Applikation zur Prozessautomatisierung

Transkript

1 Applikation zur Prozessautomatisierung SIMATIC PCS 7 SIMATIC IT Integration PCS 7 / SIMATIC IT Integration Pack 2007 SIMATIC IT OEE in einer SIMATIC BATCH-Umgebung

2 Gewährleistung, Haftung und Support HINWEIS Die Anwendungsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Anwendungsbeispiele stellen keine kundenspezifischen Lösungen dar, Sie dienen lediglich als Unterstützung für typische Anwendungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte selbst verantwortlich. Diese Anwendungsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Anwendungsbeispiele erkennen Sie an, dass Siemens über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Anwendungsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Empfehlungen, die mit diesen Anwendungsbeispielen gegeben werden, und anderen Siemens-Publikationen - z.b. Katalogen - dann hat der Inhalt der anderen Dokumente Vorrang. Gewährleistung, Haftung und Support Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Anwendungsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z.b. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der grober Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden. Copyright 2009 Siemens A&D. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Anwendungsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens A&D zugestanden. Bei Fragen zu diesem Dokument verwenden Sie bitte die folgende -Adresse: mailto:online-support.automation@siemens.com V /140

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Einleitung Allgemeines Overall Equipment Effectiveness (OEE) / Gesamtanlageneffektivität (GAE) OEE in Batch-Branchen Testumgebung Ausrüstung für die Windows-Domäne mit Active Directory Installierte Software Betriebssysteme SIMATIC-Software Definition von Zeittypen, Zuständen, Qualitätszählern und Höchstgeschwindigkeiten OEE-Zeitmodell für Batch-Anwendungen Definition von Zuständen und Reason Trees (Zustandsbaum) Zählerdefinition Auswertung der Höchstgeschwindigkeit (Referenzgeschwindigkeit) Konfiguration der Option SIMATIC IT OEE Anlegen eines OEE-Projekts Zeitmodell General Registry Levels State Families Equipment States Equipment Types Counters Design Speeds Reason Tree State Translation Table (STT) Algorithmen Datenerfassung Projektierarbeit in SIMATIC PCS Projektierarbeit in SIMATIC IT OEE-Anlagenattribute Tabelle Design Speed Configuration Start der Datenerfassung Erstellen einer OEE-Client-Anwendung KPI Viewer V /140

4 Inhaltsverzeichnis 5.2 Gantt Chart DTM Viewer Tabelle Design Speed Configuration OEE-Analyse mit dem OEE-Client KPI Viewer Gantt Chart DTM Viewer Design Speed Configuration Referenzdokumente Abkürzungen V /140

5 Einleitung 1 Einleitung 1.1 Allgemeines In diesem Dokument wird ein Vorschlag beschrieben, wie die Option SIMATIC IT OEE mit SIMATIC BATCH integriert werden kann. Unser Ansatz ist nicht unbedingt verbindlich. Es gibt viele weitere Integrationsmöglichkeiten. Das Ziel besteht darin, eine Lösung mit geringer Komplexität zu entwickeln Overall Equipment Effectiveness (OEE) / Gesamtanlageneffektivität (GAE) In Wikipedia wird OEE wie folgt definiert: Was ist OEE? Der Begriff Gesamtanlageneffektivität (GAE) oder englisch Overall Equipment Effectiveness (OEE) bezeichnet eine vom Japan Institute of Plant Maintenance erstellte Kennzahl. Sie ist eines der Ergebnisse im Zuge der jahrzehntelangen Entwicklung des TPM- Konzeptes (Total Productive Maintenance). Die Gesamtanlageneffektivität ist ein Maß für die Wertschöpfung einer Anlage. Die GAE einer Anlage ist als das Produkt der folgenden drei Faktoren definiert: Verfügbarkeitsfaktor, Leistungsfaktor, Qualitätsfaktor. Ihr Wertebereich liegt zwischen 0 und 1 oder zwischen 0 % und 100 %. Die Definition der Kennzahl kann in keiner Norm nachgelesen werden. Sie wird sehr individuell auf das anwendende Unternehmen zugeschnitten. Dabei handelt es sich im Regelfall um einen länger andauernden Prozess, da im Unternehmen erst Verständnis für die Art des Denkens in den Kategorien Wertschöpfung und Verschwendung aufgebaut werden muss. Weiterhin gestaltet sich abhängig von den Anlagen bzw. Produkten die Erfassung der nötigen Basisdaten zur Ermittlung der Kennzahl u.u. als schwierig. Überblick GAE Die GAE ist eine Kennzahl für ungeplante Verluste einer Anlage. Daher werden im ersten Schritt von der Kalenderzeit (24 Stunden an 7 Tagen in der Woche) die geplanten Stillstände abgezogen. Geplante Stillstände können beispielsweise sein: V /140

6 Einleitung Keine Belegung/Besetzung Geplante Wartung Pause Streik etc. Die zurückbleibende Betriebszeit ist die Basis für die GAE und ist damit definiert als 100 %. Von diesen 100 % werden jetzt die Leistungs-, Verfügbarkeits- und Qualitätsverluste abgezogen, so dass sich die GAE der Anlage ergibt. Verfügbarkeitsfaktor Der Verfügbarkeitsfaktor ist ein Maß für Verluste durch ungeplante Anlagenstillstände. Er ist wie folgt definiert: Verfügbarkeitsfaktor = Laufzeit / (Laufzeit + Stillstandszeit) Der Verfügbarkeitsfaktor reduziert sich durch ungeplante Anlagenstillstände wie beispielsweise folgende Ereignisse: Kurzfristig fehlendes Personal Kurzfristig fehlendes Material Fehlender Fertigungsauftrag Warten auf die Instandhaltung Warten auf Qualitätsfreigaben Stromausfall etc. Im Unternehmen muss eine Konvention getroffen werden, ab wann ein ungeplanter Stillstand vorliegt. Jede Sekunde Stillstand zu erfassen und auch zu begründen bedeutet bei den meisten Unternehmen einen zu hohen Aufwand. In der betrieblichen Praxis hat sich eine Erfassungsgrenze von 1 Minute Stillstandszeit als pragmatischer Ansatz gezeigt. Alle Stillstände kürzer einer Minute gehen damit in den Leistungsfaktor ein. Ob Rüsten die GAE reduzieren ist eine Frage der unternehmensspezifischen Definition. Reduzieren Rüstaktivitäten die GAE entsteht eine Motivation, die Rüstzeiten durch SMED zu reduzieren. Andererseits führt dies aber auch dazu, dass eine GAE-Steigerung durch weniger Umbauten also durch größere Losgrößen erreicht werden kann. Dies steht den Prinzipien der Schlanken Produktion entgegen. Reduzieren Rüstaktivitäten die GAE nicht, besteht die Gefahr, dass Störungen als Rüstvorgang deklariert werden, die eigentlich keine sind. V /140

7 Einleitung Die beste Möglichkeit im Umgang mit Rüstzeiten besteht darin, mit Rüstzeitvorgabewerten zu arbeiten. Die geplante Rüstzeit reduziert die GAE nicht, Rüstzeitüberschreitungen reduzieren sie jedoch. Dafür müssen jedoch Rüstzeitvorgabewerte, bei Bedarf unterschieden für unterschiedliche Rüstvarianten, vorhanden sein. Der Aufwand dafür ist u.u. jedoch sehr groß. Der Verfügbarkeitsfaktor ist von den drei GAE-Faktoren häufig am leichtesten zu erfassen. Deshalb beginnen GAE-Initiativen in Unternehmen häufig mit der Erfassung des Verfügbarkeitsfaktors. Leistungsfaktor Der Leistungsfaktor ist ein Maß für Verluste durch Abweichung von der geplanten Stückzeit, kleineren Ausfällen (also die Stillstände, die nicht in die Verfügbarkeit eingehen) und Leerläufen. Leistungsfaktor = Istleistung / Sollleistung (zum Beispiel in Stück / Stunde) Zu berücksichtigen ist, dass der Leistungsfaktor nur bezogen auf die Laufzeit und nicht auf die Betriebszeit berechnet werden darf. Während die Istleistung messbar ist, ist es in der betrieblichen Praxis häufig schwierig, an eine Sollleistung als Vorgabewert zu kommen. Wenn keine Angaben des Maschinenherstellers verfügbar oder diese nicht realistisch sind, hat sich das Konzept der "bestdemonstrierten Stückzeit" bewährt. Dabei werden die Produktionsgeschwindigkeiten der Produkte aus der Vergangenheit miteinander verglichen und die höchste Produktionsgeschwindigkeit als Sollleistung im Sinne von 100 % Leistungsfaktor definiert. Allerdings eignet sich der so gewonnene Leistungsfaktor nicht zur Produktionsprogrammplanung. Der Faktor 1 stelle einen Spitzenwert dar, der regelmäßig nicht erreicht würde. Bei Anlagen, die nur ein oder wenige Produkte herstellen, ist die Berechnung des Leistungsfaktors einfach. Wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Produkten auf einer Anlage gefahren, ist der Aufwand für die Ermittlung einer Vorgabezeit unter Umständen hoch. Qualitätsfaktor Der Qualitätsfaktor ist ein Maß für den Verlust auf Grund defekter und zu überarbeitender Teile. Sie ist wie folgt definiert: Qualitätsfaktor = (Anzahl produzierter Teile Anzahl Nacharbeitsteile Anzahl Ausschussteile) / Anzahl produzierter Teile Insbesondere bei der Erfassung des Qualitätsfaktors ist ein pragmatischer Ansatz sinnvoll: Häufig wird ungenügende Qualität nicht an der Anlage entdeckt, die sie verursacht hat. Hier hat es sich bewährt, das "Entdeckerprinzip" einzusetzen, also die Anlage mit einer GAE-Reduktion zu belasten, an der der Fehler entdeckt wurde. So entfernt sich die GAE von einer reinen Anlagen- und wird zu einer Prozesskennzahl. Die V /140

8 Einleitung Optimierung der GAE einer Anlage kann aber natürlich auch durch Optimierungen an anderen Anlagen stattfinden. Auch sollte die GAE eine möglichst zeitnahe Kennzahl sein. Insofern sollte die i.o.-menge spätestens am Losende bestimmt und die GAE berechnet werden. Von nachträglichen Korrekturen der GAE z. B. durch spätere Sperrungen ist abzuraten. Gesamtanlageneffizienz Gesamtanlageneffizienz und Gesamtanlageneffektivität wird in der deutschen Sprache synonym verwendet, auch wenn dies nicht korrekt ist (siehe Effektivität). Gesamtanlageneffektivität Die GAE ist als Produkt von Verfügbarkeitsfaktor, Leistungsfaktor und Qualitätsfaktor definiert. So folgt: GAE = Verfügbarkeitsfaktor x Leistungsfaktor x Qualitätsfaktor Es ergibt sich ein Prozentwert, der angibt in wie viel Prozent der geplanten Maschinenlaufzeit tatsächlich effektiv produziert worden ist. Dieser Wert liegt meist deutlich unter 100 %, da die einfließenden Faktoren jeweils auch meist unter 100 % liegen. So werden die verschiedensten Verschwendungen deutlich gemacht. Nutzen der GAE Der Nutzen der GAE liegt in der Transparenz des Wertschöpfungsanteils der Anlage und lässt das Management mit einem anderen Blick auf die Anlagen schauen. Die Kennzahl ist ideal geeignet um z. B. an eine GAE- Steigerung einen Zielvereinbarungsprozess anzuknüpfen, weil die Kennzahl aufgrund ihrer Umfänglichkeit robust gegen strukturelle Änderungen der Produktion gestaltet werden kann. Steigerung der GAE Zur gezielten Steigerung der GAE müssen die Gründe für Abweichungen der GAE-Faktoren von 100 % erfasst werden. Die Frage ist also, warum wurde nicht 100 % der Betriebszeit produziert? 100 % der geplanten Geschwindigkeit gefahren? 100 % der Produkte in der definierten Qualität produziert? Durch eine manuelle oder systemunterstützte Erfassung (z. B. in der Betriebsdatenerfassung oder durch eigenständige IT-Lösungen) der Abweichungen vom definierten Idealzustand kann eine Analyse der Pareto- Verteilung der größten Verlustquellen für eine Anlage erzeugt werden. Daraus lassen sich Maßnahmen zur gezielten Verbesserung der GAE V /140

9 Einleitung einleiten, die dann auch gemessen werden können. Begonnen wird die Optimierung mit der Quelle des größten GAE-Verlustes. Praktische Erfahrungen Eine in der Praxis erzielte GAE von 85 % kann als Weltklasse anerkannt werden. Es gilt hier zu differenzieren um was für einen Anlagentypen/Produktionsmechanismus es sich handelt. So kann ein GAE von 90 % bei einer Vollkonti-Anlage auch als Untergrenze dienen, hingegen kann ein GAE von 60 % bei einem schwierig zu handhabenden Produktionsverfahren eine Obergrenze darstellen. Insbesondere bei mehreren ohne Pufferung verketteten Anlagen ist eine GAE des Gesamtsystems von z. B. 85 % schwierig zu erreichen, da die Berechnung durch eine Multiplikation der Einzel-GAEs erfolgt (Bsp: 3 verkettete Anlagen mit jeweils einer GAE von 90 % führen zu einer OEE des Gesamtsystems von 0,9 0,9 0,9 = 0,73) Bei mehreren mit Pufferung verketteten Anlagen kann die korrekte GAE- Erfassung nur IT-technisch mit mehreren Messstellen durchgeführt werden. Jede einzelne Messstelle benötigt zusätzlich zu den Standardstörgründen noch die Störkategorien "Stau" und "Abriss", um vor- bzw. nachgelagerte Störungen von Produktionsanlagen identifizieren zu können. Die Ermittlung der GAE verursacht gerade in der Anfangszeit einen hohen Aufwand einerseits durch die Schulung der Mitarbeiter und andererseits in der Gewinnung von unverfälschten Daten. Die GAE kann nicht dazu dienen, die Leistung der Mitarbeiter zu messen. Sie dient zur Ermittlung und Messung von Anlagenverlusten, die anschließend durch entsprechende Ursachenanalysen und Maßnahmen beseitigt werden können. Abgrenzungen Die GAE ist nicht gleichzusetzen mit anderen Kennzahlen, die üblicherweise in der Produktion oder Instandhaltung erfasst werden wie z. B. Technische Verfügbarkeit OEE in Batch-Branchen Overall Equipment Effectiveness wird meist in der Fertigungsindustrie und in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie verwendet. Folglich ist es notwendig, das Konzept den Anforderungen von Batch-Prozessen anzupassen. In der Fertigungsindustrie liegt zum Beispiel typischerweise ein quasi-kontinuierlicher Produktfluss vor. Die Qualität aller Teile wird geprüft. Gut-, Nacharbeits- und Ausschussteile werden separat gezählt. Im Gegensatz dazu wird in Batch-Prozessen eine Charge in einem Zeitraum gefertigt, der auch mehrere Tage dauern kann. Es gibt keinen kontinuierlichen Produktfluss. Die Qualität wird während des Prozesses V /140

10 Einleitung geprüft. Das Produkt wird häufig so lange an seine Spezifikation angepasst, bis es die Qualitätskriterien erfüllt. Wenn es die Kriterien am Ende des Prozesses nicht erfüllt, ist die gesamte Herstellung der Charge entweder Ausschuss, kann als Produkt geringerer Qualität verwendet oder in den nächsten Chargen neu bearbeitet werden. Ein weiteres Problem für die Integration besteht darin, dass in einigen Fällen nicht alle benötigten Daten auf der SPS-Ebene vorhanden sind, auf der SIMATIC IT OEE einfach auf sie zugreifen kann. Wenn beispielsweise eine Charge versucht, eine Phase zu belegen, die von einer zweiten Charge verwendet wird, muss sie warten, bis die Phase freigegeben ist. Diese Daten liegen nur innerhalb von SIMATIC BATCH vor und auf diese Daten kann nicht mit geringem Aufwand zugegriffen werden. Zur Berechnung der Leistung der Anlage muss bekannt sein, wie viele Produkte die Anlage höchstens herstellen kann. Bei der Batchproduktion variiert die Materialmenge und die Dauer des Prozesses abhängig vom Endprodukt und häufig auch von den verwendeten Rohmaterialien. Für jedes Endprodukt muss eine eigene theoretische Referenzgeschwindigkeit angegeben werden. Die Anzahl an verschiedenen Produkten kann sehr groß sein. Die Referenzgeschwindigkeit ist erst nach der Rezepterstellung bekannt. Es muss also ein Weg gefunden werden, um diese Definition der Referenzgeschwindigkeit in einer Produkt-/Rezept-/Anlagenmatrix zu speichern und den erforderlichen Referenzgeschwindigkeitswert in die OEE-Anwendung zu schreiben, wenn eine Charge gestartet wird. V /140

11 Einleitung 1.2 Testumgebung In der folgenden Übersicht werden die Rechner gezeigt, die zu einer Windows-Domäne mit Active Directory gehören: Abbildung 1-1: Übersicht über die Rechner, die zu einer Windows-Domäne mit Active Directory gehören Es wird ein privates IP-Adressband mit festen IP-Adressen verwendet. V /140

12 Einleitung Ausrüstung für die Windows-Domäne mit Active Directory 2 Windows-Domänencontroller mit Active Directory (DNS, WINS) 2 SIMATIC PCS 7 OS-Server (redundant) 2 SIMATIC BATCH-Server (redundant) 1 SIMATIC PCS 7 Engineering System (ES) 2 SIMATIC PCS 7 OS-Multiclient + SIMATIC BATCH-Client 1 SIMATIC IT Production Modeler 1 SIMATIC IT Historian + PPA DB 1 SIMATIC IT Report Manager/ CAB Engineering 1 SIMATIC IT Components Software + SITMesDB 1 SIMATIC AS CPU 417 mit einem CP V /140

13 Einleitung Installierte Software Betriebssysteme Die für die Domänenrechner verwendeten Betriebssysteme finden Sie in der nachfolgenden Tabelle. Tabelle 1-1 Server Client Station Domänencontroller Installation Windows 2003 MUI (Multilanguage User Interface) mit SP2 Internet Explorer V6.0 SP2 ( ) Image-Software (Backup Software) Windows XP SP2 Image-Software (Backup Software) Windows 2003 MUI (Multilanguage User Interface) mit SP2 Internet Explorer V6.0 SP2 ( ) SIMATIC-Software Die SIMATIC-Software und die von ihr benötigten Softwarepakete (z.b. Message Queuing, SQL Server 2005 mit SPx,...) werden nach Bedarf installiert. Die installierte Software für SIMATIC PCS 7 und SIMATIC IT ist das freigegebene "Integration Pack 2007", das auf den freigegebenen SIMATIC-Versionen aufsetzt. Tabelle 1-2 Produkt SIMATIC PCS 7 SIMATIC IT V7.0 SP1 Version Microsoft SQL 2005 SP1 HF PCS 7 / SIMATIC IT Integration Pack 2007 Teil 1 Updates SIMATIC PCS 7 V6.3 SP1 Microsoft SQL 2005 SP2 PCS 7 / SIMATIC IT Integration Pack 2007 Teil 2 Updates SIMATIC IT OEE V1.2 SP1 HF2 Eine detaillierte Liste der installierten SIMATIC-Software finden Sie in Anhang A des Dokuments "SIMATIC Software in einer Domäne". V /140

14 Einleitung HINWEIS Um OEE innerhalb von SIMATIC IT verwenden zu können, muss diese Option installiert werden. Die verwendete OEE-Version ist OEE V1.2. V /140

15 Definition von Zeittypen, Zuständen, Qualitätszählern und Höchstgeschwindigkeiten 2 Definition von Zeittypen, Zuständen, Qualitätszählern und Höchstgeschwindigkeiten Vor dem Beginn der Projektierung muss besprochen werden, wie das OEE- Zeitmodell für einen Chargenprozess angepasst werden muss. Zusätzlich muss entschieden werden, wie viele und welche Zustände (Betrieb, Ausfälle, Reinigung, etc.) verwendet werden sollten und wie sie im Zeitmodell und im Hinblick auf übergeordnete Zustände angeordnet werden. Diese Anordnung wird Reason Tree (Ursachenbaum) genannt. Des Weiteren ist festzulegen, welche verschiedenen Produktqualitätszähler (zum Beispiel GOOD, SCRAP, REWORK, REDUCED QUALITY, etc.) erstellt werden müssen und woher die Zählerwerte zu beziehen sind. Schließlich müssen die Referenzgeschwindigkeiten für jedes Rezept, jedes Produkt und jede Anlage ausgewertet werden. 2.1 OEE-Zeitmodell für Batch-Anwendungen In der Fachliteratur zur OEE findet sich hauptsächlich folgendes Zeitmodell: Abbildung 2-1 Allgemeines OEE-Zeitmodell Alle Zustände, die später definiert werden, werden durch die Definition des Reason Trees einer der farbigen Zeitkategorien zugeordnet. Zum Verständnis des Zeitmodells werden diese Punkte in Tabelle 2-1 erläutert. V /140

16 Definition von Zeittypen, Zuständen, Qualitätszählern und Höchstgeschwindigkeiten Tabelle 2-1 Beschreibung des OEE-Zeitmodells Name Production Time (Produktionszeit) Actual Output (Aktuelle Produktion) Reduced Speed (Reduzierte Geschwindigkeit) Failure (Fehler) Idling (Leerlauf) Line restraint (Lienienbedingte Störung) Unscheduled (Keine Auftragsplanung) Not scheduled (Geplanter Stillstand) Definition Die Anlage produziert, unabhängig von der Menge, der Geschwindigkeit oder der Qualität. Wenn die Anlage mit Höchstgeschwindigkeit läuft und nicht produziert, wird ihr Zustand nicht zur Kategorie Production Time hinzugefügt sie produziert nicht. Vorsicht: Bei Batch-Einrichtungen wird davon ausgegangen, dass sie sich in Betrieb befinden, während sie durch eine Charge belegt sind. Die Anlage produziert und läuft mit normaler Geschwindigkeit. Die Anlage produziert, aus irgendeinem Grund ist die Fertigungsgeschwindigkeit jedoch geringer als normalerweise. Zum Beispiel: Ein Reaktor wird normalerweise von zwei Pumpen gefüllt. Eine Pumpe arbeitet nicht, deshalb arbeitet der Reaktor mit verringerter Geschwindigkeit. Aufgrund technischer Probleme mit der Einrichtung wird nicht produziert. Die Einrichtung produziert nicht, da sie auf etwas warten muss (wie zum Beispiel Einrichten, Rohmaterial oder einen Auftrag). Die Anlage kann nicht produzieren, weil von der Bahn keine Eingabe erfolgt oder an die Bahn keine Ausgabe vorgenommen werden kann. Für die Anlage ist innerhalb der Betriebszeit kein Auftrag geplant, die Gründe hierfür liegen nicht beim Fertigungsteam. Beispielsweise: Es liegt kein Kundenauftrag vor. Zeit, in der keinerlei Aktivitäten im Rahmen des Betriebs stattfinden. Um OEE mit einer Batch-Anwendung zu nutzen, haben wir an dem Zeitmodell eine kleine Änderung vorgenommen. In der Prozessindustrie ist es häufig erforderlich, vor einem Produktwechsel eine Reinigungscharge laufen zu lassen. Im pharmazeutischen Wirkstoffbetrieb muss die Anlage meist nach jeder Fertigung keimfrei gemacht werden. Daher haben wir das Modell mit zwei zusätzlichen Zeitkategorien versehen. V /140

17 Definition von Zeittypen, Zuständen, Qualitätszählern und Höchstgeschwindigkeiten Abbildung 2-2 An die Verwendung mit einer Batch-Anwendung angepasstes OEE-Zeitmodell Tabelle 2-2 Beschreibung des an eine Batch-Anwendung angepassten OEE-Zeitmodells Cleaning Sanitizing Name Definition Eine Reinigungscharge reinigt die Anlage. Die Anlage produziert nicht. Eine Desinfektionscharge reinigt die Anlage. Die Anlage produziert nicht. Alle anderen Zeitkategorien entsprechen den in Tabelle 2-1 beschriebenen. 2.2 Definition von Zuständen und Reason Trees (Zustandsbaum) Zu jedem Zeitpunkt befindet sich ein Element der Anlage in einem bestimmten Zustand (läuft, angehalten, etc.). Wenn es angehalten ist, dann aus einem bestimmten Grund (Störungsfall, Wartung, Schichtwechsel, etc.). In einem Reason Tree werden alle möglichen Zustände und die Ursachen für diese Zustände für ein bestimmtes Anlagenteil oder einen Anlagentyp zusammengefasst. Der Reason Tree basiert auf Zeitkategorien, die in dem Zeitmodell definiert sind, das bis zu vier Erklärungsebenen enthält, um alle innerhalb jeder Kategorie möglichen Zustände zu erläutern. Typische Beispiele für diese vier Ebenen könnten folgende sein: Ebene 1: State (Zustand), zum Beispiel läuft, angehalten Ebene 2: Cause (Ursache), zum Beispiel Ausfall, Anpassung Ebene 3: Reason (Grund), zum Beispiel elektrisch, mechanisch Ebene 4: Detailed Reason (Grund detailliert), zum Beispiel Motor, Förderband, Stromversorgung V /140

18 Definition von Zeittypen, Zuständen, Qualitätszählern und Höchstgeschwindigkeiten Anwender können die Anzahl an Ebenen und ihre Bedeutung entsprechend ihren eigenen Anforderungen konfigurieren. Es kann eine beliebige Anzahl an Reason Trees angelegt und den verschiedenen Anlagentypen zugeordnet werden. Ein Anlagentyp kann mehrere zugehörige Reason Trees haben. Ein Reason Tree kann nur einen zugehörigen Anlagentyp haben. Nur dem richtigen Anlagentyp zugehörige Reason Trees können einem Anlagenteil zugeordnet werden. Durch die Verwendung unterschiedlicher Anlagentypen kann daher gesteuert werden, welcher Reason Tree für bestimmte Anlagenteile verwendet werden kann. Nur der richtigen Kombination aus Anlagentyp/Reason Tree zugehörige State Translation Tables (STTs) können mit einem Anlagenteil verbunden sein. Weitere Informationen finden Sie im Kapitel State Translation Table (STT) Der zweite wichtige Punkt besteht darin, zu entscheiden, wie viele und welche Zustände zum Reason Tree der Anlage hinzugefügt werden sollten. Im Allgemeinen ist zu sagen, dass eine OEE-Anwendung keine Wartungsanwendung ist. Sie sollte schnell aussagekräftige Informationen zur Effektivität der Anlage bereitstellen, die auf einen Blick verstanden werden. Wenn wir davon ausgehen, dass jeder mögliche Ausfallgrund zum Reason Tree hinzugefügt wird und der Anwender über die gesamte Dauer der Zustände des letzten Monats ein Balkendiagramm sehen möchte, ist es unter Umständen möglich, dass er ein Diagramm mit vierzig oder fünfzig Balken erhält. Dieses Diagramm ist für Nicht-Techniker unverständlich. Es ist deshalb sinnvoll, zu jeder Kategorie nicht mehr als zehn Zustände hinzuzufügen zur ausführlichen Analyse von Maschinenausfällen sollte ein Melde- oder Wartungssystem verwendet werden. Bei Anlagen unter der Steuerung eines Chargensystems haben wir uns entschieden, für jede Batch-Phase einen Ausfallzustand zu verwenden. Dies gibt dem Anwender einen Hinweis darauf, wo das Problem liegt, es werden jedoch keine unnötigen Informationen geliefert. Des Weiteren kann es für die Analyse von Interesse sein, wie lange die Anlage unter der Steuerung des Chargensystems produziert hat und wie lange der Produktionsablauf manuell gewesen ist. Deshalb haben wir für jede Phase einen Zustand hinzugefügt, der manuellen Produktionsablauf anzeigt. Der nächste interessante Punkt ist die Definition des Zeitpunkts, zu dem sich die Anlage im Zustand "Läuft" befindet. Wie wir oben bei der Definition der Zeitkategorien gesehen haben, wird davon ausgegangen, dass sich die Anlage im produzierenden Zustand befindet, wenn sie fertigt. Bei einem Batchprozeß sehen wir das Produkt jedoch nur am Ende der Charge und die Charge kann einen langen Zeitraum umfassen. Die Laufzeit der Anlage V /140

19 Definition von Zeittypen, Zuständen, Qualitätszählern und Höchstgeschwindigkeiten wird also mit dieser Fertigungsdefinition nicht erfasst. Aus diesem Grund haben wir für den Zustand Produktion eine neue Definition vorgenommen: Die Anlage läuft, wenn sie durch eine Charge belegt ist oder eine ihrer Phasen läuft (zeigt einen manuellen Produktionsablauf an). Diese Definition ist jedoch nicht für alle Fälle geeignet, da sie auch belegt ist, wenn für sie ein Reinigungs- oder Desinfektionsrezept läuft. Dann wäre der Zustand natürlich nicht Produktion, sondern Reinigung oder Desinfektion. Aus diesem Grund müssen wir auch prüfen, welcher Chargentyp in der Anlage läuft. Bei der nächsten Entscheidung wird festgelegt, was zu tun ist, wenn im System keine Charge läuft. Dafür gib es mehrere mögliche Gründe, zum Beispiel: maintenance (Wartung) holidays, no shift, strike, etc (Feiertage, keine Schicht, Streik, etc.) manual production (manueller Produktionsablauf) no personnel (kein Personal) no order (kein Auftrag) Bei den meisten dieser Zustände ist klar, welcher Zeitkategorie sie zugeordnet werden müssen. Wenn sich die Anlage im Zustand Wartung befindet, kann für sie keine Produktion geplant werden, also muss sie gemäß Definition der Kategorie "Unscheduled" zugeordnet werden. Feiertage, keine Arbeitsschichten, Streiks, etc. sind Zustände, bei denen die Anlage überhaupt nicht in Betrieb ist. Diese Zustände müssen also zur Kategorie "not scheduled" hinzugefügt werden. Der manuelle Produktionsablauf wurde im vorigen Abschnitt beschrieben. Die Einordnung der anderen beiden Zustände ("no order" und "no personnel") in den Reason Tree hängt von der Beziehung des Problems zum Fertigungsteam ab. Wenn beispielsweise keine Charge läuft, weil kein Kundenauftrag vorliegt, muss dieser Zustand "no order" zur Zeitkategorie "Unscheduled" hinzugefügt werden. Wenn ein Kundenauftrag vorliegt und ein Bediener die nächste Charge nicht gestartet hat, muss er zur Kategorie "Idling" hinzugefügt werden. Die Definition für den Zustand "no personnel" lässt sich auf vergleichbare Weise vornehmen. Wenn aufgrund organisatorischer Schwierigkeiten außerhalb des Blickfelds des Fertigungsteams nicht genügend Personal vorhanden ist, sollte dieser Zustand zur Kategorie "Unscheduled" hinzugefügt werden. Wenn der Grund in der schlechten Organisation innerhalb des Fertigungsteams liegt, z.b. zu viele Mitarbeiter befinden sich zur selben Zeit in der Frühstückspause, sollte dieser Zustand zur Kategorie "Idling" hinzugefügt werden. Für den Fall, dass eine Anlage während der Chargenlaufzeit auf eine andere Einrichtung warten muss, haben wir uns gemäß der Definition in V /140

20 Definition von Zeittypen, Zuständen, Qualitätszählern und Höchstgeschwindigkeiten Tabelle 2-1 entschieden, einen Wartezustand zu definieren, der der Kategorie "Line restraint" zugeordnet wird. All diese Annahmen führen zu folgender Definition des Reason Trees: Tabelle 2-3 Reason Tree Zeitkategorie Grund Grund detailliert Not scheduled Unscheduled Sanitizing Cleaning Line restraint Idling Failure Reduced Speed Production Holiday (Feiertag) No shift (Keine Schicht) Plant vacation (Ferien der Anlage) Other (Andere) Maintenance (Wartung) No customer order (Kein Kundenauftrag) No personnel (Kein Personal) Other (Andere) Sanitizing (Desinfektion) Manual Sanitizing (Manuelle Desinfektion) Cleaning (Reinigung) Manual Cleaning (Manuelle Reinigung) Waiting (Wartend) No order (Kein Auftrag) No personnel (Kein Personal) Failure Phase 1 x (Ausfall Phase 1 x) Slow Filling (Langsames Füllen) Slow Discharging (Langsames Entladen) Automatic (Automatisch) Manual (Manuell) Batch Production (Serienfertigung) Phase 1 x running (Phase 1 x läuft) 2.3 Zählerdefinition Die nächste wichtige Aufgabe ist die Definition einiger Produktzähler. Die Zähler sollen die Materialmenge zählen, die innerhalb einer Zeitspanne mit V /140