Manuskript: Vertikale Integration senkt Lagerbestandskosten. Kongress: IT & Automation 2002

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1 Manuskript: Vertikale Integration senkt Lagerbestandskosten Kongress: IT & utomation 2002 Dipl.-Ing. Markus Hammer, Procter & Gamble M.Sc. Erwin Kruschitz, anapur G

2 Vertikale Integration senkt Lagerbestandskosten Dipl.-Ing. Markus Hammer, Procter & Gamble, Projektmanager M.Sc. Erwin Kruschitz, anapur G, Berater Produktions- & Betriebsleittechnik Production pplication Integration (PI) reduces Cycle Stock costs Perfume and its raw materials are expensive products. By the optimisation of the cycle stock a significant amount of bound capital resources can be made accessible. The article explains both the business need and the technical concepts for the exploitation of the hidden potential within a perfume batch manufacturing plant. Data integration among different Computer pplications (Production pplication Integration) is basically the technical instrument utilized in order to achieve the goal of cycle stock reduction. The integration of Computer-Systems like SP (MM, PP), Mobile handhelds (PD s) in a hazardous process environment, Batch Process control and weighing modules is a complex task in a challenging project. The process is validated therefore the rules of GMP (Good utomated Manufacturing Practice) had to be applied. 1. Ziel: Senkung des Lagerbestands Procter & Gamble Worms produziert eine Vielzahl von Industrieparfümen aus mehreren hundert Rohstoffen für über 80 interne Kunden weltweit. Parfümrohstoffe sowie deren Mischung sind sehr kostenintensiv. Dies ergibt eine hohe Kapitalbindung (Zinseffekt/Bestände) von Rohmaterial und Fertigparfüm. Impact of Batch Size Reduction to Inventory Reduction Inventory Um den Fertigproduktbestand zu senken, sollen die Parfüm-Batches öfter, aber in kleineren Chargen produziert werden (siehe bb.1 ) mean mean Safety Stock large Batchsize small Batchsize Time } Dabei müssen aber die Rahmenbedingungen, wie FIFO (First In First Out) und Prozesskontrolle sichergestellt werden. Durch die Senkung des Bestandes im Fertigwarenlager kann eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt werden. bb. 1: Zusammenhang zwischen Lagerbestand und Batchgrößen

3 1.1 Rechenbeispiel Einsparpotenzial Das Produktionsvolumen setzt sich aus den Kundenanforderungen an das Parfüm- Portfolio zusammen. Einige Parfüme werden wöchentlich produziert, andere wiederum nur einmal im Monat. Durch die Vertikale Integration bei Procter & Gamble in Worms, sinken bei konstantem monatlichen Produktionsvolumen V sowohl die Zyklus-Zeiten als auch die durchschnittliche Batchgrößen. Vorher Produktionszyklus Volumenanteil wöchentlich 40 % alle 4 Wochen 50 % alle 8 Wochen 8 % alle 12 Wochen 2 % Durchschnittliche Zyklus-Zeit: 1*0.4+4*0.5+8* *0.02 = = 3.3 Wochen = 23 Tage Zyklischer Lagerbestand: 23/2 Tage = 11.5 Tage in Tonnen: 11.5/30 * Volumen V = 0.38 * Volumen V Wert des zyklischen Lagerbestands: 0.38*Volumen V * Stückkosten x / to = = Lagerbestandskosten X Mio Nachher Produktionszyklus Volumenanteil alle 0.5 Wochen 40 % alle 1.3 Wochen 50 % alle 2 Wochen 8 % alle 4 Wochen 2 % Durchschnittliche Zyklus-Zeit: 0.5* *0.5+2*0.08+4*0.02 = = 1.1 Wochen = 7.7 Tage Zyklischer Lagerbestand: 7.7/2 Tage = 3.8 Tage in Tonnen: 3.8/30 * Volumen V = 0.13* Volumen V Wert des zyklischen Lagerbestands: 0.13* Volumen V* Stückkosten x / to = = Lagerbestandskosten Y Mio Reduzierung des Lagerbestands: ( ) * Volumen V * Stückkosten x / to = Lagerbestandskosten X Y Mio oder als Faktor: 0,38/0,13 = 2.92 nnahme: Bestand vorher: 10 Mio Bestand nachher: 3,4 Mio Zinssatz 6% / anno 6,6 Mio. Euro * 6% / anno = / anno

4 2. Bestehende IT-Struktur Die Fertigungsaufträge werden von SP R/2 über ein Interface nach R/3 3.0f WM geladen.( ) Von dort wird ein Batch Production Record (BPR) (vergleichbar mit Stückliste bzw. Rezeptur) ausgedruckt. uf dem BPR, welcher ca. 4-5 Stunden vor Produktion des Batches ausgedruckt wird, befinden sich bereits die reservierten Gebinde für den Batch.( ) Die Verbrauchsrückmeldung erfolgt durch Handeintrag des Operators auf dem BPR. Die Einträge werden anschließend manuell in das R3-System übertragen.( ) In der Zeit zwischen Produktionsauftrag und Verbrauchsrückmeldung werden sämtliche benötigten Gebinde reserviert, obwohl diese tatsächlich nur für einen kurzen Zeitraum ( ) von der Produktion benötigt werden. Batch 1 Produktion Batch 1 ( ) Reservierung Gebinde 1 für Batch 1 10 h 12 h ( ) Verbrauchsrückmeldung FIFO Prinzip! 1 muss verbraucht sein bevor 2 angebrochen werden darf. Batch 2 bb. 2: Zeitlicher blauf Datenstrom Rohmateriallager B1 2 Stückliste ( ) 12 h 1 ERP Produktion Batch 2 ( ) Verbrauchsrückmeldung ( ) Reservierung Gebinde 1 für Batch 2 Reservierung Gebinde B1 für Batch 2 Stückliste ( ) Verbrauchsrückmeldung Zeit SPS + Visualisierung Produktion Das Potenzial der geplanten Kosteneinsparung ergibt sich aus der Kombination zweier Projekte. Zuerst wurde mit der Installation einer zweiten Mischeinheit die technische Grundlage für höhere Produktionsflexibilität / - kapazität und insbesondere die Möglichkeit der parallelen Produktion geschaffen. In der Parfümherstellung gilt das strenge FIFO Prinzip, d.h. die ältesten Gebinde laut Wareneingangsdatum, müssen zuerst verbraucht werden. Bei paralleler Produktion in zwei Mischeinheiten (Mischräumen), ergibt sich dadurch folgende Problematik: Dem BPR für die 2. Produktion würden von SP neuere Gebinde zugeordnet werden, da die 1. Produktion noch im Gang ist und noch keine brechnung erfolgt ist. Das würde bedeuten, dass die Restmengen in den Gebinden von Produktion 1 nicht in Produktion 2 verwendet würde und somit das FIFO Prinzip verletzt würde. bb. 3: Übersicht Daten- & Produktionsströme Darüber hinaus würden sich mehrere Restfässer ansammeln (Gefahr der Überalterung Remnants) und diese würden zusätzliche Lagerkapazität belegen. Evtl. aufgetretene Inventurdifferenzen können durch die nachträgliche Verbuchung ebenfalls nicht zeitnah erfasst werden und somit zu Produktionsverzögerungen aufgrund von Fehlmengen führen.

5 3. Neuer Lösungsansatz Die nbindung der Materialbereitstellung (Stapler) und der Produktion an ein PCS (Process Control System) und die Integration mit SP R/3 ermöglichen untenstehenden Prozess und damit die Erschließung des Kostenpotenzials, da die Reservierung und die spätere Freigabe von Materialien On-Line durchgeführt und wieder freigegeben werden kann. Die geplanten Fertigungsaufträge für einen Zeitraum von 24 h werden in das Leitsystem geladen. ( ) Die Produktionsaufträge beinhalten die Rezeptur und die benötigten Mengen der einzelnen Rohmaterialien, aber noch nicht die Zuordnung zu bestimmten Fässern. Im PCS werden 2 Batches für die 2 Mischeinheiten gestartet. Die Mitarbeiter in den Mischräumen wählen aus der Rezeptur unter Einhaltung fester Rahmenbedingungen das nächste Batch 1 Batch 2 Produktion Batch 1 ( = ) Reservierung Gebinde 1 für Batch 1 ( ) Verbrauchs- und Fahrrückmeldung 1 Produktion Batch 2 ( = ) Reservierung Gebinde 1 für Batch 2 ( ) Verbrauchsrückmeldung 1 ( = ) Reservierung Gebinde B1 für Batch 2 10 min 7 h ( ) Verbrauchs- und Fahrrückmeldung B1 bb. 4: Zeitlicher blauf Datenstrom B2 2 ERP Lagerbewegungen ( ) Produktionsaufträge 1 FIFO Prinzip! 1 muss verbraucht sein bevor 2 angebrochen werden darf. Zeit PCS ( ) Fahrauftrag& -rückmeldung B1 ( ) Verbräuche Zugang Fertigprodukt Produktion 1 Produktion 2 Material, das dem Batch zudosiert werden soll, aus. Durch die uswahl wird ein Fahrauftrag an den Staplerfahrer über das Funknetz an den PD gesendet. Der Fahrauftrag enthält den Lagerort, die Lagereinheit, die Materialnummer und die Gebindenummer. Zum Zeitpunkt der Erstellung des Fahrauftrags werden alle Materialien auf einer Palette gesperrt. ( = ) D.h., die zweite Mischeinheit kann auf diese Materialien erst wieder zugreifen, wenn die Zugabe des Rohmaterials in der ersten Mischeinheit abgeschlossen wurde. Beim bschluss einer Rohmaterialdosierung wird auch über die Schnittstelle PCS/ERP, der tatsächliche Verbrauch aus den verschiedenen verwendeteten Gebinden übertragen ( ) und der eventuell aufgetretene Inventurgewinn / -verlust verbucht. Dieser Lösungsansatz ermöglicht die parallele Produktion unter Einhaltung von FIFO. bb. 5: Übersicht Daten- & Produktionsströme Technische usrüstung: Server mit Software für Batch-, Materialverwaltung und Schnittstellensoftware Ex-PD s für die Stapler Ex-Terminals für die rbeitsplätze in den Mischräumen Ex-Scanner zur Identifikation der Gebinde vor der Dosierung.

6 4. Schlussfolgerungen a) Durch die Integration von produktionsnahen pplikationen (Production pplication Integration) lässt sich verstecktes, wirtschaftliches Potenzial erschließen. Durch höhere Produktionsflexibilität können Lagerbestände gesenkt und gebundenes Kapital freigemacht werden. b) Bei Batch-Prozessen mit vielen Bedienerinteraktionen bildet die zeitnahe Information einen kritischen Faktor für die optimale usnutzung der Produktionsressourcen (Return On ssets). c) uf Basis von Personal Digital ssistants (PD) kann der Bediener optimal in den automatisierten Produktionsprozess eingebunden werden. Dies gilt auch für den explosionsgefährdeten Bereich (Zone 1). d) Die hohe Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems ist unter anderem dadurch gewährleistet, dass das prozessnahe Process Control System unabhängig von SP lauffähig ist. e) Die Validierung der Computersysteme sowie ein Herstellungsnachweis nach GMP - Richtlinien (Good utomated Manufacturing Practices) ist für die Herstellung von Health & Beauty Care Produkten gemäss Procter & Gamble Richtlinien vorgeschrieben. Die Verfolgung eines hohen Qualitätsstandards mit den Instrumenten von GMP ist letztendlich nicht nur durch Behörden motiviert, sondern ermöglicht eine erfolgreiche Steuerung komplexer Projekte mit vielen Schnittstellen und bildet eine gesunde und kostengünstige Basis für den Betrieb der nlage. Die Realisierung des Projektes wurde von Procter & Gamble mit der Unterstützung von anapur G geleitet.