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Materialeffizienz planvoll umsetzen

| Produktionsdaten analysieren, Verfahrensrezepte ableiten und Mitarbeiter motivieren |

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Auch in der Kunststoffindustrie sind die Margen stark unter Druck. Gerade in der Halbzeug-Herstellung ist daher ein optimiertes Material-Management nötig, um bei sehr volatilen Preisen eine immer ausreichende Marge sicherzustellen. Schlüssel für die dazu notwendigen Prozessverbesserungen ist eine Datenanalyse und darauf aufbauend die Neudefinition von Verfahrensparametern. Richtig umgesetzt, zeigt das Vorgehen oft eine Eigendynamik, die solche Projekte noch erfolgreicher machen als ursprünglich geplant.

Bei Materialkosten von über 60 Mio. Euro im Jahr ist schnell das Thema Materialeffizienz identifiziert, wenn es um die Verbesserung von Produktionsprozessen geht. Darüber hinaus stand bei dem mittelständischen Unternehmen, das Beratung bei GRASS suchte, eine heterogene Produktwelt im Fokus: Zum einen extrudierte Basisfolien aus verschieden Rohmaterialien, zum anderen Laminate und Verbunde, die zu einer sehr großen Vielfalt an Endprodukten führte. Zudem wurden in zunehmendem Maße die Produkte als fertiger Verbund beschichtet, zum Teil durch externe Partnerunternehmen. Dies führte dazu, dass sehr viele Fertigungsverfahren mit sehr unterschiedlicher Expertise zum Einsatz kamen.

Aufbereitung der Unternehmensdaten
Grundlage für die Darstellung der Themenbereiche war eine Datenanalyse und Auswertung. Hier zeigten sich bei den Praktikern aus dem Betrieb bereits durch anschauliche Darstellung der Unternehmensdaten erste „Aha“-Erlebnisse. Auf Basis von Vorlagen entstanden rasch neue Soll-Strukturen, aus denen sich konkrete Maßnahmen ableiten ließen, die dann zur Richtschnur für die Erfolgskontrolle dienten. Betroffene Mitarbeiter konnten so auf Basis dieser Vorlagen in ihren eigenen Bereichen direkt interne Abläufe verändern, selbst schulen und auch die Erfolgskontrollen durchführen. Dies hatte den Vorteil, dass die Akzeptanz für die Maßnahmen groß war. Um gleichzeitig eine gemeinsame Vorgehensweise und Umsetzung zu garantieren, wurden Mitarbeiter vorübergehend in andere Standorte versetzt.

Technische Herausforderung war insbesondere, die bisher unabhängigen und unterschiedlichen Systeme zu integrieren. Beispielsweise arbeitete die Steuerung der modernen Flachfolienanlage mit sehr vielen Prozessdaten, die jeder Bediener bis dahin jeweils nach seinem Ausbildungsstand und Know-how verwendete, ohne dass die Daten systematisch genutzt worden wären. Ein ähnliches Problem bei der Online-Qualitätsprüfung: An allen Anlagen gab es eine optische Kamerakontrolle, eine Dickenmessanlage und in einigen Fällen ein Farbmesssystem. Doch durch die gewachsene Struktur des Unternehmens waren unterschiedliche Release-Stände oder Produkte unterschiedlicher Hersteller im Einsatz.

Ein moderierter Workshop erbrachte nach einer Bestandsaufnahme und Beschreibung des Soll-Zustands eine unternehmensübergreifend abgestimmte Planung. In der Abstimmung zwischen einzelnen Werken ergab sich eine Fülle von Best-Practice-Beispielen, die ohne die ausgleichende Moderation der Berater nicht im Unternehmen genutzt worden wären. Nachdem mit den Lieferanten Sofortmaßnahmen umgesetzt waren, reduzierte sich die Anzahl eingesetzter Systeme schon in drei Monaten um 40% und verringerte so die Instandhaltungskosten deutlich.

Definition von Verfahrensparametern
Die wesentlichste Entwicklung war aber die Definition von Verfahrensparametern, die zu direkten Prozessverbesserungen in der Produktion führten. Schon innerhalb der ersten Monate verbesserten sich die Nutzungszeiten dadurch um 6%. Weil gemeinsame Datenplattformen eingesetzt wurden, entstand zwischen den Werken, aber auch zwischen Mannschaften einzelner Anlagen geradezu ein Wettbewerb über die beste Optimierung. Die Verbesserungen wurden dann auch in der monatlichen Firmenzeitung gewürdigt und monetäre Verbesserungen unter Federführung des Betriebsrates über das Vorschlagswesen prämiert.

Auf technischer Seite kam das Manufacturing Execution System COAGO MES zum Einsatz. Um die unterschiedlichen Datenstrukturen im Unternehmen zu verbinden, wendet es neue Industrie-4.0-Systemansätze heute schon an. Die im MES definierten Datenstrukturen werden durch die Anlagensteuerungen, die Daten der Energiemanagements und die bewertenden Daten der Messsysteme gefüllt, so dass Anwender auf alle für eine optimale Prozessführung relevanten Daten zugreifen können.

Das Zusammenführen und Auswerten der Prozessparameter bescherte sogar neue Einsichten, wie etwa die Abhängigkeit zwischen Geschwindigkeit und Qualitätsgrad mit der Standzeit von Extruderanlagen. Daraus ließ sich ein neues Fahrrezept entwickeln, das auf Basis der gemessenen Schicht-Dicken bei Mehrschichtfolien mit Hilfe von optischen Kontrollsystemen zu verbesserten spezifischen Fahrdaten führte. Die Regelkarten zur Bedienung sollen im nächsten Schritt in der Steuerung hinterlegt werden, um hierdurch die Prozesse automatisch zu optimieren. Der Bediener wandelt sich dann in seiner Funktion eher zu einem Überwacher und kann die gewonnene Zeit für zusätzliche Optimierungen verwenden.

Ansätze für Industrie 4.0
Die Daten aus der Anlage führen auch zur verbesserten Planung von Reinigungen sowie zustandsorientierter Instandhaltung. Im Beispiel wurde durch automatische Warnhinweise ein etwa sechsstündiger Vorlauf zur Düsenreinigung erreicht. Dies vereinfachte die Planung für die Werksinstandhaltung deutlich und verhinderte, dass Anlagen gleichzeitig in den Reinigungs- oder Wartungszustand kamen. Spezifische „Industrie 4.0“-Ansätze führten in Kombination mit dem Prozesswissen des Unternehmens zu Optimierungen, die bereits signifikante Ergebnisverbesserungen brachten.

Neben den Prozessen und Abläufen im Unternehmen standen auch einige Lieferanten-Aspekte auf der Agenda. Bei der Plastifizierung einer hochviskosen Polyolefin-Mischung traten im hohen Maße Ausschussmaterialien auf. Durch das Berater-Netzwerk ließ sich dieses spezielle Problem durch den Wechsel auf einen Planetenwalzenextruder lösen. Intensive Versuche im Technikum des Extruderherstellers wiesen die Prozessverbesserung nach. Sie reduzierte die Materialkosten um 48 % und senkte die Menge der nicht wiederverwertbaren und damit kostenpflichtig zu entsorgenden Ausschussmaterialien. Die Investition in die neue Technik erreichte eine Rücklaufzeit von 15 Monaten und bietet zudem mehr Kapazität und Prozessreserven für die zukünftige Entwicklung.

Fazit: Ziele übertroffen
Insgesamt ergab sich eine Materialkosteneinsparung von über 1,4 Mio. Euro; die Reduktion übertraf mit 2,4% sogar den Plan (2%). Allen Skeptikern zum Trotz wurde der Zeitplan von 14 Monaten ebenso eingehalten wie die Budgets für die Umsetzungen, und es kam zu keinen weiteren internen Rivalitäten über die Zuschreibung der Erfolge. Die dank der Beratung ohne große Bürokratie abrufbaren Fördermittel für KMU in einer Höhe von 80.000 Euro entlasteten die Maßnahmen auf der Kostenseite noch deutlich.

Autor:
Peter Räcker ist Leiter Tech Consulting bei der GRASS GmbH, Bad Kreuznach.
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