Einführung der Betriebsdatenerfassung und der Maschinendatenerfassung bei der Firma Oculus Optikgeräte GmbH, Wetzlar

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Ausgangssituation und Problemstellung
1.2 Zielsetzung der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit

2 Theoretische und praktische Grundlagen
2.1 Grundlagen der Betriebsdatenerfassung
2.1.1 Arten und Verwendung von Betriebsdaten
2.1.2 Einsatzmöglichkeiten der BDE im Unternehmen
2.1.3 Funktionsprinzip der BDE
2.1.4 Auswertungs- und Darstellungsmöglichkeiten
2.2 Grundlagen der Maschinendatenerfassung
2.2.1 Arten und Verwendung von Maschinendaten
2.2.2 Einsatzmöglichkeiten der MDE im Unternehmen
2.2.3 Funktionsprinzip der MDE
2.2.4 Auswertungs- und Darstellungsmöglichkeiten
2.3 Kritische Betrachtung
2.3.1 Vorteile der Betriebs- und Maschinendatenerfassung
2.3.2 Nachteile der Betriebs- und Maschinendatenerfassung

3 Rahmenbedingungen im Unternehmen
3.1 Darstellung der OCULUS Optikgeräte GmbH, Wetzlar
3.2 Stellenwert der Datenerfassung bei OCULUS
3.3 Rahmenbedingungen der Datenerfassung bei OCULUS
3.3.1 Einsatzgebiete
3.3.2 Zielsetzung

4 Einführung der Betriebs- und Maschinendatenerfassung bei OCULUS
4.1 Projektvorbereitung
4.2 Ermittlung und Darstellung des Ist-Zustandes
4.2.1 Ablauforganisation in der Fertigung und Montage
4.2.2 Vorhandene Ressourcen
4.2.2.1 Personal
4.2.2.2 Maschinen
4.2.2.3 Datenbanken und Systeme
4.3 Analyse des Ist- Zustandes
4.4 Erarbeitung eines Soll-Zustandes
4.4.1 Bedingungen für die Erarbeitung des Soll-Zustandes
4.4.2 Darstellung des Soll-Zustandes
4.4.2.1 Transparenz im Fertigungsprozess
4.4.2.2 Entwicklung eines Resource Planning Systems
4.4.2.3 Leistungsgerechte Entlohnung
4.5 Machbarkeitsanalyse
4.5.1 Überprüfung der betrieblichen Voraussetzungen
4.5.1.1 Einbindung der vorhandenen Ressourcen
4.5.1.2 Modifikation der vorhandenen Ressourcen
4.5.2 Überprüfung der technischen Voraussetzungen
4.6 Ausgestaltung des Soll-Zustandes
4.6.1 Betriebliche Lösung für die Betriebsdatenerfassung
4.6.2 Betriebliche Lösung für die Maschinendatenerfassung
4.6.3 Technische Lösung zur Anbindung an weitere Systeme
4.7 Implementierung der Betriebs- und Maschinendatenerfassung im Unternehmen
4.7.1 Maßnahmenplanung
4.7.2 Umsetzung der Maßnahmen
4.8 Analyse der Implementierung

5 Resümee und Ausblick
5.1 Resümee
5.2 Ausblick

Literaturverzeichnis

Anhang

Ich werde meine Scheunen abreißen und größere bauen; dort werde ich mein ganzes Getreide und meine Vorräte unterbringen. Dann kann ich zu mir selber sagen: Nun hast du einen großen Vorrat, der für viele Jahre reicht. Ruh dich aus, iss und trink und freu dich des Lebens!

Da sprach Gott zu ihm: Du Narr!

Lukas 12, 19

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Fertigungsregelkreis in einem klassischen Fertigungsunternehmen

Abb. 2: Fertigungsregelkreis mit einer BDE/MDE

Abb. 3: Vereinfachter Ablauf einer Betriebsdatenerfassung

Abb. 4: Darstellungsmöglichkeit des Auftragsfortschritts

Abb. 5: An- und Abwesenheitsübersicht der MA

Abb. 6: Statusmonitor

Abb. 7: Maschinenlaufzeit-Diagramm

Abb. 8: Zieloptimum

Abb. 9: Ablauf bei Bearbeitung eines Produktionsauftrags

Abb. 10: Geplanter Prozessablauf im Unternehmen

Abb. 11: Leitfaden zur Entwicklung eines RPS

Abb. 12: Muster einer Bewertungsmatrix im Prämienlohnmodell

Abb. 13: Vereinfachter Ablauf der mobilen BDE

Abb. 14: Betriebsdatenerfassung an fest integrierten Terminals

Abb. 15: Vereinfachter Ablauf der MDE

Abb. 16: Statusmonitor

Abb. 17: Maschinenlaufzeit-Diagramm

Abb. 18: Produktbeschreibung ,,Timeboy III”

Abb. 19: Transponderchip

Abb. 20: Ablaufdiagramm der mobilen BDE

Abb. 21: Produktbeschreibung „IT 860“

Abb. 22: Ablaufdiagramm der stationären BDE

Abb. 23: Terminal der MDE

Abb. 24: Ablaufdiagramm der MDE

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Ausgangssituation und Problemstellung

Der steigende Wettbewerbsdruck und die immer höher werdenden Quali- tätsansprüche der Kunden an Produkte und Dienstleistungen veranlassen Unternehmen, ihre Produktions- und Einsatzplanung von Personal und Maschinen stetig anzupassen und zu verbessern. Dabei stehen im Wesentlichen die Unternehmensziele Steigerung der Wirtschaftlichkeit, Erhaltung der Konkurrenzfähigkeit und Erhöhung der Produktivität im Vordergrund.¹

Gleichzeitig sollen die Kundenforderungen nach Termintreue, Qualität und wettbewerbsfähigem Preis erfüllt werden. Die Anforderungen der Kunden stehen jedoch nicht unmittelbar mit den Unternehmenszielen im Einklang. So kollidiert zum Beispiel der Kundenwunsch Produktvariation und -vielfalt mit dem Unternehmensziel Produktivitätserhöhung, welches durch lange und ununterbrochene Maschinenlaufzeiten effektiv erreicht werden kann.² Um diese unterschiedlichen Ziele miteinander zu vereinen und optimal aufeinander abzustimmen, das heißt, eine effiziente Herstellung von Produkten gemäß den Kundenanforderungen zu erreichen, ist eine sinnvolle Produktionsplanung notwendig. Die Produktionsplanung und die Steuerung von Aufträgen erfordert eine lückenlose Transparenz des Betriebsgeschehens. Diese Transparenz wird durch den Einsatz der Betriebsdatenerfassung (im Folgenden BDE) und der Maschinendatenerfassung (im Folgenden MDE) hergestellt, sodass eine schnelle Reaktion auf veränderte Gegebenheiten und eine effiziente Ressourcenausnutzung gewährleistet wird.

Abbildung 1 zeigt die klassische Fertigungssteuerung in der Produktion unter Einsatz eines Enterprise Resource Planning Systems³ (im Folgenden ERP) in Form eines Regelkreises. Das ERP-System gibt die Sollgrößen als so genannte ERP- Vorgabe anhand von Mengen, Terminen und zu fertigenden Produkten vor. Diese ERP-Vorgaben sind mittels Stellgrößen in Form von Maßnahmen herzustellen. Im Rahmen der Produktion der vorgegebenen Menge (Sollgröße) können unvorhersehbare Störgrößen durch externe oder interne Prozesseinflüsse eintreten, die sich auf das Prozessergebnis (Anzahl der gefertigten Produkte, Datum der Fertigstellung, Qualität) auswirken. Die Störgrößen und deren Auswirkungen werden durch das ERP-System nicht registriert, da hier keine direkte Verbindung zu diesem vorhanden ist. Das Prozessergebnis wird in Form von Aufschreibungen und Beobachtungen durch den MA an das ERP-System gemeldet. Auf dieser Grundlage entscheidet die Produktionsleitung, in welcher Weise (Nachproduktion oder Abschluss der Produktion) auf die unvorhergesehenen Prozesseinflüsse reagiert wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Fertigungsregelkreis in einem klassischen Fertigungsunternehmen⁴

Charakteristisch für die klassische Fertigungssteuerung sind demnach ein langer Informationsweg über aufgetretene Störgrößen sowie die Vorgabe von Sollgrößen ohne Berücksichtigung von veränderten Situationen (Auftragsfortschritt, Rückstände sowie Maschinen- und Werkzeugzustand).⁵

Genau an diesen Schwachstellen der klassischen Fertigungssteuerung setzen die BDE und MDE an. Anhand der folgenden Abbildung ist erkennbar, wie die BDE und MDE in einem Unternehmen eine höhere Transparenz im Prozessablauf erzeugt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Fertigungsregelkreis mit einer BDE/MDE⁶

Der Produktionsablauf ist identisch zur Abbildung 1 des klassischen Fertigungskreises mit dem Unterschied, dass er von der BDE und MDE kontinuierlich begleitet wird. Die BDE und MDE erfassen laufend die Produktionsdaten und nehmen permanent Messungen aller Prozesseinflüsse vor. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Produktionsdaten manuell zu erfassen, jedoch ist die Ermittlung der Daten auf diese Weise zeitintensiver als eine systemseitige Ermittlung. Die Daten würden bei manueller Ermittlung somit erst zeitlich verzögert zur Verfügung stehen. Weiterhin ist die manuelle Erfassung kostenintensiver und ab einer bestimmten Unternehmensgröße nur noch mit erheblichem Aufwand durchführbar. Dementsprechend interessant ist ein computergestütztes System (BDE-/MDE-System) für Unternehmen, das einen möglichst großen Teil des Betriebsgeschehens erfassen und auswerten kann. Störgrößen werden direkt registriert und die Stellgrößen im Produktionsablauf können rechtzeitig den veränderten Situationen angepasst werden, um trotz störender Einflüsse ein Produktionsergebnis zu erreichen, das der Sollgröße entspricht. Im Gegensatz zur klassischen Fertigungssteuerung sind die Informationswege über aufgetretene Störungen kurz und Situationsveränderungen werden im Produktionsablauf berücksichtigt; eine effektive Steuerung von Aufträgen wird dadurch ermöglicht.

Trotz der offensichtlichen Stärken der BDE-/MDE-Systeme müssen jedoch auch eventuell auftretenden Problemstellungen berücksichtigt werden.

Die erste Problematik, die sich im Zusammenhang mit der Einführung von BDE/MDE-Systemen darstellt, ist die genaue Definition der Daten, die für das Unternehmen eine hohe Transparenz bedeuten und durch deren Kenntnis die Prozessabläufe nachhaltig verbessert werden können. Die benötigten Daten werden dabei im Rahmen einer Untersuchung der strategischen Ziele der Unternehmens (z.B. Prämienentlohnung der MA, Verbesserung der Fertigungssteuerung oder exakte Nachkalkulation) ermittelt.

Eine Modernisierung der klassischen Fertigungssteuerung durch die Integration von BDE-/MDE-Systemen im Prozessablauf bedeutet für ein Unternehmen zunächst einen zeitlichen und finanziellen Aufwand. Dieser Aufwand stellt häufig ein Hemmnis für die Einführung von BDE-/MDE-Systemen dar, insbesondere wenn die bisherigen Methoden der Unternehmensleitung keinen Anlass zur Besorgnis der Unternehmensfortführung gaben. Ein „Hat doch bisher auch immer geklappt!“ oder „Was das wieder kostet!“ ist diesbezüglich nicht selten zu hören. Auch die Befürchtungen der Belegschaft vor Kontrolle und Überwachung durch die Unternehmensleitung können die Einführung von BDE/MDE erschweren. Weitere Probleme können sich ergeben, wenn die Maschinen in der Produktion des Unternehmens nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik entsprechen und umfangreiche Anpassungsmaßnahmen notwendig wären. Eine Herausforderung dabei ist, die verschiedenen Teilsysteme, die bereits im Unternehmen vorhanden sind, mit den neu einzuführenden Systemen an den richtigen Schnittstellen zu verbinden, da diese nur bei Kompatibilität Daten austauschen können und einwandfrei funktionieren. Erschwerend kommt hinzu, dass die Systeme oft auf verschiedenen Plattformen laufen und sich die Benutzeroberflächen unter- scheiden.⁷

Eine sorgfältige Vorbereitung der Implementierung von BDE-/MDE-Systemen sowie eine transparente Kommunikation im Unternehmen sind deshalb grundlegende Voraussetzungen für eine Verbesserung des Produktionsablaufs mit derartigen Systemen.

1.2 Zielsetzung der Arbeit

Das Hauptziel der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit ist die transparente und übersichtliche Ausarbeitung einer technischen Lösung zur erfolgreichen Einführung eines funktionsfähigen BDE-/MDE-Systems an dem praktischen Beispiel eines mittelständischen Produktionsbetriebes in Deutschland. Um das angestrebte Hauptziel zu erreichen, werden folgende Unterziele abgeleitet: Erstens ist ein individuell auf das Unternehmen abgestimmtes Sollkonzept zu erarbeiten, und nach dem Abgleich mit dem Ist-Zustand sind detaillierte Maßnahmen zur Erreichung des Sollzustands zu definieren (Projektplan). Zweitens sollen für die im Rahmen des Projektablaufs auftretenden kritischen Größen und Problemfelder Lösungen gefunden werden, die schnellstmöglich in den Projektplan eingearbeitet werden, um eine reibungslose Einführung der Systeme zu gewährleisten sowie zeitliche Verzögerungen zu vermeiden. Das dritte Unterziel besteht in diesem Zusammenhang darin, die Vorbereitung der Mitarbeiter auf die Einführung der Systeme zu gestalten.

Die Arbeit beinhaltet keine Kosten-Nutzen-Analyse der Einführung von BDE und MDE im Unternehmen. Die Entscheidung der Einführung wurde von der Geschäftsführung bereits im Jahr 2008 getroffen.

1.3 Aufbau der Arbeit

Diese wissenschaftliche Arbeit gliedert sich in fünf Kapitel.

Im ersten Kapitel erfolgt zunächst eine Einleitung in das zu untersuchende Thema sowie die Darstellung der Zielsetzung der Arbeit.

Mit Kapitel 2 werden die theoretischen Grundlagen der Betriebs- und Maschinendatenerfassung dem Untersuchungs- und Dokumentationsteil der Arbeit vorangestellt. Der Leser erhält einen Überblick über Eigenschaften, Funktionsprinzip, Auswertungs- und Darstellungsmöglichkeiten sowie den Einsatzmöglichkeiten im Unternehmen der BDE und MDE. Weiterhin erfolgt eine kritische Betrachtung der Vor- und Nachteile beider Verfahren.

Darauf aufbauend werden in Kapitel 3 die Rahmenbedingungen im einführenden Unternehmen erörtert. Diese umfassen eine kurze Unternehmensbeschreibung sowie die Darstellung des Stellenwertes der Datenerfassung in diesem Unternehmen.

Anschließend erfolgt in Kapitel 4, als Kern der Arbeit, eine Einführung in das Projekt sowie die Ermittlung und Analyse des Ist-Zustandes. Im Fokus der Ermittlung des Ist-Zustandes stehen die vorhandenen Ressourcen des Unternehmens. Darüber hinaus wird die Ausarbeitung des Soll-Zustandes dargestellt und darauf folgend eine Gegenüberstellung des Ist-Zustandes zu dem Soll-Zustand vorgenommen, um die notwendigen Umsetzungsmaßnahmen für das Projekt daraus abzuleiten. Im Rahmen einer Machbarkeitsanalyse erfolgt insbesondere eine Prüfung der technischen Voraussetzungen und der Modifikationsmöglichkeiten der vorhandenen Ressourcen. Nach dieser Analyse wird sowohl auf die Vorstellung der technischen Lösung für die Einführung der beiden Systeme als auch das Implementierungskonzept der BDE und MDE im einführenden Unternehmen übergeleitet. Im Zusammenhang mit der Vorstellung der technischen Lösung wird auch auf die Schnittstellen zu bereits vorhandenen Systemen im Unternehmen eingegangen. In der Maßnahmenplanung werden neben den technisch umzusetzenden Vorgängen auch Maßnahmen zur Vorbereitung der Mitarbeiter auf BDE und MDE aufgezeigt.

Abschließend wird in Kapitel 5 ein Resümee gezogen sowie ein Ausblick in die Zukunft gegeben. Mögliche Entwicklungen und Perspektiven der BDE und MDE werden dabei beleuchtet. Darüber hinaus wird das Erreichen der Zielsetzung überprüft.

2 Theoretische und praktische Grundlagen

Im folgenden Kapitel werden die theoretischen Grundlagen der Betriebs- und Maschinendatenerfassung zum besseren Verständnis des anschließenden Untersuchungs- und Dokumentationsteils erläutert. Danach folgt eine kritische Betrachtung der Vor- und Nachteile der beiden Systeme.

2.1 Grundlagen der Betriebsdatenerfassung

Die Betriebsdatenerfassung (BDE) umfasst alle Maßnahmen, die notwendig sind, um Betriebsdaten unterschiedlicher Art zu erfassen und in maschinell verarbeitbarer Form bereitzustellen.⁸ Betriebsdaten sind Informationen, die während des täglichen Betriebs in einem Unternehmen anfallen wie z.B. Maschinenzustände oder Materialbestände. Die BDE schafft die Grundlage für die Informations- und Auswertungssysteme in der Fertigung, der Produktion und bei Prozessketten. Darüber hinaus liefert die BDE wichtige Informationen aus dem Betriebsgeschehen (An- und Abwesenheitszeiten der MA) für den Bereich Personalmanagement oder das Controlling (für die Auftragsnachkalkulation).

Die BDE ist ein Oberbegriff für eine ganze Reihe von einzelnen Erfassungsverfahren wie Maschinendatenerfassung (MDE), Auftrags-, Prozess-, Qualitäts-, Kantinendatenerfassung, Personalzeiterfassung (PZE) sowie Zutrittskontrolle usw.⁹ Der genaue Leistungsumfang der Betriebsdatenerfassung hängt im Wesentlichen von dem gewählten Betriebsdatenerfassungssystem (BDE- System) ab.

Mit Betriebsdatenerfassungssystemen ist in dieser Arbeit sowohl die Software als auch Hardware (BDE-Terminal) gemeint, die erforderlich ist, um die Aufgaben der BDE zu erfüllen.

2.1.1 Arten und Verwendung von Betriebsdaten

Als Betriebsdaten bezeichnet man im engeren Sinne folgende im Laufe des Produktionsprozesses anfallende Daten:

Auftragsdaten: diese sind im Hinblick auf die Transparenz in der Fertigungssituation für das Unternehmen sehr wichtig. Um eine Fortschrittskontrolle für einen laufenden Auftrag zu erhalten, müssen die jeweils notwendigen Auftragsdaten verfügbar, fehlerfrei und aktuell sein. Auftragsdaten beinhalten z.B. die Start- und Endzeiten von Arbeitsgängen, Bearbeitungszustände, gefertigte Stückzahlen oder Materialeinsatz (Art, Menge).¹⁰

Personaldaten: umfassen u.a. die An- und Abwesenheitszeiten der Mitarbeiter. In diesem Zusammenhang spielen jedoch auch die zeitliche Zuordnung der Mitarbeiter (z.B. Rüstzeit an einer Maschine oder Bearbeitungszeit für einen Auftrag) sowie die Art der Tätigkeit, die sie in ihrer Anwesenheit verrichten (z.B. Warten, Rüsten oder Bearbeiten), eine wichtige Rolle. Die Personaldaten dienen häufig als Grundlage für die Leistungsentlohnung (Akkord- und Prämienlohnsysteme) und die Kalkulation.¹¹

Lager- und Materialdaten: enthalten Informationen über Zugänge, Bestände und Verbrauch von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen.¹² Qualitätsdaten: diese Daten dienen der Qualitätsüberwachung und -sicherung.¹³ Sie beinhalten Prüf- und Messwerte wie Temperatur, Druck oder Spannung sowie verschiedene Daten aus der Qualitätsanalyse (z.B. Fehlerkennziffern oder Ausschussgründe).¹⁴

Zur Erfassung solcher Daten für die BDE werden häufig Identifikationsnummern verwendet. Diese werden als so genannte Ident-Nummern bezeichnet und enthalten gespeicherte Informationen in Form der oben genannten Betriebsdaten.

2.1.2 Einsatzmöglichkeiten der BDE im Unternehmen

Die BDE ist in vielen Bereichen in einem Unternehmen einsetzbar, denn grundsätzlich können in jedem Unternehmen Daten erfasst werden. Die Betriebsdatenerfassung (insbesondere die Zeiterfassung) ist neben der Zutrittskontrolle seit langem ein fundamentales Hilfsmittel der betrieblichen Organisation. Die Unternehmen setzen sie ein, um Basisdaten für die Lohn- und Gehaltsabrechnung zu erhalten, Aufträge nachzukalkulieren und damit detaillierte Daten für zukünftige Planungen zu erhalten, Aufwendungen den Erträgen gegenüberzustellen und die Effizienz der Unternehmensabläufe zu verbessern. Die BDE ist nicht nur auf die Herstellung von Produkten anwendbar, sondern auch auf Handel, Dienstleistungen und Verwaltungen.¹⁵

Die erfassten und ausgewerteten Betriebsdaten dienen vor allem der Unterstützung der folgenden Bereiche im Unternehmen:

- Produktion: Produktionsüberwachung und -steuerung, frühzeitiges Erkennen von Engpässen und damit rechtzeitiges Einleiten von Gegenmaßnahmen zur Beseitigung von Störungen.
- Disposition: Abfrage der Verfügbarkeit der MA, Material, Maschinen und Werkzeug für die anstehenden Aufträge.
- Controlling: Kostenrechnung und exakte Auftragsnachkalkulation.
- Personalabteilung: Die manuelle, zeitintensive und fehleranfällige Zeitabrechnung und -verwaltung der MA entfällt.¹⁶ Die BDE ist Grundlage für die Personaleinsatzplanung sowie leistungsorientierte Entlohnung.
- Geschäftsführung: Planung strategischer Ziele.
- Vertrieb: Auskunft über Lieferzeiten und Einhaltung der Liefertermine an den Kunden.
- Einkauf: Vorausschauende Bestellung von Fertigungsmaterial.
- Lagerverwaltung/Logistik: Reduzierung der Kapitalbindung durch exakte Information über Bestand, Zu- und Abgänge an fertigen und halbfertigen Teilen sowie Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen und damit eine effiziente Logistiksteuerung.¹⁷
- Qualitätsmanagement: Verbesserung der Qualität der Fertigungsprozesse und in diesem Zusammenhang Verbesserung der Produktqualität.¹⁸

2.1.3 Funktionsprinzip der BDE

Wie in Kapitel 2.1 erwähnt, gibt es eine Vielzahl verschiedener Systeme, mit denen die unterschiedlichen in Kapitel 2.1.1 genannten Arten von Betriebsdaten erfasst werden können. Die folgende Abbildung zeigt den vereinfachten Ablauf der BDE, der allen Arten von BDE-Verfahren zu Grunde liegt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Vereinfachter Ablauf einer Betriebsdatenerfassung¹⁹

Die genaue und zeitnahe Ermittlung des Betriebsgeschehens beginnt auf der Erfassungsebene. Hier erfolgt die Erfassung der Betriebsdaten über unterschiedliche Eingabemedien (Tastatur, Scanner oder Sensoren) am Entstehungsort (Datenquelle) mit Hilfe von BDE-Terminals. BDE-Terminals sind entweder tragbar (mobil) oder verfügen über einen festen Standort (stationär).²⁰ Neben der manuellen Eingabe von Daten in die BDE-Terminals ist auch eine automatische Erfassung, z.B. von Maschinendaten, möglich.

Die BDE-Terminals senden sowohl die eingegebenen Daten (in der Regel durch die MA) als auch - soweit erwünscht - voreingestellte Daten wie Uhrzeit, Datum und Standort des jeweiligen Terminals automatisch an einen Server (Datenbank) weiter (so genannte Steuerungsebene). Die mobilen Terminals speichern die aufgenommen Daten zunächst lokal und übermitteln sie (per Bluetooth, Infrarot oder Funk) in regelmäßigen Abständen an den Server. Die stationären Terminals sind direkt über ein Netzwerk mit dem Server verbunden, dem sie permanent die aktuellen Daten weiterleiten.²¹

Der Server speichert die Daten und stellt sie anderen Systemen (wie z.B. ERP, PPS²² oder CIM²³ ) über eine Schnittstelle zur Verfügung (so genannte System- Ebene).²⁴ Die Systeme werten die empfangenen Daten aus und bilden sie in unterschiedlichen vordefinierten Diagrammen oder Tabellen (so genannte Auswertungsebene) ab.

Eine Möglichkeit der Datendarstellung ist die Visualisierung dieser an einem Leitstand. Ein Leitstand ist eine technische Einrichtung zur Unterstützung bei der Lenkung und Leitung eines Prozesses. In der Fertigung kommt dabei oft eine Plantafel oder ein Bildschirm in einer leicht lesbaren Größe zum Einsatz. Dabei wird zum Beispiel die Auftragsreihenfolge in Balkenform oder der aktuelle Status der Maschinen angezeigt. Der Leitstand liefert der Produktionsleitung ein zeitnahes Abbild des aktuellen Betriebsgeschehens und ermöglicht eine vereinfachte Rückmeldung des Auftragsfortschritts an die Produktionsplanung und die Produktionslogistik.

Im Folgenden werden die Besonderheiten der Personalzeiterfassung (PZE) und der Auftragsdatenerfassung erläutert, da diese Arten von Erfassungsverfahren am häufigsten in Unternehmen eingesetzt werden und zum Verständnis der vorliegenden Diplomarbeit beitragen.

Die PZE erfasst elektronisch die An- und Abwesenheitszeiten der MA. Zum Anmelden am BDE-Terminal nutzt der MA einen Datenträger in Form eines Werksausweises oder eines Transponderchips (Schaubild eines Transponderchips im Anhang - siehe Abbildung 24), damit die erfassten Daten eindeutig diesem MA zugeordnet werden können. Der Werksausweis ist eine Kunststoffkarte, die codierte Informationen mittels eines Magnetstreifens speichert. Der Transponderchip besteht aus einem Mikrochip (Prozessor und Speicher) sowie einer Antenne. Auf dem Chip können Daten gespeichert werden, die dann über elektromagnetische Wellen an die Lesestation übermittelt werden. Möglich ist auch eine direkte manuelle Eingabe der Personalnummer durch den MA; diese ist jedoch anfälliger für Fehler und Missbrauch. Die Erfassung erfolgt heutzutage über BDE-Terminals, die die klassische Stempeluhr weitestgehend abgelöst haben. Am Terminal können neben dem Arbeitsbeginn und -ende auch Arbeitsunterbrechungen oder Gründe für einen verspäteten Arbeitsbeginn oder ein verfrühtes Arbeitsende eingegeben werden.

Sobald die erfassten Daten dem PZE-System über den Server zur Verfügung stehen, wird anhand von Verrechnungen des Arbeitsbeginns und -endes – einschließlich der Arbeitsunterbrechungen - die Arbeitszeit des MA automatisch ermittelt. Über den Abgleich mit der im Arbeitszeitplan hinterlegten Sollzeit errechnet sich eine Mehr- bzw. Minderarbeit des jeweiligen MA. Über die PZE ist so die Ermittlung der wertschöpfenden Zeit, d.h., der Zeit, die MA mit physischen Aktivitäten zur Bearbeitung der Fertigungsaufträge beschäftigt sind, möglich.²⁵

Darüber hinaus unterstützt die PZE wirkungsvoll die Personalabteilung, indem durch das elektronische Stempeln das manuelle Auswerten der Stempelkarten entfällt. Dadurch können die Personaldaten zeitnah ausgewertet, plausibilisiert und weiterverarbeitet werden.²⁶

Ein weiteres Erfassungsverfahren, welches häufig in produzierenden Unternehmen eingesetzt wird, ist die Auftragsdatenerfassung, deren Funktionen im Folgenden erläutert werden.

Die Auftragsdatenerfassung gibt Auskunft darüber, welcher Auftrag wann (Tag, Monat, Jahr), wo (Arbeitsplatz, Kostenstelle), wie lange (Dauer des Arbeitsgangs), mit welchen Ergebnis (Gutmenge, Ausschuss) und von wem bearbeitet wurde.²⁷ Ein Produktionsauftrag wird von dem Bereich Disposition in Papierform erstellt und ist mit einer Auftragsnummer und einer Vorgangsnummer versehen (so genannte Ident-Nummern). Die Auftragsnummer wird für jeden Auftrag neu generiert und nur einmal vergeben. Eine Vorgangsnummer gibt innerhalb eines Auftrags die Bearbeitungsart an. Für jede Bearbeitungsart (Schleifen, Sägen usw.) wird eine eigene Nummer vergeben.

Sowohl die Auftrags- als auch die Vorgangsnummer wird mit dem dazugehörigen Barcode ausgestattet. Der Barcode bzw. Strichcode ist eine maschinenlesbare Schrift, die aus verschieden breiten senkrechten Strichen und Lücken besteht. Die Schrift kann über optische Abtaster, so genannte Barcodelesegeräte (Scanner), systemseitig erfasst werden. Dadurch können die gespeicherten Informationen fehlerfrei maschinell ausgelesen, an einen Server übermittelt und weiterverarbeitet werden.²⁸

Nachdem die persönliche Identifizierung des MA beim Anmelden des Auftrags erfolgte, ist die Basis für eine eindeutige Zuordnung eines Produktionsauftrags zu dem jeweiligen MA gegeben.²⁹ Zur Erfassung von Aufträgen werden Auftrags- und Vorgangsnummer von dem bearbeitenden MA eingegeben bzw. eingescannt. Bei der manuellen Eingabe ist die Fehleranfälligkeit in Form von Falscheingaben höher als beim Scannen.

Im weiteren Verlauf der Auftragsanmeldung werden alle definierten Arbeitsgänge (beispielsweise Rüsten, Warten, Pause, Säubern, Arbeitsbeginn und -ende) von dem MA über das BDE-Terminal eingegeben. Durch dieses Verfahren ermöglicht die Auftragsdatenerfassung eine lückenlose Verfolgung und Überwachung der Aufträge mit allen Arbeitsfolgen. Es sind dabei jederzeit aktuelle, präzise Details über den Zustand des Auftrags und den Auftragsfortschritt durch die Produktionsleitung abrufbar.

Um den Erfassungsaufwand für die MA am Arbeitsplatz so gering wie möglich zu gestalten, können einzelne Buchungen mit denselben Identifikationen (gleicher MA) kombiniert werden. So kann zum Beispiel die Abwesenheitsbuchung des MA gleichzeitig den Auftrag unterbrechen und mit der Anwesenheitsbuchung am nächsten Arbeitstag eine automatische Wiederanmeldung des Auftrages auf den MA erfolgen.³⁰

2.1.4 Auswertungs- und Darstellungsmöglichkeiten

Zur gezielten Informationsbeschaffung über Prozessabläufe oder Status erfolgt eine Auswertung der relevanten Daten. Um eine unübersichtliche Ansammlung von Zahlen zu vermeiden, können diese Daten komprimiert in verschiedenen Formen dargestellt werden und so einen schnellen, verständlichen Überblick geben.

Die erfassten Betriebsdaten lassen sich in zahlreichen Varianten auf unterschiedlichen Ebenen gezielt auswerten. Je nachdem welcher Zweck mit einer Auswertung erfüllt werden soll, kann eine Auswertung sowohl abteilungsbezogen oder gruppenbezogen (z.B. Maschinengruppe) erfolgen, als auch individuell auf einen einzelnen Mitarbeiter oder eine einzelne Maschine differenziert werden. Aus den Auswertungen heraus können gleichzeitig automatische Vergleiche mit hinterlegten Solldaten oder innerbetriebliche Vergleiche zwischen einzelnen Aufträgen hergestellt werden. Weiterhin können individuell vom Unternehmen eingestellte Kennziffern ermittelt oder Analysen der erfassten Daten erstellt werden.

Es besteht die Möglichkeit, die Auswertungen auszudrucken oder elektronisch zu speichern, damit sie jederzeit abrufbar sind. Weiterhin ist ein Export der Daten in andere Standardprogramme (z.B. Excel, Access) möglich.

Die Darstellung der Auswertungen ist in Form von Auskunftsmasken, Listen, Protokollen, Berichten, Statistiken, grafischen oder tabellarischen Anzeigen denkbar.

Im Rahmen der Auftragsdatenerfassung werden häufig Auswertungen über die Arbeitsplatzbelegung und den Auftragsfortschritt vorgenommen.³¹ Hierbei ist auch eine Auswertung eines Auftrags, der auf verschiedenen Maschinen gefertigt wurde, durchführbar; vorausgesetzt, alle beteiligten Maschinen sind am Datenerfassungssystem angeschlossen. Diese Auswertungen werden in der Produktion häufig über einen so genannten Fertigungsleitstand, eine elektronische Plantafel, dargestellt. Abbildung 4 zeigt den Produktionsfortschritt eines Auftrags sowie einen Soll-Ist-Vergleich verschiedener Werte.

Die Darstellung ist sowohl bildlich in Form von Balken, Linien oder Kreisdiagrammen als auch in Form von Tabellen oder Text möglich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Darstellungsmöglichkeit des Auftragsfortschritts³²

Im Zusammenhang mit der PZE sind Auswertungen über die Verfügbarkeit von MA, Schichtprotokolle oder Leistungsstatistiken erstellbar.

In Abbildung 5 ist eine An- und Abwesenheitsübersicht über MA dargestellt, wie sie für die Personalplanung in der Praxis häufig verwendet wird.

Die Art der grafischen Darstellung hängt vom eingesetzten System ab.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: An- und Abwesenheitsübersicht der MA³³

2.2 Grundlagen der Maschinendatenerfassung

Die Maschinendatenerfassung (MDE) ist Teil der BDE und dient der Erfassung von Maschinendaten zur Ermittlung von Produktionszeiten und -mengen.³⁴ Im weiteren Sinne wird unter dem Begriff „Maschinendatenerfassung“ jegliche Erfassung von Maschinendaten, unabhängig davon, wie diese vom System erfasst werden, verstanden. Im engeren Sinne wird nur dann von einer Maschinen- datenerfassung gesprochen, wenn eine direkte Anbindung der Maschine an das erfassende System vorhanden ist.³⁵ In dieser Arbeit wird der Begriff der MDE im weiteren Sinne verwendet.

Die Erfassung von Maschinendaten dient neben der Ermittlung von Produktionszeiten und -mengen auch der Analyse von technischen und organisatorischen Stillständen.³⁶

2.2.1 Arten und Verwendung von Maschinendaten

Als Maschinendaten werden all die Daten bezeichnet, die automatisch oder manuell an den Produktionsanlagen erfasst werden. Dabei werden die Daten entweder aus den Anlagesteuerungen ausgelesen (z.B. bei einer CNC-Maschine) oder über spezielle Sensoren (z.B. bei einem Transportband) ermittelt.³⁷ Die Daten, die auf diese Weise gewonnen werden, sind beispielsweise:

- Die Stillstands- und Laufzeitendaten der Maschinen. Anhand dieser Information lässt sich die Maschinenauslastung und Effektivität der einzelnen Maschinen errechnen.
- Die Anzahl der Gut- und Ausschussteile, die die Maschine bereits produziert hat. Mit der zeitnahen Information über diese Anzahl kann die Betriebsleitung jederzeit den Auftragsfortschritt in der Produktion erkennen und, falls es erforderlich sein sollte, eingreifen.
- Die Anzeige der Taktzeit ermöglicht einerseits die Kontrolle über das Einhalten der Taktzeit durch die MA an der Maschine und andererseits die Durchführung einer exakten Stückzahlkalkulation.
- Der Maschinenzustand gibt aktuelle Auskünfte bezüglich der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der einzelnen Maschinen. Außerdem wird dadurch bei Maschinenstillstand die Anzeige der Ursache (Störung, Wartung, Instandhaltung etc.) ermöglicht. Diese Informationen werden für die Einsatzplanung der Maschinen verwendet.³⁸

2.2.2 Einsatzmöglichkeiten der MDE im Unternehmen

Die MDE wird eingesetzt, wo produzierende Maschinen vorhanden sind. Daher ist der primäre Einsatzbereich der MDE in der Regel der Fertigungsbereich eines Unternehmens. Ein Einsatz der MDE sollte jedoch möglichst nur dort erfolgen, wo auch konkrete Ziele mit der MDE (produktionstechnisch oder betriebswirtschaftlich) verfolgt werden. Zum Beispiel ist es fraglich, ob ein Einsatz der MDE in einer Lehrwerkstatt sinnvoll ist. Dementsprechend macht der Einsatz eines MDE-Systems nur dort einen Sinn, wo auch ernsthaft die Produktion überwacht werden soll.

Der Fertigungsbereich umfasst die Produktion, die Montage und das Qualitätsmanagement in einem Unternehmen. Mit den von der MDE erfassten Daten ist es der Disposition, der Produktion und Montage möglich, einzelne Produktionsaufträge sorgfältig zu planen und effektiv zu steuern. Das Qualitätsmanagement benötigt die erfassten Daten für Analysezwecke, um damit Schwachstellen im Fertigungsprozess zu erkennen bzw. zu beseitigen und insbesondere die Rüst- und Durchlaufzeiten auf ein Minimum zu reduzieren.

In Kombination mit anderen BDE-Systemen ermöglicht die MDE die vollständige Anzeige des aktuellen Zustands der Produktion, die sekundär auch für Bereiche außerhalb der Fertigung für operative und strategische Zwecke einsetzbar ist (siehe Kapitel 2.1.2).

In der Praxis kommt häufig die auftragsbezogene Maschinendatenerfassung, eine Kombination der MDE und der Auftragsdatenerfassung, zur Anwendung. Hierbei besteht eine system- und datentechnische Verbindung der über die Systeme der MDE und Auftragsdatenerfassung erfassten Daten. Die über die MDE erfassten Daten werden dabei automatisiert dem über die Auftragsdatenerfassung gebuchten Auftrag zugeordnet.³⁹

2.2.3 Funktionsprinzip der MDE

Die MDE ist die Schnittstelle zwischen den Maschinen in der Produktion und dem ERP-System. Dabei ermöglicht es die MDE aktuelle Betriebsdaten wie Maschinenzustände, Stückzahlen, Temperatur, Maße, Werkzeug, usw. am Entstehungsort (Maschine) zu erfassen.

Die Maschinendaten werden dezentral an den Aufstellungsstandorten der Maschinen häufig automatisch am Terminal erfasst und an den Server übermittelt. In der Praxis sind auch halbautomatische Erfassungssysteme eingerichtet, bei denen Daten von einem technischen System (Fertigungsanlage, Maschine) automatisch durch eine direkte Kopplung übernommen werden und zur Ergänzung

[...]

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¹ Vgl. Meffert/Burmann/Kirchgeorg (2007), S. 244.

² Vgl. Kletti (2007), S. 1.

³ Enterprise Resource Planning System, bezeichnet die unternehmerische Aufgabe, die in einem Unternehmen vorhandenen Ressourcen (Kapital, Betriebsmittel oder Personal) möglichst effizient für den betrieblichen Ablauf einzusetzen.

⁴ Abbildung entnommen aus: Kletti (2007), S. 5.

⁵ Vgl. Kletti (2007), S. 4 ff.

⁶ Abbildung modifiziert entnommen aus: Kletti (2007), S. 6.

⁷ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 188 ff.

⁸ Vgl. Kurbel (2005), S. 298.

⁹ Vgl. Roschmann/Junghanns (1993), S. 7.

¹⁰ Vgl. Kurbel (2005). S. 299.

¹¹ Vgl. ebenda.

¹² Vgl. ebenda.

¹³ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 7.

¹⁴ Vgl. Kurbel (2005), S. 299 ff.

¹⁵ Vgl. Roschmann/Junghanns (1993), S. 4.

¹⁶ Vgl. Brauckmann (2002), S. 125.

¹⁷ Quelle: http://www.sage.de/partnerloesungen/P459/Mobile Datenerfassung.pdf, abgerufen am 11. Juni 2009.

¹⁸ Vgl. Kletti (2007), S. 112.

¹⁹ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 15.

²⁰ Vgl. Kurbel (2005), S. 306.

²¹ Vgl. Kurbel (2005), S. 306.

²² Die Produktionsplanung und -steuerung (PPS) umfasst die rechnergestützte Planung, Steuerung und Kontrolle der Produktionsabläufe von der Angebotseinholung bis zum Warenversand (Vgl. Werner (2007), S. 250).

²³ Computer Integrated Manufacturing (CIM) steht für computerintegrierte Produktion und beschreibt den integrierten Einsatz betriebswirtschaftlicher und technischer IT-Systeme in einem Industrieunternehmen (Vgl. Werner (2007), S. 248 ff.).

²⁴ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 14 ff.

²⁵ Vgl. Kletti (2006), S. 199.

²⁶ Vgl. Gienke/Kämpf (2007), S. 628.

²⁷ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 8.

²⁸ Vgl. Kurbel (2005), S. 299 ff.

²⁹ Vgl. Strohmeier (2008), S. 188.

³⁰ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 198.

³¹ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 204.

³² Quelle: OCULUS intern (2009).

³³ Abbildung entnommen aus: Kletti (2006), S. 201.

³⁴ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 10.

³⁵ Vgl. Gienke/Kämpf (2007), S. 773.

³⁶ Vgl. Mülder/Störmer (1995), S. 10.

³⁷ Vgl. Kurbel (2005), S. 298.

³⁸ Vgl. Kurbel (2005), S. 299.

³⁹ Vgl. Gienke/Kämpf (2007), S. 783.