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Betriebs- und Maschinendatenerfassung

Dieses kleine Video soll Ihnen die Funktionsweise der OEE-Box zeigen

Was soll das?

Sie betreiben Produktionsmaschinen?
Ein hohes Investment, das sich möglichst schnell amortisieren soll! Das heißt die Maschine muss effektiv mit Aufträgen ausgelastet werden.

Nehmen wir einmal an, die Maschine kostet 250.000€.
Im ersten Jahr kostet damit die Maschinenstunde:

Abzüglich Stunden % € / Stunde
365 Tage * 24 Stunden 8760 100% 29€
145 ungeplante Arbeitstage 5280 40% 47€
Arbeitszeit 16 Stunden / Tag 3520 20% 71€
Stillstandverluste 3080 5% 81€
Taktverluste 2860 3% 87€
Nutzungsgrad 2860 33% 87€

Wie hier zu sehen ist, kostet die Maschinenstunde statt der theoretisch möglichen 29€ nun 87€.

Ziel ist es jetzt die größten “Zeitverschwendungen” zu finden und zu beseitigen.
Doch das ist nicht so leicht wie es sich anhört. Im Alltagsgeschäft haben viele andere Dinge Vorrang als ausgerechnet Stillstände zu notieren.
Daneben hängt die Qualität von Handmitschrieben immer an der Disziplin der Mitarbeiter.

Das ist der eine Punkt. Bearbeiten Sie verschiedene Aufträge an der Maschine ist es ebenso notwendig die Maschinenlaufzeit den Aufträgen zu zuordnen und das ohne die Mitarbeitet zusätzlich zu belasten.

Das Resultat ist es zu einem, eine zuverlässige Auflistung der größten Zeitverluste zu erhalten und damit an der Beseitigung der dieser arbeiten zu können. Der kontinuierliche Mitschrieb erlaubt eine Bewertung der getroffenen Maßnahmen.(KVP – kontinuierlicher Verbesserungsprozess)

Durch den kontinuierlichen Mitschrieb kann zudem die Einhaltung Wartungsintervallen überprüft werden.

Durch die Zuordnung der Maschinenlaufzeit zu Aufträgen kann eine minutengenaue Abrechnung erfolgen.

Wie funktioniert das ?

Mit der OEE-Box!  Die OEE-Box ist der kostengünstige Einstieg in die Maschinen- und Betriebsdatenerfassung und das ohne ihre IT auf den Kopf zu stellen.

Die OEE-Box ist ein kleiner Industrie-PC der mittels eines Drahts an einen Taktausgang der Maschine angeschlossen wird. Das kann ein Signal aus der Steuerung der Maschine sein oder auch eine Lichtschranke. Auf der anderen Seite wird noch eine Ampel und ein Barcodescanner angeschlossen. Das ist zunächst alles.

Im Hintergrund zeichnet die OEE-Box nun die Takte der Maschine auf. Bleibt das Signal eine Zeit lang aus, geht die OEE-Box von einem Stillstand aus und verbucht ihn. Die rote Leuchte der Ampel geht an.

Die OEE-Box weiß nun noch nicht um welche Art von Stillstand es sich handelt.
Dazu gibt es das Stillstand-Blatt.
Auf diesem Blatt Papier notieren Sie alle, an dieser Maschine mögliche Stillstandgründe geben ihnen einen Namen. Dann wandeln Sie diesen in einen Barcode.
Das geht mit z.B. mit Word oder der Druckfunktion der OEE-Box

Der Mitarbeiter sieht die rote Ampel und Scannt den entsprechenden Barcode – die Ampel wechselt von Rot auf Rot & gelb. Sie sehen dass sich jemand um den Stillstand kümmert.
Im Hintergrund die die Reaktionszeit verbucht.
Vorteil gegenüber anderen Methoden ist dass es eine mechanische Aktion für den Mitarbeiter ist. Er muss nicht an einem Terminal einen Stillstand heraussuchen sondern nimmt den Scanner in die Hand – hält ihn auf das Blatt und scannt den entsprechenden Barcode.

Kein Material

Ein weiterer Vorteil für Sie ist es, dass Sie die Art der Stillstände in der Hand haben und diese selbst bestimmen und jederzeit anpassen können.

Stillstände

Wie oben gesehen können Sie beliebige Stillstandsgründe definieren. In der Web-Oberfläche der OEE-Box kann dann noch eingestellt werden ob der Stillstand:

  • ungeplant
  • geplant
  • geplante Produktionsfreie Zeit ist.

Außerdem kann noch eingestellt werden, ob der Stillstand automatisch mit dem nächsten Taktsignal geschlossen werden soll. Das ist zum Beispiel bei dem Stillstand „Rüsten“ nicht gewünscht.

Alle aufgetretenen Stillstände werden zusammen mit dem Auftrag, dem Artikel und der Reaktionszeit vom Auftreten des Fehlers bis zum Einbuchen des Fehlers registriert.

Die OEE-Box erstellt daraus unterschiedliche Auswertungen:

  • Einzelauflistung der Stillstände mit Zeitpunkt, Art und Dauer je Auftrag, Tag, Schicht, Monat
  • Stillstanddauer in Summe je Auftrag Tag, Schicht und aufgeschlüsselt nach geplant/ungeplant
  • Verlauf der Stillstanddauer je Schicht oder Tag

Taktverluste

Jede Maschine hat, abhängig vom gefertigten Artikel, ihre ideale Taktzeit. Die Taktzeit ergibt sich, indem man einen Zeitraum durch die Taktzyklen teilt. Der schnellste Takt ist in der Regel dann der ideale Takt.

Stellt man die aktuelle Taktzeit neben die ideale Taktzeit zeigen sich die Taktverluste.
Entstehen könne diese z.B. durch Kurzstörungen oder falsche Einstellungen an der Maschine.

Die OEE-Box misst kontinuierlich die schnellste und die mittlere Taktzeit und legt sie zu dem aktuellen Auftrag ab.

Im Nachgang kann, aufgrund der gefertigten Teile die Verluste durch die Abweichung vom idealen Takt ermittelt werden.

Auftragszeiten

Jedem Auftrag kann ein Barcode hinterlegt werden. Die OEE-Box erkennt den Barcode als „Auftragsbarcode“ und legt intern einen neuen Auftrag an, wenn dieser nicht existiert. Immer wenn ein Auftrag eingebucht wird, wird dieser Zeit registriert. Der Auftrag bleibt so lange eingebucht, bis der nächste Auftrag eingebucht wird.

Am Ende kann zu jedem Auftrag die Laufzeit an der jeweiligen Maschine ermittelt werden.

Dabei werden natürlich geplante „Nicht Produktionszeiten“ abgezogen.

Das heißt, Sie können die Laufzeiten minutengenau den Aufträgen zuordnen und abrechnen.

Stückzahlen

Aus den Zyklen der Maschine kann die Stückzahl ermittelt werden. In der Regel bedeutet ein Zyklus ein Produkt.
Es ist jedoch auch möglich, dass ein Zyklus einen mehrfachen Nutzen hat. Z.B. wenn eine Spritzgussform mehrere Nester hat.

Diese Einstellung kann in der OEE-Box entweder der Maschine, dem Auftrag oder dem Artikel zugeordnet werden.

Stückzahlen werden in Summen zu je 5 Minuten, zusammen mit dem Artikel und dem Auftrag abgelegt.

In den Auswertungen ist es nun möglich die Stückzahlen je Schicht, je Tag oder Auftrag aufzutragen.

Neben der automatisch erfassten Gesamtstückzahl kann in der Web-Oberfläche der OEE-Box noch eine NIO Menge den Auftrag zugeordnet werden, die dann von der Gesamtmenge abgezogen wird.

OEE / Nutzungsgrad

Aus den so gesammelten Daten kann nun sowohl der Nutzungsgrad als auf die OEE ermittelt werden.

Die OEE wird dabei je Produktionstag und Monat berechnet. Damit besteht die Möglichkeit den Verlauf bzw. die Entwicklung der einzelnen Komponenten der OEE zu verfolgen.

 

Der Nutzungsgrad berücksichtigt dabei nicht die möglichen Stellschrauben, sondern geht von dem maximal möglichen aus.

Die OEE hingegen nimmt hingegen nur die möglichen Stunden als Basis. In obigen Beispiel sind das 3520 Stunden im Jahr.
Weiter können auch noch geplante (unvermeidbare) Stillstände aus der Basis herausgerechnet. Damit sieht diese Zahl natürlich wesentlich besser aus.

Stammdaten (technische Information)

Die OEE-Box ist ein offenes System mit zahlreichen Schnittstellen.

Datenbank

Jede OEE-Box verfügt über eine eigene kleine mySQL Datenbank. Die Struktur der Datenbank ist offengelegt. Sie können von außen mit beliebigen Tools die erfassten Daten abgreifen und weiterverarbeiten.

Zu nennen wären hier Business Intelligence-Werkzeug wie QlikView mit denen weiter Analyse und Verknüpfung mit weiteren Datenquellen möglich ist.

Excel

Aber auch eine Excel Schnittstelle bietet die OEE-Box. Mittels vorgefertigte Abfragen haben Sie die Möglichkeit Daten aus der OEE-Box direkt in Excel zu laden und weiter zu verarbeiten.

JSON

Mittels der JSON Schnittstelle können Datenbankabfragen über den Web-Server im JSON Format ausgegeben werden. Damit sind z.B. Hallenmonitore realisierbar.

Web-Oberfläche

Die OEE-Box verfügt über eine leicht zu bedienende Web Oberfläche. Damit erreichen Sie die OEE-Box von jedem Ort.

Wichtige Stammdaten aber auf aktuelle Kennzahlen können darüber abgefragt, als Diagramm dargestellt oder zu Excel exportiert werden.

Modellierung der Bedienabläufe (technische Information)

Die Bedienabläufe werden in der OEE-Box in einer einfachen XML-Basieren Programmiersprache modelliert.

Diese Programmiersprache formuliert eine „Zustandsmaschine“.

Das heißt der Bedienablauf befindet sich immer in genau einem Zustand.

Nun treten von außen Ereignisse ein. Z.B. wird ein neuer Barcode eingescannt. Darauf kann nun die Zustandsmaschine reagieren eine Aktion ausführen (die Ampel schalten, einen Eintrag in die Datenbank vornehmen) und ggf. in einen neuen Zustand wechseln.

Damit lassen sich ihre Betriebsinternen Abläufe exakt abbilden, sollten sie von dem gelieferten Standardablauf abweichen.

Nehmen wir einem an, Ihre Produktionsmaschine darf nach dem Rüsten erst nach einer Qualitätsfreigabe in den Produktionsmodus gehen.

Ein solcher kann durch einen Zustand „In Rüsten“ und „Warte auf Q-Freigabe“ ganz einfach abgebildet werden.

Benötigte Hardware

Ein kleiner Industrie PC

Andino X1 ist ein kleiner, kostengünstiger Industrie PC. Er erlaubt eine einheitliche Datenerfassung auch in einem Umfeld verschiedenster Hersteller.

Durch den günstigen Preis ist ein flächendeckender Einsatz im Betrieb möglich.  EMV Tests:

DIN EN 55022, DIN EN 61000-4-2,
DIN EN 61000-4-3 DIN EN 61000-4-4,
DIN EN 61000-4-5, DIN EN 61000-4-6,
DIN EN 61000-4-8, RED

Power 9V to 30V DC, 1 Ampere
CPU’s 4× ARM Cortex-A53, 1.2GHz

ATMega 168PA, 8MHz

IO 2 digital In – isolated 5kV

2 Relay out, 48V 2A

Temperature +5C – +50C
Housing 6DB DIN Rail, DIN EN 43880
Communication 100Mbit Eth, 4 x USB 2.0

WIFI 2.4GHz 802.11n

Bluetooth 4.1 Classic

RTC DS3231, I2C
Extension SPI, I2C from ATMega or Pi

To 5 Pol. Screw Terminals

Barcodescanner

Im Aufträge, Artikel, Personal und Stillstände einzubuchen ist ein Barcode-Scanner nötig. Standardmäßig wird ein Kabelgebundener Scanner mitgeliefert. Es ist jedoch auch die Verwendung eines  ein Funkscanner möglich.

RFID Scanner

Um Personal einzubuchen, kann optional ein RFID-Leser angeschlossen werden. Mit einer Karte oder einem Schlüsselanhänger kann das Personal sich an der Maschine einbuchen.

Kontakt:

Clear Systems GmbH
Schweinthal 25
91349 Egloffstein
info@clearsystems.de

CEO                   MarcusLeufgen                   www.clearsystems.de
WEEE               21223449                              www.andino.systems
D-U-N-S ®      312969689                           https://github.com/andino-systems/