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MES-Software schöpft die Produktionskapazität voll aus

01  Die ersten beiden Biere, die Jeff Lebesch in seinen New Belgium Brewing Co. braute, waren ein braunes Dubbel mit erdigen Untertönen namens  Abtei und einem bemerkenswert gut ausgewogenen Bernstein, das er Fat Tire  nannte. Zurzeit braut das Unternehmen 26 verschiedene Biersorten

01 Die ersten beiden Biere, die Jeff Lebesch in seinen New Belgium Brewing Co. braute, waren ein braunes Dubbel mit erdigen Untertönen namens Abtei und einem bemerkenswert gut ausgewogenen Bernstein, das er Fat Tire nannte. Zurzeit braut das Unternehmen 26 verschiedene Biersorten

02  Vor der Optimierung schaffte die Abfüllanlage gerade mal 50 % ihrer Produktionskapazität

02 Vor der Optimierung schaffte die Abfüllanlage gerade mal 50 % ihrer Produktionskapazität

03  Die Wonderware-Software lieferte entscheidende Informationen zu den Stillständen. So konnten die notwendigen Verbesserungsmaßnahmen in  Auftrag gegeben und die Stillstandzeiten um mehr als 50 % gesenkt werden

03 Die Wonderware-Software lieferte entscheidende Informationen zu den Stillständen. So konnten die notwendigen Verbesserungsmaßnahmen in Auftrag gegeben und die Stillstandzeiten um mehr als 50 % gesenkt werden

04  Die Einführung der MES-Performance-Software von Wonderware hat,  in Kombination mit den weiteren Optimierungsstrategien dazu geführt,  das New Belgium die Kapazität seiner Verpackungsanlage auf rund 1,3 Mio.  Fässer pro Jahr erhöhen konnte

04 Die Einführung der MES-Performance-Software von Wonderware hat, in Kombination mit den weiteren Optimierungsstrategien dazu geführt, das New Belgium die Kapazität seiner Verpackungsanlage auf rund 1,3 Mio. Fässer pro Jahr erhöhen konnte

Als Hersteller einiger der weltweit beliebtesten Craft-Biersorten, wie „Fat Tire“ und einer Vielzahl weiterer beliebter Indian Pale Ales (IPA) sowie Pils-, Weizen- und Ale-Sorten (Bild 1), erfüllen die Braumeister der New Belgium Brewing Co. den Wunsch vieler Biertrinker weltweit nach köstlichen amerikanischen Premiumbieren. Um sicherzustellen, dass die kritischen Bierliebhaber und Fans des Unternehmens nur Produkte höchster Qualität erhalten, hat man bei New Belgium im Laufe der letzten fünf Jahre verschiedene Bereiche der Produktion automatisiert, um sowohl die Brauprozesse als auch die Abfüll- und Verpackungsanlagen am Standort in Nord-Colorado zu optimieren.
Als die Betriebsführung von New Belgium Brewing daran ging, die Abfüllanlage und den Ausstoß an Kästen anhand der Anlagenkapazität unter die Lupe zu nehmen, wurde deutlich, dass die Linien theoretisch in der Lage wären, wöchentlich 294 000 Kästen zu produzieren, tatsächlich aber nur 150 000 pro Woche schafften (Bild 2). „Nachdem wir, um die wachsende Nachfrage zu erfüllen, die Wochenarbeitszeit an unserer Abfüllanlage erhöht hatten – dabei mussten einige, die Firmenkultur prägende, Freizeitangebote geopfert werden – stellten wir zu unserer Enttäuschung fest, dass die Brauerei nur rund die Hälfte der Menge produzierte, zu der die Produktionslinie tatsächlich in der Lage gewesen wäre“, berichtet Joe Herrick, Leiter des Abfüll- und Verpackungsbereichs bei New Belgium Brewing. An diesem Punkt wurde uns klar, dass es höchste Zeit war, an dieser Situation etwas zu ändern. Also wandten wir uns an die Softwareingenieure von Apex, um mit ihrer Unterstützung die nächsten Schritte festzulegen, mit denen wir die volle Produktionskapazität erreichen würden.“
Auf der Suche nach der verlorenen Zeit
Nach einem Audit der Produktionslinie und der aus dem Anlagenbetrieb gesammelten Daten kamen die Verantwortlichen von New Belgium zu dem Schluss, dass sowohl bei den geplanten als auch bei den ungeplanten Stillständen zu viel wertvolle Zeit im Bereich der Verpackung verloren ging. Das seit vielen Jahren genutzte Verfahren der manuellen Datenaufzeichnung mittels Produktionsprotokollen auf Papier und Spreadsheets reichte schlichtweg nicht aus, um mit den von New Belgium angestrebten Abfüllmengen Schritt zu halten.
Also erkannte das Führungsteam die Notwendigkeit des nächsten Schritts in seiner Strategie zur Anlagenautomatisierung: die Implementierung einer Softwarestrategie, die sowohl die Effizienz als auch die Qualität, Compliance und Gesamtleistung der Anlagen maximiert. „Wir hatten das papiergestützte System viele Jahre lang genutzt, aber angesichts der Produktmengen, die unser Personal nun beherrschen musste, hatte dieses System endgültig ausgedient“, so J. Herrick weiter. „Bei den vielen Änderungen der Biermischungen und Verpackungsvarianten bedeutete die manu elle Pflege dieser Daten aufgrund möglicher Falscheinträge eine zu hohe Fehleranfälligkeit. Es war also Zeit, auf die nächste Automatisierungsebene zu gehen, um die geplanten und ungeplanten Stillstände exakt im Griff zu behalten.“
„Die Betriebsleitung gelangte zu der Erkenntnis, dass es an der Zeit war, die Funktionen unserer vorhandenen Wonderware-Automatisierungssoftware zu erweitern, um deren gesamte Möglichkeiten als Manufacturing Execution System (MES) auszuschöpfen. Nur so würde es möglich sein, tagtäglich mehr Zeit für die Entspannungsaktivitäten der Mitarbeiter zu gewinnen, die einen wichtigen Baustein unserer Unternehmenskultur darstellen“, so der Leiter des Abfüll- und Verpackungsbereichs.
Durch die Implementierung der Wonderware-MES-Performance-Software von Schneider Electric versetzte Apex seinen Kunden New Belgium in die Lage, die von der MES-Software gesammelten Daten wirksam zur Steigerung der Overall Equipment Effectiveness (OEE) zu nutzen. „Unsere Lösung ist insofern einzigartig, als sie dieselben ,Zutaten‘ enthält, mit denen New Belgium sein großartiges Craft Beer herstellt: Kreativität, Wissen und Erfahrung“, erläutert Sam Vail, Chief Strategy Officer bei Apex.
Verbesserte Transparenz schafft erhöhte Produktionskapazitäten
Die vorhandenen Systeme der Brauerei lieferten riesige Datenmengen, jedoch ohne Kontext. Das Managementteam von New Belgium suchte daher nach einer Möglichkeit, diese Daten effektiv zu erfassen und zu analysieren, um daraus praktisch nutzbare Informationen zu generieren. Durch die Ermittlung der Ursachen und Anzahl sowohl geplanter als auch ungeplanter Stillstände gelang es den Verantwortlichen von New Belgium, die Leistung der Abfüllanlage präzise zu überwachen, zu protokollieren und zu optimieren. „An einem Punkt an unserer Abfüllanlage traten übermäßig viele kurzzeitige Unterbrechungen auf. Der Grund waren Flaschen, die entweder herunterfielen oder an den Schienen hängen blieben“, erinnert sich J. Herrick. „Die Wonderware-Software lieferte uns entscheidende Informationen zu diesen Stillständen, sodass wir unser Team eine Kaizan-Auswertung durchführen ließen, um die notwendigen Verbesserungsmaßnahmen herauszufinden. Wir haben die Stillstandzeiten um mehr als 50 % gesenkt.“ (Bild 3)
Darüber hinaus sorgt die Software für reibungslosere Schichtwechsel, da sich die Folgeschicht problemlos über alle Vorkommnisse der letzten Schichten informieren kann, um mögliche Probleme zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten. Genauso können die Bediener im Bereich der Verpackung nun Produktionspläne exakt einhalten und die Logistikkette der eingesetzten Verpackungsmaterialien effektiv steuern. Hierzu gehören die benötigten Flaschen- und Dosengrößen, die zu jeder Biersorte gehörigen Etiketten sowie alle Anforderungen bei Sonderbestellungen.
„Die MES-Perfomance-Software von Wonderware hat – in Verbindung mit unserer Optimierungsstrategie – die Effizienz unserer Verpackungslinie um 30 % erhöht. Damit konnten wir, verglichen mit den ursprünglich geplanten zusätzlichen Personalausgaben, jährlich über 400 000 US-$ (369 600 €) einsparen“, erklärt J. Herrick. „Außerdem hat sie die Kapazität der Verpackungsanlage auf ca. 1,3 Mio. Fässer pro Jahr erhöht. Mittlerweile lautet unser Konzept, was größere Mengen angeht: ,Immer her damit!‘“ (Bild 4)
Kontinuierliche Prozessoptimierung dank Flexibilität und Skalierbarkeit
Die hohe Flexibilität und Skalierbarkeit der Wonderware-MES-Software hat New Belgium in die Lage versetzt, seine Systeme so anzupassen, dass die Anforderungen des Unternehmens erfüllt wurden, um einen effizienten Informationsfluss der erfassten Produktionsführungsdaten aus diesen Systemen zu gewährleisten. Die Kombination aus Wonderware MES Performance mit den vorhandenen Installationen der Brauerei, bestehend aus Wonderware System Platform und „InTouchHMI“, ermöglicht es den Verantwortlichen, den Automationsprozess nach Bedarf heraufzufahren.
„Der modellgestützte Ansatz der Wonderware System Platform verschafft uns die perfekte Ausgangsbasis für Erweiterungen, sobald der Kunde sein MES-System nach unten, oben oder seitlich in der Hierarchie ausbauen möchte“, erklärt Sam Vail, Chief Strategy Officer bei Apex Manufacturing Solutions. „Wir können im kleinen Umfang beginnen, und müssen keinen Technologiewechsel befürchten, wenn sich die Lösung auf neues Terrain bewegt. Mit dem Application Server kann das Apex-Team das Prinzip ,Alles ist machbar‘ verfolgen, ganz gleich in welcher Situation oder Industriebranche.“
Damit kann die Wonderware-Software bei New Belgium Brewing diese Automatisierungsprozesse dank des wiederverwendbaren Engineerings schnell und einfach auf andere Anlagenbereiche duplizieren. Auf diese Weise lässt sich dasselbe Konzept und Design so anpassen, um an verschiedenen Standorten von New Belgium eine identische Bedienumgebung zu realisieren. Die Wiederverwendbarkeit der Objekte und Grafikelemente versetzt Apex wiederum in die Lage, eine skalierbare Lösung bereitzustellen, die für den Kunden besonders kostengünstig ist, sobald neue Anlagenbereiche in die Berichts- und Grafik-Infrastruktur der Performance-Software aufgenommen werden.
„Durch die Möglichkeit, die von Wonderware MES bereitgestellten Grafiken anzupassen, konnte Apex ein System entwickeln, das den Status der Verpackungslinien von New Belgium zuverlässig sichtbar macht – und gleichzeitig die Unternehmensphilosophie der Brauerei über motivierende Grafiken transportiert“, erklärt S. Vail. „Die Bildschirme zeigen, welcher Auftrag gerade bearbeitet wird, und wie hoch die aktuelle Durchsatzrate im Vergleich zum Standard liegt. New Belgium gab uns großen Spielraum bei der Gestaltung der Grafiken. Wir wollten die Benutzerschnittstelle des Systems mit der positiven, motivierenden Unternehmenskultur von New Belgium in Einklang bringen. Bei jedem Verbesserungsprojekt ist die Unterstützung durch die Bediener unerlässlich. Daher mussten die Terminologie und Arbeitsabläufe ihren Erwartungen entsprechen. Und da eine Echtzeit-Version der Anzeigen auch auf der Besuchertour zu sehen ist, haben wir spezielle ,InTouch‘-Grafiken erstellt, die zu den vielen coolen Dingen passen, denen die Besucher bereits vorher begegnet sind.“
„Dank der Skalierbarkeit der Wonderware-MES-Lösung können wir unseren Anlagenbetrieb stufenweise verbessern, indem wir die verschiedenen Elemente der Lösung Schritt für Schritt implementieren“, konstatiert J. Herrick. Die Daten, die wir von der Wonderware-MES-Performance Software erhalten, führen zu Veränderungen in allen Tätigkeitsbereichen – bis hin zu unserer alltäglichen Arbeitsweise. Wir verfügen nun rund um die Uhr über Mechanismen zur Unterstützung unserer Abfüllstraße. Unsere leitenden Techniker kümmern sich um potenzielle Probleme, die anhand der von der Software sichtbar gemachten Trends frühzeitig erkannt werden. Durch den Zugriff auf diese Echtzeit-Informationen kann unser Team bereits im Voraus durch vorbeugende Wartungsmaßnahmen aktiv werden, um den Problemen immer einen Schritt voraus zu sein.“
Sicherung der Zukunft
Mithilfe der Wonderware-MES-Performance-Software werden die Erfolgsmethoden – oder neudeutsch „Best Practices“ – ständig weiterentwickelt und optimiert. Damit ermöglicht dieses System die Ausweitung sowohl auf andere Anlagenbereiche am vorhandenen Standort als auch auf das im Bau befindliche Werk von New Belgium in Asheville, North Carolina. „Dank der verbesserten Effizienz im Anlagenbetrieb gewinnen wir Zeit, um uns wieder auf unsere Unternehmenskultur zu konzentrieren“, freut sich J. Herrick. „In der Zeit, als unsere Anlagen im Grenzbereich liefen, mussten wir einige unserer beliebten außerbetrieblichen Aktivitäten aufgeben, wie zum Beispiel unser jährliches Volleyball-Turnier. Jetzt, da die Produktion neue Impulse erhält, erkennen unsere Mitarbeiter die Vorteile, und wir haben die Produktionsprozesse deutlich besser unter Kontrolle.“
New Belgium erreicht heute seine Kapazitätsleistung, übertrifft die Produktion von 200 000 Kästen pro Woche – und gewinnt freie Zeiten für „pures Vergnügen“. Weil nun die gesamte Kapazität der vorhandenen Ressourcen genutzt wird, konnte die Unternehmensleitung der New Belgium Brauerei zusätzliche Investitionen auf einen späteren Zeitpunkt verschieben, die Gemeinkosten senken und neue Aufgaben in Angriff nehmen. Hierzu gehört zum Beispiel der Bau einer zweiten Brauerei in North Carolina. (no)

Michael Schwarz ist MES/MOM  Product Marketing Manager  bei Schneider Electric Software Michael.Schwarz.de@SchneiderElectric.com

Michael Schwarz ist MES/MOM Product Marketing Manager bei Schneider Electric Software Michael.Schwarz.de@SchneiderElectric.com