OEE berechnen mittels PerformanceMonitor

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1 Anwendungsbeispiel 12/2015 OEE berechnen mittels WinCC V7.3 SE,

2 Gewährleistung und Haftung Gewährleistung und Haftung 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, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. 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 wir über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden können. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Anwendungsbeispiele jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesem Anwendungsbeispiel und anderen Siemens Publikationen, wie z. B. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang. Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Applikationsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z. B. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der groben 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. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Anwendungsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von der Siemens AG zugestanden. Securityhinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Lösungen, Maschinen, Geräten und/oder Netzwerken unterstützen. Sie sind wichtige Komponenten in einem ganzheitlichen Industrial Security-Konzept. Die Produkte und Lösungen von Siemens werden unter diesem Gesichtspunkt ständig weiterentwickelt. Siemens empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt-Updates zu informieren. Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Dabei sind auch eingesetzte Produkte von anderen Herstellern zu berücksichtigen. Weitergehende Informationen über Industrial Security finden Sie unter Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, melden Sie sich für unseren produktspezifischen Newsletter an. Weitere Informationen hierzu finden Sie unter Beitrags-ID: , V1.0, 12/2015 2

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Gewährleistung und Haftung Aufgabe Übersicht Lösung Aufbau Hard- und Software-Komponenten Gültigkeit Verwendete Komponenten Grundlagen OEE Verfügbarkeitsfaktor Leistungsfaktor Qualitätsfaktor Beispiel Funktionsweise Typen und Instanz Konzept Installation und Inbetriebnahme Installation Performance Monitor Konfiguration Process Historian Typen Konfiguration und Projektierung Process Historian Speicherort festlegen Verfügbarkeitsfaktor projektieren Leistungsfaktor projektieren Qualitätsfaktor projektieren OEE projektieren Instanzen Konfiguration und Projektierung Instanzen projektieren Performance Monitor Controls hinzufügen KPIs in Performance Controls anzeigen KPIs in Variable speichern Berechnung: Zyklisch unterbrochen Berechnung: Zyklisch kontinuierlich Berechnung: Zyklisch Intervall Berechnung: Variablengesteuert zyklisch Berechnung: Variablengesteuert unterbrochen Beispiel Bedienung der Applikation Hinweise Literaturhinweise Historie Beitrags-ID: , V1.0, 12/2015 3

4 Verfügbarkeit Qualität Leistung OEE 1 Aufgabe 1 Aufgabe 1.1 Übersicht Beschreibung der Automatisierungsaufgabe Steht ein Unternehmen vor der Entscheidung einen Betriebsanlagenkauf abzuwickeln, Produktionslinien umzustrukturieren oder lediglich Optimierungsmaßnahmen durchzuführen, so braucht man Anhaltspunkte oder Kennzahlen, um ein Urteil fällen zu können. Daher werden verschiedene Maschinendaten wie Taktzeiten, Qualität und Ausbringungsmenge erfasst, um die Gesamtanlageneffektivität (OEE) einer Produktionslinie bewerten zu können. Überblick über die Automatisierungsaufgabe Beitrags-ID: , V1.0, 12/2015 4

5 2 Lösung 2.1 Aufbau 2 Lösung 2.1 Aufbau Schema Abbildung 2-1 PROFINET IE Beschreibung Mittels des Optionspaket WinCC erfolgt eine Erfassung und Berechnung ihrer Gesamtanlageneffektivität (OEE). Dieser Wert liefert eine exakte Aussage über die Maschinenproduktivität und den gesamten Produktionsprozess im Unternehmen. Mit dem WinCC sind Sie in der Lage die Schwachstellen in Produktionsabläufen aufzuzeigen und die notwendigen Optimierungsstrategien wie Total Productive Management, Lean Production oder Six Sigma abzuleiten. Vorteile Die hier vorgestellte Lösung bietet Ihnen folgende Vorteile Erkennen von Abweichungen und Optimierungspotenzialen Kostensenkung und Reduzierung der Stillstandszeiten Vorausgesetzte Kenntnisse Zur Umsetzung der in diesem Dokument beschriebenen Lösung werden grundlegende Kenntnisse in folgenden Bereichen vorausgesetzt: Automatisierungstechnik Beitrags-ID: , V1.0, 12/2015 5

6 2 Lösung 2.2 Hard- und Software-Komponenten 2.2 Hard- und Software-Komponenten Gültigkeit Diese Applikation ist gültig für WinCC V Verwendete Komponenten Die Applikation wurde mit den nachfolgenden Komponenten erstellt: Software-Komponenten Tabelle 2-1 Komponente Anz. Artikelnummer Hinweis WinCC V7.3 Upd 2 1 6AV Performance Monitor 1 6AV6372-2DG07-3AA0 30 Archive Tags Beispieldateien und Projekte Die folgende Liste enthält alle Dateien und Projekte, die in diesem Beispiel verwendet werden. Tabelle 2-2 Komponente _Performance_Monitor_Code.zip _Performance_Monitor_Doku_de.pdf Hinweis Diese gepackte Datei enthält das WinCC V7.3 Projekt. Dieses Dokument. Beitrags-ID: , V1.0, 12/2015 6

7 3 Grundlagen 3.1 OEE 3 Grundlagen 3.1 OEE Mit der Overall Equipment Effectiveness (OEE) wird die tatsächliche Effektivität einer Anlage ermittelt. Dazu wird die fehlerfreie Ausbringungsmenge ins Verhältnis zur maximal möglichen Menge gesetzt. Die ideale Maschine sollte ununterbrochen mit maximaler Geschwindigkeit produzieren können, ohne auch nur ein fehlerhaftes Produkt herzustellen. Da die ideale Maschine in der Praxis nicht erreicht wird, werden drei grundlegende Verlustbereiche unterschieden: Verfügbarkeit (Verlust an Produktionszeit) Leistung (Verlust an Geschwindigkeit) Qualität (Verlust an Produktqualität) Abbildung 3-1 Fehlerfreie Produkte Qualitätsverluste Leistungsverluste Zeitverluste maximal mögliche Produkte Qualität Gutmenge Ausschuss Nacharbeit Effektivität Max produzierte Menge Geschwindigkeitsverluste Verfügbarkeit Hauptnutzungszeit Störungen Formel OEE = Verfügbarkeitsfaktor Leistungsfaktor Qualitätsfaktor Auswertung Die OEE ist das Produkt aus Verfügbarkeit, Leistungsfaktor und Qualitätsfaktor. Der Wertebereich liegt zwischen 0 % und 100 %. Durch die Auswertung der OEE stellen sich für den Betreiber folgenden Fragen: Warum wurde nicht 100 % der Betriebszeit produziert? Warum wurde nicht 100 % der geplanten Geschwindigkeit gefahren? Warum wurde nicht 100 % der Produkte in der gewünschten Qualität produziert? Beitrags-ID: , V1.0, 12/2015 7

8 3 Grundlagen 3.2 Verfügbarkeitsfaktor 3.2 Verfügbarkeitsfaktor Mit Hilfe des Verfügbarkeitsfaktors ist es möglich die Verluste zu ermitteln, welche durch ungeplante Anlagenstillstände verursacht werden. Stillstandszeiten entstehen durch Störungen an der Maschine, die sowohl technisch als auch organisatorisch sein können, sowie durch Wartezeiten indem die Maschine nicht produziert. Formel Der Verfügbarkeitsfaktor liegt im Wertebereich zwischen 0 % und 100 %. 3.3 Leistungsfaktor Verfügbarkeitsfaktor = Laufzeit (Laufzeit + Stillstandszeit) 100 Der Leistungsfaktor ist ein Maß für die Verluste durch Abweichung von der geplanten Sollleistung. Formel Der Leistungsfaktor liegt im Wertebereich zwischen 0 % und 100 %. Leistungsfaktor = Istleistung Sollleistung 100 Während die Istleistung (Anzahl produzierter Teile) messbar ist, ist es in der Praxis häufig schwierig, an eine Sollleistung als Vorgabewert zu kommen. Wenn keine Angaben des Maschinenherstellers verfügbar sind wird die Produktionsgeschwindigkeiten der Produkte aus der Vergangenheit ermittelt und die höchste Produktionsgeschwindigkeit als Sollleistung definiert. Ein Leistungsverlust bedeutet, dass die Maschine zwar läuft, allerdings nicht mit maximaler Geschwindigkeit. Leistungsverluste entstehen durch Kurzstillstände oder reduzierte Produktionsgeschwindigkeit. 3.4 Qualitätsfaktor Mit Hilfe des Qualitätsfaktors ist es möglich die Qualität der Produkte zu ermitteln. Hierzu werden die fehlerfreien Teile sowie die fehlerbehafteten Teile (Ausschuss) erfasst. Formel Der Qualitätsfaktor liegt im Wertebereich zwischen 0 % und 100 %. Qualitätsfaktor = (Anzahl produzierter Teile Anzahl Ausschussteile ) 100 Anzahl produzierter Teile Beitrags-ID: , V1.0, 12/2015 8

9 3 Grundlagen 3.5 Beispiel 3.5 Beispiel Es soll die OEE für eine 8 Stunden Schicht berechnet werden. Eine Abfüllanlage läuft während einer 8-Stunden-Schicht 7 Stunden. In einer Minute produziert die Anlage 5 Flaschen. Aufgrund von Kurzstillständen konnte die Anlage während der 7 Stunden nur 2000 Falschen produzieren. 100 Flaschen davon hatten nicht die gewünschte Abfüllmenge(Ausschuss). Verfügbarkeit Die Maschine ist 420 Minuten im Betrieb. 60 Minuten gehen aufgrund von technischen Störungen verloren. Laufzeit: Stillstandszeit: 7 Stunden (420 Minuten) 1 Stunde (60 Minuten) Verfügbarkeitsfaktor = Laufzeit (Laufzeit + Stillstandszeit) = 420 min ( ) min = 0,875 Die Maschine hat eine Verfügbarkeit von 87,5%. 12,5 % der zur Verfügung stehenden Zeit gehen durch Störungen verloren. Leistung Die Maschine ist 420 Minuten im Betrieb. Die geplante Geschwindigkeit beträgt 5 Flaschen pro Minute. Istleistung: Sollleistung: 2000 Falschen 420 *5 = 2100 Flaschen Leistungsfaktor = Istleistung Sollleistung = 2000 Flaschen 2100 Flaschen = 0,952 Die Maschine hat einen Leistungsfaktor von 95,2%. Beitrags-ID: , V1.0, 12/2015 9

10 3 Grundlagen 3.5 Beispiel Qualität Die Maschine produzierte 2000 Falschen. Davon hatten 100 Flaschen nicht die gewünschte Qualität (Ausschuss). Anzahl produzierter Flaschen: Ausschuss: 2000 Flaschen 100 Flaschen Qualitätsfaktor = (Anzahl produzierter Teile Anzahl Ausschussteile ) Anzahl produzierter Teile ( )Flaschen = = 0, Flaschen Die Maschine hat einen Qualitätsfaktor von 95 %. OEE Verfügbarkeitsfaktor: 0,875 Leistungsfaktor: 0,952 Qualitätsfaktor: 0,95 OEE = Verfügbarkeitsfaktor Leistungsfaktor Qualitätsfaktor = 0,875 0,952 0,95 = 0,791 Die Maschine hat eine Anlagenverfügbarkeit von 79,1 %. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

11 4 Funktionsweise 4 Funktionsweise 4.1 Typen und Instanz Konzept Der nutzt das Typ- und Instanz Konzept. Dabei legen Sie einmal die Formel an und nutzen Sie mehrfach (Instanz) für unterschiedliche Produktionslinien. Abbildung 4-1 Typen KPI Qualitätsfaktor = Instanzen Produktionshalle1 Produktionslinie 1 Produktionslinie 2 Qualitätsfaktor Qualitätsfaktor Typen Operanden, strukturierte Operanden, KPIs und Kontextinformationen legen Sie als Typen mit eindeutigen Namen an: Für KPIs legen Sie die Berechnungsformel fest (z.b. Verfügbarkeitsfaktor, Leistungsfaktor, Qualitätsfaktor oder OEE). Die Kennzahl wird für einen definierten Zeitraum berechnet. Die Berechnungsformel für den KPI definieren Sie aus einen oder mehreren Operanden und anderen KPIs. Für Operanden definieren Sie den Evaluierungstyp Für strukturierte Operanden und Kontextinformationen definieren Sie die verfügbaren Einträge (z.b. Maschinenstatus) Instanzen Nachdem Sie Ihre Anlage im abgebildet haben, ordnen Sie Ihrer Anlagenstruktur die einzelnen KPIs zu. An jeder Verwendungsstelle parametrieren Sie die Operanden mit Prozessvariablen. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

12 5 Installation und Inbetriebnahme 5.1 Installation Performance Monitor 5 Installation und Inbetriebnahme 5.1 Installation Performance Monitor Tabelle Wählen Sie Ihre bevorzugte Setupsprache aus. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. 2. Klicken Sie im Welcome -Bildschirm auf die Schaltfläche Next. 3. Lesen Sie die Produkthinweise. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. 4. Akzeptieren Sie die Lizenzvereinbarung sowie die Securityhinweise. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

13 5 Installation und Inbetriebnahme 5.1 Installation Performance Monitor 5. Wählen Sie den Setup Typ Install aus. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. 6. Wählen Sie die Installationsart Package Installation aus. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. 7. Wählen Sie das Programm-Paket SIMATIC WinCC/Performance Monitor aus. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

14 5 Installation und Inbetriebnahme 5.1 Installation Performance Monitor 8. Wählen Sie folgende Komponenten aus: Editor and Service: Installiert den Performance Monitor und die benötigten Dienste. Controls: Installiert folgende Runtime-Controls zur Ausgabe der KPI oder Operanden (WinCC Performance View Control, WinCC Performance Gantt Control, WinCC Performance Table Control). Process Historian Component 2014: Installiert die Process Historian Component 2014 zur Speicherung der berechneten Operanden. Die Installation ist nicht notwendig, wenn ein zentraler Process Historian im Netzwerk verfügbar. 9. Klicken Sie auf den Button Install um die Installation zu starten. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

15 5 Installation und Inbetriebnahme 5.2 Konfiguration Process Historian 5.2 Konfiguration Process Historian Der Performance Monitor-Server speichert die berechneten Kennzahlen an einem der beiden Ablageorte: Lokale Process Historian-Komponente: Installation über Setup des Performance Monitors Zentraler Process Historian Server: Installation über Setup des Process Historian Server 2014 Im Anwendungsbeispiel wird ein -Server mit lokaler Process Historian-Komponente installiert. Hinweis Sorgen Sie vor der Installation für ausreichend Festplattenkapazität. Tabelle Klicken Sie im Welcome -Bildschirm auf die Schaltfläche Next. 2. Wählen Sie die SQL Server Instanz aus, auf welcher der Process Historian installiert werden soll. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

16 5 Installation und Inbetriebnahme 5.2 Konfiguration Process Historian 3. Stellen Sie den RAM-Speicher für den SQL-Server ein. Konfigurieren Sie den Speicher auf 1/3 der vorgeschlagenen Leistung. Somit wird gewährleistet das andere Optionspakette wie beispielweise der Webnavigator im Hintergrund funktionieren. Über SQL Server Manager Studio können die RAM-Einstellungen auch zu einem späteren Zeitpunkt verändert werden. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. 4. Wählen Sie die Option Installation on the master server Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

17 5 Installation und Inbetriebnahme 5.2 Konfiguration Process Historian 5. Wählen Sie die Installationsart Create an initial database.klicken Sie auf die Schaltfläche Next. 6. Wählen Sie den Installationsart Default für kleine Mengengerüste auf einer PH Hardware mit nur einer Festplatte für die HistorianStorage Datenbank. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. Hinweis Für Process Historian Systeme für mittlere und große Mengengerüste muss die Variablen- und die Alarmlast auf verschiedene Festplatten verteilt werden, da die Zugriffszeit auf die Festplatte zu hoch ist um alle Daten, auf eine Festplatte zu schreiben. Die Verteilung der zu schreibenden Daten kann man mit dem Installation Mode Advanced erreichen. Ab ca Variablen /s sollte man die Daten auf verschiedene Festplatten verteilen. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

18 5 Installation und Inbetriebnahme 5.2 Konfiguration Process Historian 7. Konfigurieren Sie die Datenbank Segmentierung. 8. Legen Sie unter Load of process values die geschätzte Datenlast fest und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Next. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

19 5 Installation und Inbetriebnahme 5.2 Konfiguration Process Historian 9. Öffnen Sie den Windows Explorer, um auf dem gewünschten Ziellaufwerk eine Verzeichnisstruktur für die PH-Datenbank anzulegen. 10. Legen Sie mit Hilfe des Browsers den Speicherpfad für die Datenbank fest. Klicken Sie auf die Schaltfläche Next. 11 Klicken Sie auf die Schaltfläche Finish. Der Installationsassistent für die Datenbank erstellt die Datenbank HistorianStorage. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

20 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.1 Process Historian Speicherort festlegen 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.1 Process Historian Speicherort festlegen Tabelle 6-1 In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie Sie den Speicherort der Process Historian Datenbank festlegen. 1. Öffnen Sie ihr vorhandenes oder neu erstelltes WinCC Projekt im WinCC Explorer. 2. Öffnen Sie den Performance Monitor. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

21 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.1 Process Historian Speicherort festlegen 3. Öffnen Sie die Process Historian Location. 4. Klicken Sie auf den Button New Search um eine Process Historian Datenbankauswahl vorzunehmen. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

22 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.1 Process Historian Speicherort festlegen 5. Wählen Sie die Datenbank aus. Klicken Sie auf den Button Apply. Sollte keine Datenbank gefunden werden so können Sie diese manuell eintragen. 6. Klicken Sie auf den Button OK. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

23 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.2 Verfügbarkeitsfaktor projektieren 6.2 Verfügbarkeitsfaktor projektieren Für die Berechnung des Verfügbarkeitsfaktor wird die Laufzeit sowie die Stillstandszeit der Maschine benötigt. Diese können mithilfe des Maschinenstatus Modells berechnet werden. Verfügbarkeitsfaktor = Laufzeit (Laufzeit + Stillstandszeit) 100 Maschinenstatus projektieren Die nachfolgenden Schritte beschreiben wie Sie einen strukturierten Operanden erstellen. Der strukturierte Operand enthält eine Liste mit Zuständen denen Werte oder Wertbereiche zugeordnet sind. Diese Zustände enthalten zusätzlich einen Zeitstempel. Die einzelnen Zustände können in der Berechnung ausgewertet werden. Für den Maschinenstatus wurden folgende Zustände definiert. Tabelle 6-2 Status Minimal Maximal Verfügbarkeit Undefined 0 0 Stillstandszeit automaticfast 1 60 Laufzeit automaticslow Laufzeit hand Laufzeit maintenance Stillstandszeit stop Stillstandszeit errorlogistic Stillstandszeit errorelectric Stillstandszeit errorothers Stillstandszeit Anhand des Wertebereichs wird ermittelt in welchen Status sich die Maschine befindet. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

24 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.2 Verfügbarkeitsfaktor projektieren Tabelle Öffnen Sie den strukturierten Operanden. Legen Sie den strukturierten Operanden machinestatus an. 2. Legen Sie die Zustände Undefined, automaticfast, automaticslow, hand, maintenance, stop, errorlogistic, errorelectric und errorothers wie in Tabelle 6-2 beschrieben an. Achten Sie darauf das die Werte zeilenweise eingetragen werden müssen. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

25 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.2 Verfügbarkeitsfaktor projektieren Operand festlegen 3. Legen Sie den Operanden MStatus an und wählen Sie den Evaluierungstyp maschinestatus aus. Key Performance Indicator Nr. 4. Legen Sie für die Laufzeit den Key Performance Indicator OperatingTime an. Die Laufzeit ist die Summe der einzelnen Maschinenstatus in welchem die Maschine produziert. OperatingTime = (MStatus. automaticfast. Time + MStatus. automaticslow. Time + MStatus. hand. Time)/1000 Durch die Typisierung der Operanden mit dem Ausdruck.Time erreichen Sie, dass die Zeitdauer ausgewertet wird. Die Zeiterfassung des Operanden erfolgt in Millisekunden. Im Anwendungsbeispiel wird mit Sekunden gerechnet. Klicken Sie auf den Button Apply. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

26 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.2 Verfügbarkeitsfaktor projektieren Nr. 5. Legen Sie für die Stillstandszeit den Key Performance Indicator downtime an. Die Stillstandszeit ist die Summe der einzelnen Maschinenstatus in welchem die Maschine nicht produziert. downtime = (MStatus. errorelectric. Time + MStatus. errorlogistic. Time + MStatus. errorothers. Time + MStatus. maintenance. Time + MStatus. stop. Time + MStatus. Undefined. Time)/1000 Die Zeiterfassung des Operanden erfolgt in Millisekunden. Im Anwendungsbeispiel wird mit Sekunden gerechnet. Klicken Sie auf den Button Apply. 6. Legen Sie für die Verfügbarkeit den Key Performance Indicator availability an. Die Verfügbarkeit ist die Laufzeit geteilt durch die Laufzeit und Stillstandszeit. Verfügbarkeitsfaktor = Laufzeit (Laufzeit + Stillstandszeit) 100 Der Wertebereich der Verfügbarkeit liegt zwischen 0 und 100 Prozent. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

27 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.3 Leistungsfaktor projektieren 6.3 Leistungsfaktor projektieren Für die Berechnung des Leistungsfaktors wird die Istleistung(produzierte Teile) sowie die Solleistung(maximal mögliche produzierte Teile) der Maschine benötigt. Diese werden aus den Prozessvariablen der Maschine ermittelt. Operanden festlegen Leistungsfaktor = Istleistung Sollleistung 100 Tabelle Legen Sie den Operanden TotalItemsProduced für die Istleistung an und wählen Sie den Evaluierungstyp Number aus. Legen Sie den Operanden MaxTotalItemsProduced für die Sollleistung an und wählen Sie den Evaluierungstyp Number aus. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

28 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.3 Leistungsfaktor projektieren Key Performance Indicator 2 Legen Sie für den Leistungsfaktor den Key Performance Indicator Performance an. Der Leistungsfaktor ist die Summe der produzierten Teile geteilt durch die Summe der maximal möglichen Teile während die Maschine läuft. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

29 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.4 Qualitätsfaktor projektieren 6.4 Qualitätsfaktor projektieren Für die Berechnung des Qualitätsfaktors wird die Anzahl der Gutteile sowie die Anzahl der produzierten Teile benötigt. Diese werden als Prozessvariablen aus dem System ermittelt. Qualitätsfaktor = (Anzahl produzierter Teile Anzahl Ausschussteile ) 100 Anzahl produzierter Teile Operanden festlegen Tabelle Legen Sie den Operanden RejectItems an und wählen Sie den Evaluierungstyp Number aus. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

30 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.4 Qualitätsfaktor projektieren Key Performance Indicator 2. Legen Sie für den Qualitätsfaktor den Key Performance Indicator GoodItemsProduced an. Zur Berechnung des Qualitätsfaktors wird die Summe aller fehlerfreien Teile benötigt. Gutteile = (Anzahl produzierter Teile Anzahl Ausschussteile ) 3. Legen Sie für den Qualitätsfaktor den Key Performance Indicator Quality Rate an. Der Qualitätsfaktor ist die Summe der Gutteile durch die Summe der produzierten Teile. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

31 6 Typen Konfiguration und Projektierung 6.5 OEE projektieren 6.5 OEE projektieren Die OEE ist das Produkt aus Verfügbarkeit, Leistungsfaktor und Qualitätsfaktor. OEE = (Verfügbarkeitsfaktor Leistungsfaktor Qualitätsfaktor)/10000 Der Wertebereich der OEE liegt zwischen 0 und 100 Prozent. Der Verfügbarkeitsfaktor, Leistungsfaktor und Qualitätsfaktor wurden im selben Wertebereich projektiert. Um zu gewährleisten, dass die OEE im selben Wertebereich liegt, wird am Ende der Formel durch geteilt. Key Performance Indicator Tabelle Legen Sie für die Gesamtanlageneffektivität den Key Performance Indicator OEE an. Zur Berechnung der OEE wird das Produkt aus Verfügbarkeitsfaktor, Leistungsfaktor und Qualitätsfaktor benötigt. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

32 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.1 Instanzen projektieren 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.1 Instanzen projektieren Der Anlagenteil wird im Performance Monitor Configuration Studio als Equipment abgebildet. Jedem Anlagenteil ordnen Sie die gewünschte KPIs zu, die für das Equipment berechnet werden. Der Equipment-Ausprägung Gruppe können Sie ein oder mehrere Equipment-Ausprägungen Anlage zuordnen. Auf diese Weise können Sie z.b. einfache Produktionslinien mit einer Hierarchieebene definieren. Gruppe erzeugen Tabelle Erzeugen Sie das Equipment Area1 und wählen Sie den Typ Group aus. 2. Fügen Sie der Gruppe Area1 die 2 Produktionslinien A1Line1 und A1Line2 hinzu. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

33 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.1 Instanzen projektieren Key Performance Indicator zuordnen Für die einzelnen Produktionslinien wählen Sie die erstellten KPI Formeln aus. Tabelle Ziehen Sie per Drag and Drop die KPIs für Availability, QualityRate, Performance und OEE in das Fenster KPI Instance. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

34 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.1 Instanzen projektieren Prozessvariablen zuordnen Den Operandeninstanzen ordnen Sie Prozessvariablen zu für die einzelnen Produktionslinien zu. 2. Klicken Sie auf Data Source. 3. Wählen Sie Ihre Prozessvariablen für die einzelnen Operanden aus. Die Prozessvariablen müssen aus der Anlage erfasst werden. Im Anwendungsbeispiel Abfüllanlage werden die Prozessvariablen Ausschussteile und Anzahl produzierter Teile über ein Kamerasystem ermittelt. Die Prozessvariable Anzahl maximal möglicher Teile ergibt sich aus der Taktzeit multipliziert mit der Laufzeit der Anlage. Die Prozessvariable Maschinenstatus wird aus der Anlage ermittelt indem sich die Maschine im Automatikbetrieb, Handbetrieb oder in Störung befindet. Geben Sie den Erfassungszyklus an mit welchem die Prozessvariablen in die Datenbank geschrieben werden. Hinweis Im Anwendungsbeispiel werden die Prozessvariablen über Scripte mit Werten simuliert. Sie können ihre Konfiguration testen indem Sie 4 EA Felder für die Prozessvariablen Maschinenstatus, Ausschussteile, Anzahl produzierter Teile und Anzahl maximal möglicher Teile anlegen und diese mit Werten simulieren. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

35 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.2 Performance Monitor Controls hinzufügen 7.2 Performance Monitor Controls hinzufügen In diesem Kapitel fügen Sie die mitinstallierten Performance Monitor Controls ihren ActiveX-Controls hinzu. Mithilfe der Controls können anlagenspezifische Kennzahlen wie die OEE (Overall Equipment Efficiency), MTBF (Mean Time Between Failures) MRT (Mean Repair Time) dargestellt werden. Tabelle Öffnen Sie den Graphics Designer. 2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ActiveX Controls. Klicken Sie auf die Schaltfläche Add. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

36 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.2 Performance Monitor Controls hinzufügen 3. Wählen Sie die ActiveX Controls WinCC PerformanceGanttControl, WinCC PerformanceTableControl und WinCC PerformanceViewControl aus. 4. Ziehen Sie per Drag and Drop das jeweilige WinCC Performance Control auf ihr Prozessbild. Um einzelne Zustände des strukturierten Operanden anzeigen zu können, verwenden Sie das "WinCC PerfomanceGanttControl". Um berechnete KPIs anzeigen zu können, verwenden Sie das "WinCC PerfomanceViewControl". Um die berechneten Werte innerhalb des "WinCC PerformanceGanttControls" und des "WinCC PerformanceViewControl" besser verstehen zu können, werden im "PerformanceTableControl" die einzelnen Operandeninstanzwerte angezeigt. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

37 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.3 KPIs in Performance Controls anzeigen 7.3 KPIs in Performance Controls anzeigen Sie können Operanden und KPIs mit den Performance Controls ausgeben. In diesem Kapitel parametrieren Sie die Performance Monitor Controls WinCC PerformanceGanttControl und WinCC PerformanceViewControl. Der Maschinenstatus wird im WinCC PerformanceGanttControl dargestellt. Die einzelnen KPIs für OEE, Qualität, Leistung und Verfügbarkeit werden im WinCC PerformanceViewControl dargestellt. WinCC Performance Gantt Control Tabelle Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ihr projektiertes WinCC PerformanceGanttControl im Graphics Designer. Klicken Sie auf Configuration Dialog. 2. Klicken Sie auf das Register Equipment. Klicken Sie auf den Button New um ein neues Equipment (Anlagenteil) hinzuzufügen. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

38 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.3 KPIs in Performance Controls anzeigen 3. Wählen Sie das projektierte Equipment A1Line1 aus. Klicken Sie auf den Button OK. 4. Klicken Sie auf das Register Visibility. Der strukturierte Operand MStatus verfügt über einen Timer und Counter. Wählen Sie die Funktion Time für die einzelnen Maschinenstatus aus. Klicken Sie auf den Button Apply. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

39 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.3 KPIs in Performance Controls anzeigen 5. Legen Sie den Zeitraum für die neu Berechnung des Maschinenstatus im Control fest. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

40 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.3 KPIs in Performance Controls anzeigen WinCC Performance View Control Tabelle Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ihr projektiertes WinCC PerformanceViewControl im Graphics Designer. Klicken Sie auf Configuration Dialog. 2. Klicken Sie auf das Register Equipment. Klicken Sie auf den Button New um ein neues Equipment (Anlagenteil) hinzuzufügen. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

41 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.3 KPIs in Performance Controls anzeigen 3. Wählen Sie das projektierte Equipment A1Line1 aus. Klicken Sie auf den Button OK. 4. Klicken Sie auf das Register Indicators. Wählen Sie die KPIs OEE, Performance, QualityRate und Availability aus. Klicken Sie auf den Button Apply. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

42 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.3 KPIs in Performance Controls anzeigen 5. Legen Sie den Zeitraum für die neu Berechnung der KPIs im Control fest. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

43 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern 7.4 KPIs in Variable speichern Sie können einen KPI während der Laufzeit berechnen lassen und das Ergebnis in eine WinCC-Variable mit Prozessanbindung speichern. Damit können Sie z. B. Werte mittels WinCC Tag Logging speichern. Die Berechnung wird immer zyklisch vom aktuellen Zeitpunkt bis zu einem definierbaren Zeitpunkt in der Vergangenheit ausgeführt. Über den Ankerpunkt bestimmen Sie den Zeitpunkt, ab dem die Berechnung beim nächsten Eintreten des Zeitpunkts ausgeführt wird. Sie können festlegen ob Sie die Zeiträume mit einer festen Konstante vergeben oder während der Laufzeit dynamisch mittels einer Variable verändern möchten. Folgende Berechnungsmethoden sind verfügbar: Zyklisch unterbrochen Zyklisch kontinuierlich Zyklisch Intervall Variablengesteuert zyklisch Variablengesteuert unterbrochen Beitrags-ID: , V1.0, 12/

44 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern Berechnung: Zyklisch unterbrochen Beschreibung Der KPI wird einmalig innerhalb eines Zyklus[3] berechnet. Abbildung 7-1 t [1] [2] [3] Parameter Tabelle 7-6 Nummer Variable Datentyp [2] Berechneter Zeitraum Konstante 00[M] 00[d] 00[h] 00[min] Tag Textvariable 16 Bit-Zeichensatz [3] Zyklus Konstante 00[M] 00[d] 00[h] 00[min] Tag Textvariable 16 Bit-Zeichensatz Beispiel Der KPI Qualitätsfaktor soll innerhalb eines Zeitraums von 1 Stunde[2], 1-mal zyklisch innerhalb von 15 Minuten [3] berechnet werden. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

45 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern Berechnung: Zyklisch kontinuierlich Beschreibung Der KPI wird ab einem Zeitpunkt [1] zyklisch [2] berechnet Abbildung 7-2 t [1] [2] Parameter Tabelle 7-7 Nummer Variable Datentyp [2] Zyklus Konstante 00[M] 00[d] 00[h] 00[min] Tag Textvariable 16 Bit-Zeichensatz Beispiel Der KPI Qualitätsfaktor soll zyklisch im 15-Minuten-Takt berechnet werden. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

46 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern Berechnung: Zyklisch Intervall Beschreibung Der KPI wird innerhalb eines Intervalls [2] zyklisch [3] berechnet. Abbildung 7-3 t [1] [2] [3] [4] Parameter Tabelle 7-8 Nummer Variable Datentyp [2] Intervall Konstante 00[M] 00[d] 00[h] 00[min] Tag Textvariable 16 Bit-Zeichensatz [3] Zyklus Konstante 00[M] 00[d] 00[h] 00[min] Tag Textvariable 16 Bit-Zeichensatz Beispiel Der KPI Qualitätsfaktor soll innerhalb eines Zeitraums von 1 Stunde[3], 3-mal zyklisch im 20-Minuten-Intervall[2] berechnet werden. Dabei werden die Werte ab Beginn der Aufzeichnung[1] bis zum Ende des Zyklus[3] mit in die Berechnung aufgenommen. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

47 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern Berechnung: Variablengesteuert zyklisch Beschreibung Wenn ein Trigger [3] eingetreten ist, wird der KPI innerhalb eines Zyklus [2] bis zum Anfang des Zyklus berechnet [4]. Abbildung 7-4 t [1] [2] [3] [4] Parameter Tabelle 7-9 Nummer Variable Datentyp [2] Zyklus Konstante 00[M] 00[d] 00[h] 00[min] Tag Textvariable 16 Bit-Zeichensatz [3] Trigger Tag Bool Beispiel Der KPI Qualitätsfaktor soll innerhalb eines Zyklus von 1 Stunde[2], mithilfe eines Triggers[3] zu einem beliebigen Zeitpunkt berechnet werden. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

48 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern Berechnung: Variablengesteuert unterbrochen Beschreibung Wenn der Trigger [2] eingetreten ist, wird der KPI für den angegeben Zeitraum [1] berechnet. Abbildung 7-5 t [1] [2] Parameter Tabelle 7-10 Nummer Variable Datentyp [1] Berechneter Zeitrahmen Konstante 00[M] 00[d] 00[h] 00[min] Tag Textvariable 16 Bit-Zeichensatz [2] Trigger Tag Bool Beispiel Der KPI Qualitätsfaktor soll mithilfe eines Triggers[2] zu einem beliebigen Zeitpunkt den KPI aus den letzten 15 Minuten[1] berechnen. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

49 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern Beispiel Es soll die Gesamtanlageneffektivität (OEE) innerhalb eines Intervalls von acht Stunden stündlich berechnet werden. Tabelle Klicken Sie unter Calculation Cycles auf die Schaltfläche Add new. 2. Vergeben Sie den Berechnungszyklus den Namen OEE_Cyclic_Intervall. Sie können Zeiteingaben statisch mittels Konstante vergeben oder dynamisch mittels Variable definieren. Wählen Sie in der Klappliste Recuring den Typ Constant aus. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

50 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern 3. Klicken Sie auf den Button Constant. Geben Sie unter Recuring 8 Stunden ein. Klicken Sie auf den Button OK. 4. Wählen Sie in der Klappliste Recuring den Typ Constant aus. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

51 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern 5. Klicken Sie auf den Button Constant. Geben Sie unter Intervall 1 Stunden ein. Klicken Sie auf den Button OK. 6. Wählen Sie unter Instances ihre jeweilige Produktionslinie aus. Wählen Sie unter Calculation Cycles ihren neu angelegten Berechnungszyklus OEE_Cyclic_Intervall aus. Klicken Sie auf den Button Select. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

52 7 Instanzen Konfiguration und Projektierung 7.4 KPIs in Variable speichern 7. Wählen Sie unter Data Source eine Variable aus in welchem die OEE stündlich beschrieben werden soll. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

53 8 Bedienung der Applikation 8 Bedienung der Applikation Öffnen des WinCC Beispielprojektes Tabelle 8-1 Die nachfolgenden Schritte beschreiben wie Sie das Demo Projekt in WinCC öffnen. 1. Der Process Historian muss Aktiv sein. 2. Legen Sie den Process Historian Speicherort wie im Kapitel 6.1 beschrieben an. 3. Entpacken Sie die Datei _Performance_Monitor_Code.zip 4. Starten Sie den WinCC Explorer und öffnen Sie das Demo Projekt. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

54 8 Bedienung der Applikation 5. Wählen Sie mit der linken Maustaste Computer im WinCC Explorer an. Klicken Sie nun mit der rechten Maustaste im rechten Fenster auf den angezeigten Eintrag und wählen Sie Eigenschaften. 6. Öffnen Sie die Lasche General. Klicken Sie auf Use Local Computer Name. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

55 8 Bedienung der Applikation 7. Aktivieren Sie Global Script Runtime. 8. Anschließend erscheint der Hinweis, das WinCC neu gestartet werden soll. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

56 8 Bedienung der Applikation Bedienung des Beispielprojektes Das nachfolgende Beispielprojekt zeigt Ihnen eine Abfüllanlage. Die Maschine ist während einer Schicht in Produktionsphase oder Störungsphase. Im WinCC Performance GanttControl werden die einzelnen Zustände (Handbetrieb, Automatikbetrieb oder Störung) der Maschine dargestellt. Im WinCC PerformanceView Control kann der Anlagenbediener die aktuell berechneten KPIs OEE, Verfügbarkeit, Leistung und Qualität überwachen. Mithilfe der Zustandsanzeige wird der aktuelle Maschinenstatus grafisch angezeigt. Die notwendigen Prozessvariablen für die Berechnung der KPIs werden mit EA Feldern angezeigt. Über das Applikationsfenster kann der Benutzer nachvollziehen wie viele Flaschen pro Takt als Ausschussteile (n.i.o) oder Gutteile (i.o) produziert wurden. Abbildung Tabelle Geben Sie im E/A Feld die Simulationszeit in Minuten ein. 2. Drücken Sie den Button zum Einschalten der simulierten Abfüllanlage. Beitrags-ID: , V1.0, 12/

57 9 Hinweise 9 Hinweise Simulation In der Simulation werden 5 Zustände einer Anlage dargestellt. Diese sollen als Beispiele für mögliche Anlagenzustände dienen. Die 5 Anlagenzustände beeinflussen die Berechnung der KPIS OEE, Verfügbarkeitsfaktor, Leistungsfaktor und Qualitätsfaktor. Zustand 1 Die Maschine befindet sich im Maschinenstatus automatic Fast. Es werden keine Ausschussteile produziert. Die Anzahl der produzierten Teile beträgt 3 Falschen. Abbildung 9-1 Beitrags-ID: , V1.0, 12/

58 9 Hinweise Zustand 2 Die Maschine befindet sich im Maschinenstatus automatic Slow. Es werden keine Ausschussteile produziert. Die Maschine produziert 2 Flaschen. 3 Flaschen wären im idealen Zustand (Zustand 1) möglich. Abbildung 9-2 Zustand 3 Die Maschine befindet sich im Maschinenstatus hand. Es werden keine Ausschussteile produziert. Die Maschine produziert 1 Falsche. 3 Flaschen wären im idealen Zustand (Zustand 1) möglich. Abbildung 9-3 Beitrags-ID: , V1.0, 12/

59 9 Hinweise Zustand 4 Die Maschine befindet sich im Maschinenstatus automatic Fast. 1 Flasche wird als Ausschussteile produziert. Die Anzahl der produzierten Teile beträgt 3 Falschen. Abbildung 9-4 Zustand 5 Die Maschine hat eine Fehlermeldung zum Beispiel error Electric. Es werden keine Flaschen produziert. Abbildung 9-5 Beitrags-ID: , V1.0, 12/

60 10 Literaturhinweise 10 Literaturhinweise Tabelle 10-1 Themengebiet Titel \1\ Siemens Industry Online Support \2\ Downloadseite des Beitrages \3\ Historie Tabelle 11-1 Version Datum Änderung V1.0 12/2015 Erste Ausgabe Beitrags-ID: , V1.0, 12/