INFI-Projekt Maschinendatenerfassung (MDE) Klasse:...2AHWIL Jahrgang:. 2. Abgabetermin: Note:...

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1 HÖHERE TECHNISCHE BUNDES- LEHR- UND VERSUCHSANSTALT ST.PÖLTEN W A L D S T R A ß E 3, A S T. P ÖL T E N TE L. : /274 2 / F A X. : / / INFI-Projekt Maschinendatenerfassung (MDE) Huemer/Kuschei Name:...Andreas Bachofner Klasse:...2AHWIL Jahrgang:. 2. Projektbezeichnung:...Maschinendatenerfassung (MDE) Abgabetermin: Note:... Für die Zwecke der Maschinendatenerfassung, werden von einer SPS Signale von Maschinen erfasst und in Form von Text-Dateien im Format jjjjmmtt.log abgespeichert und für weitere Auswertungen zur Verfügung gestellt. Die Projektaufgabe besteht darin, diese Daten in Excel zu analysieren, Berichte zu erstellen und die Verfügbarkeit und den Nutzungsgrad der jeweiligen Maschine zu berechnen. Das Projekt ist ausführlich zu dokumentieren und in richtiger Reihenfolge ausgedruckt in einer Kombi-Mappe mit korrekter Kopf-/Fußzeile (grün!) abzugeben: 1. Deckblatt & Inhaltsverzeichnis 2. Pflichtenheft / Angabe 3. Allgemeine Beschreibung über den Lösungsansatz 4. Verfügbarkeit und Nutzungsgrad erklären 5. Flussdiagramm oder Nassi-Schneidermann-Diagramm über die Vorgangsweise 6. Grafiken der Ergebnisse (Managementreport!) 7. Beschreibung der Vorgangsweise 8. Besonderheiten, Kommentare Anhang: 9. Datenträger (oder Link auf OneDrive) 10. Aktuelle Marktrecherche 11. div. Kopien technischer Datenblätter /Normen 12. Tätigkeitsbericht

2 Inhaltsverzeichnis 1. Allgemeine Beschreibung über den Lösungsansatz Erklärung von Verfügbarkeit und Nutzungsgrad Erklärung der Verfügbarkeit Erklärung des Nutzungsgrades Flussdiagramm über Vorgangsweise Grafiken der Ergebnisse Beschreibung der Vorgangsweise Filtern und Sortieren der Daten Bereinigen der Daten von Überschneidungen Berechnung von Verfügbarkeit und Nutzungsgrad Berechnung der Verfügbarkeit Berechnung des Nutzungsgrad Erstellen von Diagrammen Berechnungen für Diagramme Diagramme erstellen Besonderheiten und Kommentare Aktuelle Marktrecherche Tätigkeitsbericht Andreas Bachofner /20

3 1. Allgemeine Beschreibung über den Lösungsansatz Zu Beginn wurden die Daten der mir zugeteilte Maschine 1 aus den Daten der anderen Maschinen herausgefiltert. Anschließend wurden die Daten sortiert und anschließend mit einer WENN-Funktion überprüft, um Überschneidungen der Fehlermeldungen zu finden und die Daten bereinigen zu können. Nach der Bereinigung der Daten erfolgte ein erneutes Filtern der Daten, um die technischen Stillstandsursachen herauszufinden und somit die Verfügbarkeit berechnen zu können. Nach der Berechnung der Verfügbarkeit wurde der Nutzungsgrad, der alle Stillstandsursachen (technische und organisatorische) berücksichtigt, berechnet. Der nächste Schritt bestand darin, ein Flussdiagramm zu erstellen. Als nächstes wurden die Ergebnisse mithilfe von Diagrammen grafisch aufbereitet, um diese besser visualisieren und präsentieren zu können (Managementreport). Andreas Bachofner /20

4 2. Erklärung von Verfügbarkeit und Nutzungsgrad 2.1 Erklärung der Verfügbarkeit Die DIN definiert die Verfügbarkeit folgendermaßen: Die Verfügbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, ein System zu einem gegebenen Zeitpunkt in einem funktionsfähigen Zustand anzutreffen. Quelle: Unter Verfügbarkeit versteht man also die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Maschine funktioniert wenn man sie in Betrieb nehmen will. Es werden nur technische Stillstände berücksichtigt, da die Verfügbarkeit nur die Zuverlässigkeit der Maschine angibt. Zur Berechnung der Verfügbarkeit benötigt man zwei Rechengrößen: Die mittlere Zeit zwischen den Fehlern MTBF (Mean Time Between Failure) und die mittlere Zeit, die zur Reparatur benötigt wird MTTR (Mean Time To Repair) Quelle von Informationen und Grafiken: 2013-MDE/Dr. Huemer Andreas Bachofner /20

5 Störung Dokumentation_Bachofner_ Erklärung des Nutzungsgrades Mit der Erhebung des Nutzungsgrades wird festgestellt, wie ausgelastet die Maschine in Bezug auf die Planbelegungszeit ist. Im Gegensatz zur Verfügbarkeit wird der Nutzungsgrad über alle Störungsursachen definiert, d.h. es werden auch organisatorische Störungsursachen berücksichtigt. Zur Berechnung des Nutzungsgrades müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden: Planbelegungszeit TB Die Planbelegungszeit gibt die geplante Nutzungsdauer für die Maschine an. Ruhezeit TRU Unter Ruhezeit werden alle Stillstandszeiten verstanden, die eine Pause und Erholung für den Arbeiter an der Maschine sind, aber die die Maschine eigentlich nicht benötigt organisatorische Stillstandsursache Wartungszeit TW Die Wartungszeit TW gibt die Wartungszeit an, die benötigt wird, bis die geplante Wartung durchgeführt wurde organisatorische Stillstandsursache Instandsetzungszeit TI Unter Instandsetzungszeit versteht man den Zeitverlust bei der Produktion, der durch einen technischen Fehler verursacht wird. Dies sind nicht nur Reparaturzeiten, sondern alle von dem Fehler verursachten Zeiten (Wartezeiten auf Ersatzteile, Probelaufzeiten ) technische Stillstandsursache Nutzungszeit TN Die Nutzungszeit TN gibt an, wie viel Zeit nach Abzug aller Zeiten der Störungsursachen von der Planbelegungszeit zur Produktion genutzt wurde. Diese Zeit wird zur Berechnung des Nutzungsgrades benötigt. TB TN TN TN TN TN TN TN 6:00 T 22:00 RU TW TRU TW TI TRU TI TRU Uhr Uhr Zeit Quelle von Informationen und Grafiken: 2013-MDE/Dr. Huemer Andreas Bachofner /20

6 3. Flussdiagramm über Vorgangsweise Start MDE Verfügbarkeit berechnen Maschine 1 herausfiltern Fehlereinträge nach Datum sortieren Tabellenblatt mit allen Stillstandsursachen auswählen WENN-Funktion einfügen TN berechnen Überschneidungen? nein Technische Stillstandsursachen herausfiltern Neues Tabellenblatt mit gefilterten Daten erstellen ja nein Daten säubern Überschneidungen? ja Nutzungsgrad berechnen Managementreport erstellen MTTR und MTBF berechnen Ende MDE Andreas Bachofner /20

7 MTTR Anzahl der Fehler Anzahl der Fehler Dokumentation_Bachofner_01 4. Grafiken der Ergebnisse Absolute Fehlerhäufigkeit Fehlerart Fehlerhäufigkeit pro Wochentag 0 Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Wochentag 00:04:19 00:04:15 00:04:11 00:04:06 00:04:02 00:03:58 00:03:53 Fehlerartbezogene MTTR Fehlerart Werkzeugbruch Stromausfall Warten auf Material Warten auf Transportmittel Not-Aus Pause Kein Auftrag Rohmaterial fehlt Wartung/Instandhaltung Andreas Bachofner /20

8 4,13% Verfügbarkeit Verfügbarkeit Zeitdauer der technischen Fehler 95,86% Nutzungsgrad 12,55% Nutzungsgrad Ausfallrate 87,45% Andreas Bachofner /20

9 5. Beschreibung der Vorgangsweise 5.1 Filtern und Sortieren der Daten Maschine 1 herausfiltern und in neue Tabelle Maschine 1 kopieren Spalte Maschine auswählen Dialogfeld Sortieren und Filtern auswählen Filtern alles markieren und in neue Tabelle Maschine 1 kopieren Andreas Bachofner /20

10 Spalte Stillstandsanfang erstellen mit der Formel =(B2*3600+C2*60+D2)/86400; Spalte Stillstandsende mit der Formel =H2+G2/86400 erstellen. Die Ergebnisse beider Rechnungen als Uhrzeit formatieren, um Plausibilität besser prüfen zu können. Zelle H2 auswählen Formel =(B2*3600+C2*60+D2)/86400 eingeben Formel bis zur letzten Zeile mit Daten verlängern als Uhrzeit formatieren Zelle I2 auswählen Formel =H2+G2/86400 eingeben Formel bis zur letzten Zeile mit Daten verlängern als Uhrzeit formatieren Andreas Bachofner /20

11 Daten nach Datum und Anfangszeit der Fehler sortieren Alle Daten markieren Dialogfeld Sortieren und Filtern auswählen Benutzerdefiniertes Filtern auswählen Zuerst nach Datum, dann nach Uhrzeit filtern 5.2 Bereinigen der Daten von Überschneidungen Überschneidungen finden Zelle J2 auswählen Formel =WENN(I2>H3;WENN(A2<A3;"";"Fehler");"") eingeben Andreas Bachofner /20

12 Zeilen die zu löschen sind markieren und herausfiltern Zelle K2 auswählen Formel =WENN(J1="Fehler";"löschen";"") eingeben bis zur letzten Zeile mit Daten ziehen Spalte markieren Dialogfeld Sortieren und Filtern auswählen Filtern auswählen Kästchen löschen auswählen Fehlerzeilen löschen Raster über Fehlerzeilen ziehen löschen Formel erneut bis zur letzten Zeile mit Daten ziehen neue auftretende Fehler löschen solange wiederholen bis keine Zeilen mehr mit löschen vorhanden sind Andreas Bachofner /20

13 5.3 Berechnung von Verfügbarkeit und Nutzungsgrad Berechnung der Verfügbarkeit Störungsursachen für Verfügbarkeit herausfiltern Spalte E markieren Dialogfeld Sortieren und Filtern auswählen Filtern auswählen Stillstandsursachen 1, 2, 5 auswählen gefilterte Werte in neue Tabelle übertragen Spalte A-I markieren kopieren in neue Tabelle einfügen TTR und TBF berechnen Spalte TTR erstellen Zelle J2 auswählen Formel =G2/86400 einfügen und bis zur letzten Zeile mit Daten ziehen Spalte TBF erstellen Zelle K3 auswählen Formel =WENN(A3=A2;H3-I2;(H3+1)-I2) einfügen und bis zur letzten Zeile mit Daten ziehen Andreas Bachofner /20

14 MTTR und MTBF berechnen Spalte MTTR erstellen Zelle L2 auswählen Formel =MITTELWERT(J2:J574) einfügen und bis zur letzten Zeile mit Daten ziehen Spalte MTBF erstellen Zelle M2 auswählen Formel =MITTELWERT(K3:K574) einfügen und bis zur letzten Zeile mit Daten ziehen Verfügbarkeit berechnen Spalte Verfügbarkeit erstellen Zelle N2 auswählen Formel =M2/(M2+L2) einfügen Berechnung des Nutzungsgrad Gefilterte Maschinendaten aus Tabelle Maschine 1 in neue Tabelle übertragen Spalte A-I markieren kopieren in neue Tabelle einfügen TN berechnen Spalte TN erstellen Zelle J2 auswählen Formel =40-SUMME(G2:G1746)/86400 einfügen Zellen als Zahl formatieren Andreas Bachofner /20

15 Nutzungsgrad berechnen Spalte Nutzungsgrad erstellen Formel =J2/40 einfügen Zahl als Prozent formatieren 5.4 Erstellen von Diagrammen Berechnungen für Diagramme Berechnungen für Diagramm Absolute Fehlerhäufigkeit Spalten mit Fehlerursachen erstellen Zelle I2 auswählen Formel =ZÄHLENWENN($F:$F; 1) einfügen Formel bis zur letzten Spalte verlängern Suchkriterium je nach Fehler verändern Berechnungen für Diagramm Fehlerhäufigkeit pro Wochentag Spalten mit Wochentagen erstellen Zelle T2 auswählen Formel =ZÄHLENWENN($A$177:$G$525;$A177) einfügen Formel bis zur letzten Spalte verlängern Suchkriterium je nach Wochentag verändern (Datum beginnt in Zeile 177 Zelle A177 auswählen) Andreas Bachofner /20

16 Berechnungen für Diagramm Fehlerartbezogene MTTR Spalten mit Fehlerursachen erstellen Zelle I35 auswählen Formel =(MITTELWERTWENN($F$2:$G$1747;1;$G$2:$G$1747))/86400 einfügen Formel bis zur letzten Spalte verlängern Kriterien je nach Fehlerart verändern Berechnungen für Diagramm Verfügbarkeit Spalte Zeitdauer der technischen Fehler erstellen Zelle O2 auswählen Formel =SUMME(J$2:J$ )/40 einfügen Berechnungen für Diagramm Nutzungsgrad Spalte Ausfallrate erstellen Zelle L2 auswählen Formel =(40-J2)/40 einfügen Andreas Bachofner /20

17 5.4.2 Diagramme erstellen Da die Diagramme alle nach demselben Schema erstellt werden, wird die Erstellung der Diagramme nur am Beispiel des Diagramms absolute Fehlerhäufigkeit dargestellt. Datenbereich auswählen Gewünschte Diagrammform wählen Optional Titel und Achsenbeschriftungen einfügen und Farben ändern Andreas Bachofner /20

18 6. Besonderheiten und Kommentare Die Arbeit an diesem Projekt war teilweise sehr zeitaufwendig und komplex und erforderte viel logisches Denken, da die Vorgehensweise selber erarbeitet werden musste. Durch dieses eigenständige Arbeiten konnte man jedoch seine Kenntnisse in Microsoft Excel deutlich verbessern, was man durch bloßes Nachahmen der Tätigkeit des Lehrers nicht getan hätte. Ich persönlich finde diese Art des Lernens sehr positiv, weil man innerhalb der gegebenen Frist mit individuellem Tempo arbeiten konnte und so auch sicherstellen konnte, dass man das erlernte nicht vergisst. Ein weiterer Aspekt dieser Projektarbeit ist, dass man lernt, Arbeit richtig einzuteilen und Fristen zu beachten, die gegeben werden. Während des Projektes bildeten sich auch kleine Gruppen, in denen man weit schneller zu einer Lösung des Problems kam als alleine, was ich als sehr positiven Aspekt bezeichnen würde. Vor allem aber ist man nach Fertigstellung des Projektes Stolz auf seine eigenen Leistungen. Andreas Bachofner /20

19 Anhang 7. Aktuelle Marktrecherche Bei Angeboten zur MDE wird meist eine kombinierte Lösung aus Software und Hardware von einem Anbieter offeriert, wie bei der Firma gbo datacomp. Diese beschreibt ihr Produkt folgendermaßen: Maschinendatenerfassung mit bisoft MDE garantiert den perfekten Informationsfluss zwischen Produktion und Produktionsplanung. Dabei wird durch vielschichtige Steuerungsund Übertragungsprogramme der permanente Dialog mit den Erfassungsterminals sichergestellt. Quelle: Der Anbieter hebt auch heraus das für diese Art der MDE keine Datenbank erforderlich ist, was für Kleinbetriebe sicher von Vorteil ist. Andere Anbieter wie inray OPC Router bieten eine Softwarelösung an, bei der bereits bestehende Datenbanken und SPS-Geräte (möglicherweise als Steuerung verwendet) verbunden werden können. Dieses Programm kann Excel Dateien lesen und generieren und die Ergebnisse so für den Menschen verständlich machen. Auch kann man sich Fehlermeldungen per zuschicken lassen oder den Energie- und Materialverbrauch der Maschine messen lassen. Quelle: Ein weiterer Anbieter, die ISGUS Unternehmensgruppe, bietet die MDE als ein Teil der BDE an. Das Programm ZEUS soll einen Vorteil durch schnelle Informationen aus dem Fertigungsprozess bringen und so die Arbeitsabläufe besser planbar machen und die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens erhöhen. Es kann mit vielen anderen Programmen wie ZEUS Zeiterfassung (ZE), ZEUS Zutrittskontrolle (ZTK), ZEUS Personaleinsatzplanung (PEP) und Ressourcenplanung (RPS) kombiniert werden. Quelle: Andreas Bachofner /20

20 8. Tätigkeitsbericht Tag Tätigkeit Dauer Filtern und Sortieren der Daten 01: Säubern der Daten 01: Berechnen der Verfügbarkeit 01: Berechnen des Nutzungsgrades 01: Diagramme erstellen 01: Dokumentation erstellen; Allgemeinen Lösungsansatz erläutern, Erklären von Verfügbarkeit und Nutzungsgrad 01: Dokumentation erstellen; Beschreibung über Vorgehensweise 01:40 erstellt Dokumentation erstellen; Beschreibung über Vorgehensweise 02:00 erstellt 1.1. Dokumentation erstellen; Flussdiagramm erstellen, 02:00 Managementreport erstellen, Besonderheiten und Kommentare vermerkt 2.1. Marktrecherche 01: Kontrolle der Dokumentation und ggf. Ergänzung der selbigen Andreas Bachofner /20