Maßgeschneiderte Lösung für die Getränkebranche

Wolfgang Heßelmann*

Mit dem Innoline MES (Manufacturing Execution System) bietet KHS ein speziell auf die Anwendung in der Getränkeindustrie zugeschnittenes  MES-System. Beispielsweise unterstützt das System eine Erhöhung des technischen Wirkungsgrades der Anlagentechnik und eine verbesserte Produktionsplanung. Das führt zu effizienter Materialversorgung und zur Reduzierung von Anlagenstillständen, wodurch sich eine Kostenreduzierung bei der Produktion und damit verbunden ein konkreter Wettbewerbsvorteil ergibt. Als Basis für die Entwicklung des Innoline MES diente KHS das MES-System HYDRA der MPDV Mikrolab GmbH, einem der führenden Anbieter im Bereich MES-Systeme. Das gemeinsame Ziel lautete, die Wünsche der Getränkeindustrie in dieses System zu integrieren. So sollte die Entwicklung des Innoline MES in direkter Zusammenarbeit mit einem Getränkeunternehmen stattfinden und Anpassungen sollten dann als Standard in den Innoline MES-Funktionsumfang einfließen. Als Pilotkunden konnte KHS die Bitburger Braugruppe gewinnen, die nun über eine Vorreiter-Position im Markt verfügt und von dem umfassenden Vorteilspaket des Innoline MES laut Dominik Polster, Leiter zentrales Projekt- und Prozessmanagement der Bitburger Braugruppe und Rudolf Wahl, Hauptabteilungsleiter Abfüllung und Filtration der Bitburger Braugruppe, „in jeder Hinsicht profitiert“.

Viel Zeit und Know-how investiert

Der Startschuss für das Projekt fiel im Jahr 2010. KHS befand sich damals auf der Suche nach einem Getränkeunternehmen, das sich dazu bereiterklärte, in das Projekt MES sowohl Zeit als auch Know-how zu investieren. Die Vorstellung war, gemeinsam zu definieren, welche Funktionen ein MES für die Getränkebranche aufzuweisen hat, um maximalen Nutzen zu generieren. Zum gleichen Zeitpunkt suchte die Bitburger Braugruppe nach einem geeigneten Partner, der zunächst am Standort Bitburg und später an allen weiteren Standorten der Braugruppe ein System etabliert, das eine noch bessere Nutzung der zur Verfügung stehenden Produktionsdaten erlaubt als bislang machbar. Polster: „Die zentrale Frage lautete für uns: Soll es ein Produkt „von der Stange“ sein, das relativ schnell zu implementieren ist, bei dem man dann aber auch mit Unzulänglichkeiten leben muss oder gehen wir den langwierigeren Weg, in 

* Leiter Anlagenprodukte, KHS GmbH, Dortmund, 

  Tel.: 02 31/5 69-16 12

Gemeinschaftsarbeit mit KHS ein System zu entwickeln, das zwar auf einer Standardsoftware aufsetzt, aber durch Customizing und Neuentwicklungen auf unsere Prozesse hin maßgeschneidert ist. Schließlich sprachen wir uns ganz bewusst dafür aus, Zeit und Know-how zu investieren und dafür als Gegenleistung eine auf unsere Bedürfnisse hin genau angepasste Lösung zu erhalten. Am Standort Bitburg leistet das Innoline MES heute hervorragende Dienste. In einem nächsten Schritt ist vorgesehen, es auch in den weiteren Braustätten der Bitburger Braugruppe einzusetzen.“ 

Drei Hauptziele

Mit dem Projekt verfolgte die Bitburger Braugruppe drei Hauptziele: Optimierung der administrativen Prozesse; Kosteneinsparungen durch detaillierte Prozessanalysen, die Schwachpunkte aufzeigen und einen gezielten Eingriff für Verbesserungen ermöglichen sowie standardisierte Auswertungen, um innerhalb der Gruppe Vergleichsmöglichkeiten zu schaffen. Diese Ziele erreicht das Innoline MES mit den integrierten Modulen Line Monitoring, Order Scheduling, Order Execution und Production Analysis.

Perfekte Kommunikation

Eine zentrale Anforderung an das MES lautete zudem, dass es mit dem ERP-System – bei der Bitburger Braugruppe handelt es sich hier um SAP –  ebenso wie mit den weiteren Systemen, beispielsweise in der Logistik, perfekt kommuniziert. Das Innoline MES erfüllt diese Aufgaben bestens. Die Eingabe gleicher Daten in mehrere Systeme muss nicht länger stattfinden. Die notwendige Verbindung wird im Hintergrund des Systems automatisch über Schnittstellen sichergestellt. Die Mitarbeiter sparen dadurch Zeit und gleichzeitig lassen sich Übertragungsfehler von vorne herein ausschließen.

Derzeit im Einsatz für die neun Abfüll- und Verpackungslinien der Bitburger Brauerei

An das Innoline MES sind bei der Bitburger Brauerei derzeit neun Abfüll- und Verpackungslinien angegliedert. Darunter fünf Glas-Anlagen, eine Keg-Linie, eine Premium-Draft-Anlage, eine Fassdosen-Linie und eine Umpack-Anlage. Speziell zugeschnitten auf die Anforderungen der Getränkebranche wurden im Rahmen des Projekts über die Funktionen des MES von MPDV Mikrolab hinausgehende für die einzelnen Module festgelegt. Das Feinkonzept erarbeitete ein hierfür gebildetes Expertenteam der Bitburger Braugruppe gemeinsam mit KHS. Schließlich hieß es, die entsprechend überarbeiteten Module in die Linien zu implementieren. Einem erfolgreich etablierten Modul mit integriertem zusätzlichem Funktionspaket folgte das nächste. Umfangreiche Prüfungen und – wenn nötig – weitergehende Optimierungen schlossen sich an.

Modul Line Monitoring zur linienbezogenen Kennzahlenberechnung

Als Basis des Innoline MES gilt das Modul Line Monitoring. Hier werden Berechnungen von Kennzahlen für Abfüll- und Verpackunganlagen erstellt. Gemeinsam mit der Bitburger Braugruppe wurde ein Kennzahlenmodell entwickelt, das exakt auf die Bedürfnisse der Getränkebranche hin ausgerichtet ist. Innerhalb dieses Kennzahlenmodells ist festgelegt, aus welchen Quellen Daten für Kennzahlenberechnungen automatisch abzugreifen sind. Ausgewiesen werden hier Kennzahlen nach Weihenstephaner Standard. Dazu zählen unter anderem Anlagenwirkungsgrad, Anlagenverfügbarkeit, Durchschnittsleistung und Nennleistung. Zudem besteht die Möglichkeit, Kennzahlen gemäß OEE-Modell (Overall Equipment Effectiveness-Modell) der Association of the Beverage Machinery Industry (ABMI) abzurufen. Entscheidende Neuheit im Vergleich zum bisherigen Vorgehen: Zu technischen Verlusten geht es hier auch um organisatorische Verluste. Sie ergeben sich beispielsweise durch Rüstvorgänge, Wartungsmaßnahmen, Reinigungsvorgänge oder nicht genutzte Produktionszeiten.

Optimierungspotenzial zügig erkennbar

Polster: „Alle relevanten Kostengruppen lassen sich durch Rückschlüsse aus dem Modul Line Monitoring optimieren. Von besonderer Bedeutung ist für uns auch, dass das System neben längeren Stopps Störzeiten, die im Sekundenbereich liegen, äußerst präzise dokumentiert. Häufig ist gerade in ihnen noch Optimierungspotenzial verborgen. Durch ein manuelles Abgreifen wäre die Registrierung der Mini-Stopps in einer solchen Genauigkeit kaum machbar.“

Ein Beispiel dazu, wie hilfreich Line Monitoring bei einer Ursachenforschung zu Störungen sein kann, liefert Wahl: „Stelle ich beispielsweise fest, dass der Wirkungsgrad einer Anlage nicht den Vorgaben genügt, kann ich anhand der Wirkungsgradkurve sehen, zu welchen Zeitpunkten Einbrüche stattfanden. Bemerke ich, dass der Wirkungsgrad zwischen 7.00 Uhr und 9.00 Uhr zurückging, betrachte ich über diese Zeitspanne hinweg alle Maschinen im System genauer und erfahre dadurch schließlich schnell, wo es gehakt hat. Früher war ich darauf angewiesen, dass mir Bediener aufschreiben, welche Maschinen innerhalb welcher Zeitspannen Störungen aufwiesen. Möglicherweise hätte ich detektivisch nachforschen und immense Zeit investieren müssen. Übrigens ermöglicht uns Line Monitoring auch – und das ist ein weiterer Pluspunkt – zügig festzustellen, ob neue Materialien unseren Anforderungen genügen.“ Beispiel hierzu: Die Bitburger Brauerei erhält Verschlüsse von einem neuen Kronkorken-Lieferanten. Werden im Füller-Verschließer-Bereich bei deren Anwendung mehr Stopps als bislang aufgezeichnet, lässt sich das direkt am Bildschirm erkennen und auch für den Lieferanten nachvollziehbar darstellen. Unter anderem bedeuten die Möglichkeiten, die das Line Monitoring bietet, auch für die Bedienpersonen eine Entlastung, kann doch auf ein aufwändiges manuelles Aufzeichnen von Störungen nun verzichtet werden. „So bleibt mehr Zeit dafür, sich auf die eigentliche Aufgabe, nämlich die Maschine, zu konzentrieren und das führt wiederum zu einem erhöhten Anlagenwirkungsgrad“, meint Wahl.

Zahlreiche Standardreports für den täglichen Gebrauch 

Gemeinsam mit der Bitburger Braugruppe erarbeitete KHS unter anderem auch zahlreiche grafisch übersichtlich aufbereitete Standardreporte zu Kennzahlen und Störanalysen „für den täglichen Gebrauch.“ Sie sind auf Knopfdruck abrufbereit. Polster: „Anhand der Berichte können wir zum Beispiel genau sehen, welche Maschinen in einer Linie besonders störanfällig sind, daraufhin Ursachenforschung betreiben und schließlich nach und nach die Störquellen abarbeiten.“ Wahl: „Außerdem hilft uns Line Monitoring dabei zu erkennen, wie wir mit unseren Anlagen langfristig gesehen aufgestellt sind. Beispielsweise lässt sich mit Hilfe dieses Moduls feststellen, ob die Leistungsfähigkeit der vorhandenen Linien für die Verkaufsziele des Vertriebs im nächsten Jahr ausreichend ist oder auch ob einzelne Maschinen bzw. Anlagen über kurz oder lang ersetzt werden müssen.“

Flexibilität ist oberstes Gebot

Meint Polster: „Alle genannten Beispiele demonstrieren im Grunde genommen die hohe Flexibilität des Innoline MES. Diese Flexibilität war für uns von Anfang an ein entscheidendes Thema. Interessiert uns heute der Wasserverbrauch der Waschmaschine, morgen die Leistungsfähigkeit des Füllers und übermorgen der Leimverbrauch, dann möchten wir das auch darstellen können. Das ist nun genau so machbar.“ Ergänzt Wahl: „Selbst wenn wir zum Beispiel 12 Monate nach Abfüllung noch Reklamationen zu einem Produkt bekämen, wären wir anhand der Artikelnummer in der Lage exakt nachzuvollziehen, wie Prozesse zu diesem Zeitpunkt gelaufen sind..“

Modul Order Execution sorgt für auftrags- und artikelbezogene Darstellung

Während das Line Monitoring System linienbezogene Auswertungen ermöglicht, lassen sich mit dem Modul Order Execution Daten wie beispielsweise der Wirkungsgrad, der Energieverbrauch, die Materialkosten, oder die Produktionszeiten auftrags- und artikelbezogen darstellen. Die Bitburger Brauerei unterscheidet zwischen Make-to-order und Make-to-stock Artikeln. Make-to-stock-Artikel sind dadurch gekennzeichnet, dass sich ihre Bedarfsplanung nach saisonalen Anforderungen richtet. Dies sind die Hauptartikel mit durchschnittlich sehr geringer Lagerreichweite. Ihre Planung basiert auf einer Absatzprognose des Vertriebs. Ziel ist es, stets ausreichend Vollgutbestand im Lager zu haben, ohne dass der Kunde mit langem Zeitvorlauf bestellen muss. Des Weiteren basiert die Planung der Make-to-order-Artikel einerseits auf konkreten Kundenbestellungen, z. B. für den Export, andererseits auf entsprechenden Mindestbeständen im Lager. Kundenbestellungen werden ebenso wie Aufträge, die den Lagerbestand sichern, in das SAP-System eingegeben. Daran anschließend gelangen Produktionsaufträge über eine Schnittstelle automatisch in das MES-System (Order Scheduling) und von dort zum Modul Order Execution, das die während der Produktion erfassten Daten den einzelnen Aufträgen exakt zuordnet. Bislang üblich: Produktionsaufträge mussten händisch vom SAP-System abgeschrieben werden und waren in das Vorgängersystem des MES-Systems wiederum händisch einzutragen. Den Start und das Ende einer auftragsbezogenen Produktion meldet der Bediener nun jeweils per Knopfdruck am Bedienterminal. Werden während eines Produktionsauftrags Mehr- oder Minderverbräuche erzeugt, kann der Bediener das dem System direkt mitteilen. Beispiel: Etikettenmaterial ist verschmutzt und kann folglich nicht mehr verwendet werden. MES-System und SAP-System gleichen sich stets automatisch untereinander ab. Die vom Modul Order Execution registrierten für Auftrag und Artikel verbrauchten Materialien werden im SAP-System korrekt abgebucht. Eine auftrags- und artikelbezogene Kostenrechnung findet statt. Auch hier war bislang ein händischer Abgleich nötig. Order Execution realisiert nun den automatischen Abgleich über Schnittstellen im Hintergrund. 

Automatische Auftragsplanung durch das Modul Order Scheduling 

Für die Planung von Aufträgen ist das Modul Order Scheduling zuständig. Bisherige Vorgehensweise bei der Bitburger Brauerei: Die Terminierung von Aufträgen erfolgte in einer SAP-Plantafel, der keine Online-Informationen zur Verfügung standen. Folglich war hier stets ein manueller Abgleich zwischen Soll- und Ist-Situation innerhalb der Linien nötig. Das Modul Order Scheduling übernimmt die Planung von Aufträgen nun mit einer Gantt-Chart-basierten Plantafel. Hier ist die grafisch übersichtlich aufbereitete Online-Darstellung gegeben, eventuelle Verzögerungen werden direkt registriert und die Planung kann für nachfolgende Aufträge automatisch oder manuell angepasst werden.

Das Modul Order Scheduling führt eine automatische Auftragsplanung durch. Dabei berücksichtigt es hinterlegte Vorgaben wie beispielsweise Verfügbarkeit und Geschwindigkeit von Anlagen, Umrüstzeiten, Artikelprioritäten und ist darauf ausgerichtet, den Leerlauf von Anlagen – beispielsweise durch Reinigungszeiten – so gering wie möglich zu halten. Die für die Getränkebranche wesentlichsten Planungsregeln wurden gemeinsam mit der Bitburger Braugruppe erarbeitet und hinterlegt. Gleichzeitig besteht innerhalb des Moduls die Option, die Regeln an eigenen Anforderungen  zu orientierten, zu speichern und die automatische Auftragsplanung folglich ganz den individuellen Wünschen anzupassen. Beispiel hierzu: Bei der Bitburger Brauerei versorgt eine Mischanlage zwei Linien. Folglich ist innerhalb des Moduls Order Scheduling registriert, dass Biermischgetränke nie auf diesen beiden Linien gleichzeitig produziert werden dürfen, da die Kapazität des Mixers hierfür nicht ausreicht. Ein weiterer wesentlicher Aspekt des Order Scheduling war für die Bitburger Braugruppe, dass sich die vorgeschlagene Beplanung der Linien variieren lässt. Wahl: „Meiner Meinung nach ist Order Scheduling mit einem Navigationssystem vergleichbar, das Routenvorschläge präsentiert. Ich kann die Route annehmen, sie aber auch auf Basis von persönlichen Erfahrungen umstellen.“ Soll zum Beispiel ein Auftrag verschoben werden, ist das bei Eingabe in das System jederzeit machbar. Wobei Order Scheduling auch in diesem Fall auf eine genaue Einhaltung der hinterlegten Regeln achtet. Ein Verstoß gegen sie ist nur dann möglich, wenn er ausdrücklich gefordert und quittiert wird. Beispiel für einen derartigen bewussten Regelverstoß: Dem Bediener ist bekannt, dass sich Etiketten für den in zwei Stunden gewünschten Auftrag bereits im Betrieb befinden, sie allerdings noch nicht im System registriert sind. Daher will er nicht zulassen, dass der Auftrag auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird.

Wird die vom Order Scheduling realisierte Planung vom Bediener für gut befunden und angenommen, findet eine automatische Rückmeldung der Plandaten an das SAP-System statt. Somit ist hier bekannt, wann welche Aufträge zur Produktion anstehen und es können entsprechende Bestellungen für eventuell noch benötigte Materialien ausgelöst werden. Vor der Freigabe jedes Produktionsauftrags findet die automatische Anfrage des MES-Systems beim SAP-System statt, ob die benötigten Materialien tatsächlich verfügbar sind. Polster: „Das Modul Order Scheduling ist für uns von großer Bedeutung. Durch Vergleichen verschiedener Planungsszenarien können wir den für uns besten Wochenplan ermitteln. Ergänzt Wahl: „Die Ermittlung des optimalen Planes war bislang eine echte Tüftelei. Nun erhalten wir vom System auf Knopfdruck zu jedem Szenario die relevanten Kennzahlen, wie zum Beispiel Durchlauf- und Rüstzeiten. Besser geht’s nicht.“

Zudem sind die Module Order Execution und Order Scheduling dazu in der Lage, zeitliche und wirtschaftliche Auswirkungen von Planungsänderungen direkt aufzuzeigen. Wahl: „Wenn aufgrund von unvorhergesehenen Absatzschwankungen der Lagerbestand eines Artikels bedrohlich sinkt, muss der Plan durch einen zusätzlichen Fertigungsauftrag für diesen Artikel geändert werden. Nun teilt uns das System genau mit, welche Auswirkungen dieser Auftrag außerhalb der Reihe auf unseren Wochenarbeitsplan hat und ich kann ableiten, wie viel er an Zusatzkosten verursacht. 

Modul Production Analysis bietet den Gesamtüberblick

Für übergreifende Auswertungen von Produktionsdaten implementierte KHS das Modul Production Analysis in das MES-System der Bitburger Braugruppe. Dabei handelt es sich um ein Web-basiertes Tool, mit dem Nutzer auch standardisierte Kennzahlen aus unterschiedlichen Linien erhalten können. Beispielsweise lässt sich mit diesem Modul ein Überblick über die häufigsten Stillstandsgründe in den Linien der Bitburger Brauerei erreichen oder darstellen, wo die einzelnen Linien bei Betrachtung ihres Wirkungsgrades im Ranking stehen. Generell gilt: Eine Verdichtung von Kennzahlen für eine Linie ist mit Production Analysis ebenso machbar wie für eine Vielzahl an Anlagen. Sind zu einem späteren Zeitpunkt – wie geplant – sämtliche Braustätten der Bitburger Braugruppe mit einem MES-System ausgestattet, lassen sich beispielsweise auch die Kennzahlen der einzelnen Brauereien mithilfe von Production Analysis direkt miteinander vergleichen. 

Datenzugriff für jede Benutzergruppe separat definiert

Besonders interessant ist das Modul Production Analysis für das Management, dient es doch dazu, Informationen zu verdichten und den schnellen Überblick zu den wesentlichsten Kennzahlen aller Anlagen bereitzustellen. Für Production Analysis ist keine installierte Software nötig. Hier erfolgt der Zugang per Internet Explorer. Bedienpersonen kommunizieren mit dem MES-System dagegen über ein Terminal-Programm, Schichtmanager, Schichtführer, Labor und Logistik über den Innoline MES Client. Für die einzelnen Benutzergruppen ist genau festgelegt, auf welche Daten Zugriff besteht und in welche Bereiche eingegriffen werden darf. 

Neben den Modulen Line Monitoring, Order Scheduling, Order Execution und Production Analysis, für deren Anwendung sich die Bitburger Braugruppe entschieden hat, sind innerhalb des MES-Systems die Module Order Material Tracking und Recipe Management möglich. 

Module Order Material Tracking und Recipe Management bieten weitere Möglichkeiten

Order Material Tracking beinhaltet die exakte Erfassung sämtlicher für einen Auftrag nötigen Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe mittels Scanner. Mit Hilfe dieses Moduls lässt sich beispielsweise anhand von eingelesenen Barcodes jederzeit nachvollziehen, welche Materialien für einen bestimmten Auftrag zum Einsatz gelangten. Das Recipe Management dient beim Innoline MES zur Überwachung vorgegebener Prozessparameter. Es bietet die kontinuierliche automatische Grenzwertüberwachung und eine unmittelbare Alarmierung des Bedienpersonals im Falle von Grenzwertverletzungen. 

Querverbindungen zwischen den Modulen vereinfachen Prozesse

Ein entscheidender  Vorteil beim Innoline MES ist es, dass nur eine Datenbank genutzt wird. Das bedeutet, dass sich zwischen den Modulen zahlreiche Querverbindungen herstellen lassen. So ist bei Aufruf des Moduls Order Scheduling beispielsweise durchaus auch eine Anzeige von Daten aus dem Line Monitoring machbar. Das vereinfacht die Anwendung, ist sehr komfortabel und liefert ein umfangreiches Informationspaket. Ebenfalls ein deutliches Plus: Wer sich zunächst für die Innoline MES-Basisversion und damit ausschließlich für das Modul Line Monitoring entscheidet, kann bei Bedarf weitere Module auch zu einem späteren Zeitpunkt einfach nachrüsten. 

Einstieg in das Pilotprojekt Innoline MES „genau die richtige Entscheidung“

Polster: „Aus unserer Sicht war es genau die richtige Entscheidung, gemeinsam mit KHS in das Pilotprojekt Innoline MES einzusteigen. Alle unsere Vorstellungen sind in das System mit eingeflossen. Unsere Prozesse sind nun genau so optimiert, wie wir es uns im Vorfeld gewünscht hatten.“ Ergänzt Wahl: „Wesentlich ist für uns auch, dass das System lernfähig ist. Wenn bei uns neue Wünsche entstehen, entwickeln wir mit KHS gemeinsam weiter. Als nächste Aktion planen wir beispielsweise eine Kennzahlenberechnung zu „füllerrelevanten Störungen“ in das Innoline MES mit zu integrieren. Alles in allem sehe ich dieses Pilotprojekt ganz klar unter dem Motto „Win-Win-Situation. Demnächst werden davon auch die weiteren Braustätten der Bitburger Braugruppe deutlich profitieren.“ Dazu Polster: „Das kommunizieren wir auch so an die Branche. Wir haben das Innoline MES bei Veranstaltungen bereits mehrfach präsentiert und großes Interesse registriert.“ Wen wundert es angesichts dieser Tatsache, dass bei KHS bereits 15 weitere Innoline MES-Pakete geordert wurden und zahlreiche weitere Anfragen vorliegen.