklärt der Betriebsleiter des Werks.” ’ “Sie sehen die Dinge anders als vor dem Spaziergang.”
Auf dieser Grundlage sammelten die Digital Automation Consultants von Belden Daten zu den potenziellen Vorteilen einer verbesserten Sichtbarkeit und Wartung, die der Betriebsleiter zur Erstellung eines internen Business Case nutzen konnte.’ Sie halfen dem Werk auch bei der Berechnung der voraussichtlichen Investitionsrendite in Bezug auf Kosten und Wert. Sobald die Führungsebene die überwältigenden Vorteile dieser Umstrukturierung erkannte, wurde das Projekt genehmigt und schnell realisiert.
Basierend auf den Informationen, die sie während der Arbeitsablaufbewertung gesammelt hatten, entwickelte das Team von Belden eine Digitalisierungslösung, um die größten Herausforderungen des Werks zu bewältigen.’’
“„Wir haben diese Blackbox in eine Glasbox verwandelt“, erklärt Feng.” “Auf diese Weise können ihre Bediener und Vorgesetzten sehen, was in der Anlage vor sich geht, und auf der Grundlage von Daten, die nahezu in Echtzeit vorliegen, Prioritäten setzen und Fehler beheben.’”
Durch die Lösung gewinnt das Team die Einblicke, die es für die wirtschaftlichere und effizientere Führung der Anlage benötigt. Sie schafft Transparenz hinsichtlich aller entscheidenden OEE-Kennzahlen zur Gesamtanlageneffektivität (OEE = Overall Equipment Effectiveness), wie Verfügbarkeit, Leistung und Qualität, und stellt diese Informationen von einem zentralen Ort aus abrufbar zur Verfügung. Sie liefert auch die notwendigen Daten, um Betriebsanomalien und Defekte an Geräten zu erkennen, damit sie behoben werden können, ehe es zu Ausfällen kommt.
Die herstellerunabhängige Lösung von Belden’ erfordert keinen Komplettaustausch. Verschiedene Quellen vorhandener OT-Daten wurden von SPS, ERP, historischen Daten, Excel-Tabellen, HMI und CSV-Dateien gesammelt und in ein gemeinsames Format konvertiert, umgewandelt, harmonisiert und kontextbezogen dargestellt. In der gesamten Anlage wurden Sensoren bereitgestellt, um noch nicht vorhandene entscheidende Betriebsdaten zu erfassen und Leistungsfähigkeit, Verfügbarkeit und Zustand der Maschinen zu überwachen, wie etwa Vibration, Temperatur, Bemessungsstrom, Antriebskraft und andere Indikatoren.
Das Team von Belden’ half dem Kunden mithilfe seiner Datentechnikdienste beim Erstellen einer gemeinsamen Datenebene, um die Datenvisualisierung und -analyse zu ermöglichen. Das Team von Belden arbeitete mit verschiedenen Benutzergruppen zusammen, um die Benutzeroberfläche so zu gestalten, dass sie die Personen innerhalb der Anlage unterstützt und verschiedenen Kundenfunktionen Erkenntnisse liefert, die ihnen bei der Optimierung ihrer täglichen Abläufe helfen.’
Die Lösung umfasst:
- Ein OEE-Dashboard zur Gesamtanlageneffektivität (OEE = Overall Equipment Effectiveness) mit Echtzeitdaten aller Gerätetypen
- Die Möglichkeit, Betriebsdaten für die Ursachenanalyse aufzuschlüsseln
- Ein vielschichtiges Analysewerkzeug für die Wartung, um tägliche Aktivitäten zu priorisieren, entscheidende Geräte zu überwachen und das Personal im Falle von Anomalien zu warnen.
Da die Maschinen des Werks für den Betrieb von entscheidender Bedeutung waren und nicht aktualisiert oder ersetzt werden konnten, stellte Belden sicher, dass sie während des gesamten Digitalisierungsprozesses funktionsfähig blieben.’’
Anstatt während des gesamten Projekts mehrere Anbieter zu betreuen, arbeitet das Werk mit einem vertrauenswürdigen Partner — Belden und seinem Customer Innovation Center— zusammen, das’dafür verantwortlich ist, den Teammitgliedern dabei zu helfen, die OEE-Transparenz zu verbessern und die Wartung zu rationalisieren.
Auswirkungen & Ergebnisse
Anstatt Vermutungen anzustellen, haben Betreiber und Verantwortliche jetzt Kennzahlen zur Verfügung, die sie kontinuierlich über Verfügbarkeit, Leistung und Qualität informieren. Diese Informationen werden auch von Personen verstanden, die keine Erfahrungen mit den Geräten haben, und führen zur Ergreifung geeigneter Maßnahmen zur Steigerung der Gesamtanlageneffektivität (OEE).
Anstatt Stillstände und Ausfallzeiten von Geräten mit Stift und Papier auf einem Stundenzettel zu dokumentieren, können sich die Betreiber nun auf wertschöpfende Tätigkeiten konzentrieren und mehr Produkte erzeugen. Daten werden auf leicht verständliche Weise direkt von der Quelle erfasst und an einem Ort angezeigt, sodass jeder sehen kann, was mit seinen Maschinen und Prozessen passiert.’ Live-OEE-Daten zeigen, welche Linien gut laufen, welche Linien Aufmerksamkeit benötigen und welche ausgefallen sind—sowie die Gründe für Ausfallzeiten. Die Genauigkeit der Daten hat sich dank der Maschinendigitalisierung verbessert.
“„Diese Lösung bietet mir und meinen Vorgesetzten auf der Wartungsseite eine Visualisierung“, erklärt der Wartungsleiter.” “Wir können ein Tablet mitnehmen und uns eine Zusammenfassung der Einrichtung ansehen. Anhand der Farben wissen wir, ob wir ’laufen oder ob wir ’unten sind. Wir können z. B. die Temperatur, die Vibrationen und die Stromaufnahme von Motoren überwachen. Wir haben eine Menge alte Geräte, und Belden kam nicht und sagte:’Sie müssen das alles aufrüsten. ‘’ Sie haben einen anderen Weg gefunden, an die Daten zu gelangen.”
Vorausschauende Wartung ist die neue Realität dieser Anlage. Anstatt einem Zeitplan zu folgen, kann das Personal die wichtigsten Maßnahmen auf Grundlage von Daten zum Zustand entscheidender Ressourcen, wie z. B. Motoren, nahezu in Echtzeit ergreifen. Betreiber merken sofort, wenn sich ein bestimmter Parameter (Vibration, Temperatur, Bemessungsstrom, Speisung usw.) ungewöhnlich verhält. Ist dies der Fall, wird die Meldung per Textnachricht und E-Mail an das Wartungsteam gesendet, damit das Problem sofort behoben werden kann, noch ehe es zu einem Ausfall kommt. Dies hilft dem Team, Prioritäten bei der Ressourcenzuweisung und den Wartungsaktivitäten zu setzen, damit die Anlage weniger ungeplante Ausfallzeiten aufweist.
Dank der Datentechnikarbeit von Belden ist die Anlage auch für die Zukunft gerüstet.’ Die neu bereitgestellte Infrastruktur für das OT-Netzwerk und die Datenerfassung kann künftige Initiativen der Industrie 4.0 und der intelligenten Fertigung unterstützen, wie z. B. digitale Zwillinge, künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sowie die Bereitstellung von 5G
Dank der Arbeit von Belden konnte das Werk eine Produktivitätssteigerung im zweistelligen Bereich verzeichnen und – äußerst vorsichtig geschätzt – Einsparungen von mindestens einer halben Million Dollar pro Jahr erzielen.’
“Wenn die Kapazität des Werks wie geplant erhöht werden kann, entspricht dies zusätzlichen Einnahmen in Höhe von $1 Millionen. Die Amortisationszeit für dieses Projekt wird auf 1,25 Jahre geschätzt,” erklärt Feng.