ERP für die Lebensmittelindustrie - das ist mein Beruf. Wenn man als Lebensmitteltechnologe für ein Unternehmen arbeitet, das dieses Tool zur Datenerfassung, -verarbeitung und -auswertung entwickelt, sieht man sich immer wieder mit Fragen rund um die Optimierung von Produktionsprozessen konfrontiert. Und immer geht es dabei auch um die Messbarkeit – also um Kennzahlen. Insofern ist es wohl kein Wunder, dass ich mich tief in das Thema KPIs eingegraben habe. Eine Erkenntnis vorweggenommen: Kennzahlen sind abhängig von den Zielen, die verfolgt werden.
Ich habe mich also im Rahmen meiner Masterarbeit daran gemacht, ein wissenschaftliches System zur Systematisierung von Kennzahlen zu erarbeiten. Schließlich braucht man eine Basis, um die Verfügbarkeit von Anlagen umfassend zu managen und Prozess-Sicherheit zu schaffen. Das Problem dabei ist, dass in der Prozessindustrie die Nachfrage nach individuellen Produkten steigt und damit auch die Prozesse individueller, komplexer und flexibler werden. Es ist nicht einfach, diese Anforderungen zu erfüllen und zugleich die unternehmerischen Erfolgsfaktoren Zeit, Kosten und Qualität im Griff zu behalten. Schafft man das aber für Anlagen, eine wichtige wertschöpfende Komponente in der Prozessindustrie, so steigen Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit.
Ist Prozess-Sicherheit gewährleistet, kann man darüber eine maximale Anlagenverfügbarkeit erzielen. Nun haben mehrere „Stakeholder“ (also Aspekte) Einfluss auf Prozess-Sicherheit und Anlagenverfügbarkeit. (Interviews mit Experten aus der Lebensmittelbranche sowie quantitative Umfragen in der Branche bestätigen das.) Pro Aspekt gibt es mehrere Kennzahlen, die zu dem Gesamtziel „Erhöhung der Prozess-Sicherheit und damit Optimierung der Anlagenverfügbarkeit“ herangezogen werden.
1. Anlagen – optimal gesteuert
Anlagen und Produktionsprozesse verlangen hohe Investitionen und stehen deshalb im Fokus von Optimierungen und Effizienzsteigerungen. Dies erzeugt eine Spannung zwischen der hohen Auslastung von Anlagen, um Stückkosten möglichst niedrig zu halten einerseits und dem Vorhalten ausreichender Kapazitäten, um wirtschaftliche Flexibilität und Wachstum zu gewährleisten auf der anderen Seite.
Diese Balance zu halten erfordert hohe Flexibilität – eine Anforderung, die zum wesentlichen Treiber für Industrie 4.0 geworden ist, denn hier werden auf Basis von Cyber-physikalischen Systemen Anlagen untereinander sowie mit Menschen vernetzt und Anlagendaten echtzeitnah zur Verfügung gestellt. Die neugewonnene Datenqualität eröffnet Unternehmen die Möglichkeit, kurzfristig oder in Echtzeit auf Ereignisse zu reagieren oder bevorstehende Ereignisse vorab zu erkennen und Gegenmaßnahmen zu ergreifen.
Es gibt drei wesentliche Kennzahlen für die Anlagennutzung und -leistung:
- die Verfügbarkeit der Anlagen
- ihr Leistungsgrad (also die Vergleichsmessung der Ist-Menge zur Soll-Menge)
- die Overall Equipment Effectiveness.
Rückschlüsse auf Basis der Soll- Ist-Differenzen zeigen mögliche Fehlerquellen und lassen Optimierungsmöglichkeiten erkennen.
2. Instandhaltung – damit es rund läuft
Die Anlagenhersteller tragen mit ihren Produkten kontinuierlich zur notwendigen Automatisierung der Prozessindustrie bei. Sie entwickeln derzeit neben der OPC UA Schnittstelle weitere standardisierte Schnittstellen, die die bislang heterogene Datenverarbeitung weiter harmonisieren. Diese Interfaces sorgen auch für die nötige Transparenz sowie für automatisierte Datenübermittlung. Die Vernetzung der Anlagen ermöglicht eine vorausschauende, kennzahlenorientierte Instandhaltung. Diese Art von Maintenance bietet höhere Prozesssicherheit, senkt die Kosten durch weniger Anlagenstillstände und spart einen größeren Abnutzungsvorrat an.
Dadurch steigt zwangsläufig die Bedeutung der vorausschauenden Instandhaltung im Strategiemix der Instandhaltung. Aktuell betont der Strategiemix in der Lebensmittelindustrie noch reaktive und vorbeugende Maßnahmen, was zu vermehrten Anlagenstillständen und Produktionsausfällen führt. Mit Hilfe folgender Kennzahlen sollen die Ziele Reduzierung der ungeplanten Reparaturen, Verkürzung der Reparaturzeiten und Anzahl der abgeschlossenen, geplanten Wartungen überwacht und erreicht werden:
- Grad ungeplanter Instandsetzungen
- Mean Time To Repair (also die durchschnittliche Zeit von der Störmeldung bis zur Wiederherstellung des Betriebszustandes einer Anlage)
- Umsetzungsgrad der geplanten Wartungen
3. Beschaffung – Hand in Hand mit Lieferanten
Die Beschaffung zielt darauf ab, durch einen optimalen Bestellprozess Fehlmengen zu vermeiden, permanente Lieferbereitschaft sicherzustellen sowie die Lagerbestände durch eine kurzfristige Lieferung zu minimieren. Gut ausgewählte Lieferanten und eine gute Lieferantenbeziehung sind wesentliche Erfolgsfaktoren einer effizienten und synchronisierten Produktion. Messbare Zielgrößen wie Transportwege, Termintreue, Flexibilität und Zuverlässigkeit hängen hauptsächlich von Lieferanten ab. Unternehmen können Anforderungen an die genannten Zielgrößen stellen und Lieferanten auf dieser Basis über Kennzahlen zu bewerten, um die Produktion zu sichern und Verfügbarkeiten zu gewährleisten. Relevante Kennzahlen um den Lieferanten und dessen Lieferverlässlichkeit und Produktqualität zu bewerten sind:
- Liefertermintreue
- Reklamationsquote am Wareneingang
- Wiederbeschaffungszeit und Anteil von Sonderlieferungen, die Ad-Hoc durchgeführt werden – damit wird die Reaktionsgeschwindigkeit und Flexibilität in kritischen Stillstandphasen bewertet. Diese Faktoren beeinflussen die Wiederherstellung des Anlagenbetriebes und somit die Anlagenverfügbarkeit.
4. Kunden – Zufriedenheit steigern
Auch wenn sie in der Wertschöpfungskette am Ende stehen sind die Kundenanforderungen der Ausgangspunkt jeder Betrachtung. Folgende Kennzahlen dienen als wichtige Indikatoren und Grundlagen für die Messung der Liefertreue und Produktqualität.
- Reklamationsquote
- Retourenquote
- Termintreue
Die daraus resultierende Kundenzufriedenheit ist ein Indikator für die eigene Produktqualität und beeinflusst über die Notwendigkeit von Ersatzprodukten auch die Produktions- und Anlagenplanung.
5. Qualität – Abweichungen verhindern
Die Qualität hat maßgeblichen Einfluss auf die Produktivität eines Unternehmens. Die Qualitätsanforderungen eines Produktes werden von den Sicherheitsvorschriften und den Kundenanforderungen beschrieben. Qualitätsabweichungen können entlang des gesamten Produktionsprozesses entstehen und gehören zu den Verschwendungen im Produktionsprozess. Der Blick auf die Qualität ist notwendig, um Verfügbarkeitsabweichungen durch mangelnde Produktqualitäten und notwendige Nacharbeiten zu erkennen. Durch die Feststellung von Qualitätsabweichungen wird die Prozesssicherheit erhöht. Für die Messung der Ziele dienen
- der Qualitätsgrad
- der Ausschussgrad
- der Nacharbeitsgrad.
Diese Kennzahlen geben einen Überblick über die Qualität der produzierten Güter und ermöglichen es, bei Bedarf frühzeitig einzugreifen. Sie geben auch Hinweise auf eine notwendige Instandhaltung und werden zur Berechnung der Anlageneffektivität verwendet.
Gesamtschau – alles im Blick
In einem Kennzahlensystem lassen sich die KPIs der vorgestellten Aspekte mitsamt ihren Zielwerten, aktuellen Werten und den Zielerreichungsgraden verdichtet darstellen. Mitarbeiter haben so die Informationen auf einen Blick und sehen im Ampelsystem direkt, in welchen Bereichen etwas nicht nach Plan läuft
Bei der visuellen Darstellung des Kennzahlensystems ist es wichtig, dass alle Stakeholder die strategischen Ziele zur Erreichung der Vision leicht nachvollziehen können. Eine transparente Darstellung des Kennzahlensystems hilft, die Mitarbeiter für die Zielerreichung zu sensibilisieren. Die dargestellten Kennzahlen müssen in einem regelmäßigen Zyklus erfasst und berichtet werden. Eine gesicherte, automatisierte Datenübermittlung läuft über Industrie 4.0-Standards und OPC UA Schnittstellen.
Die Erfahrung zeigt, dass - konsequente Erfassung von Kennzahlen für Monitoring vorausgesetzt - ein Kennzahlensystem zur Steigerung der Prozess-Sicherheit und zur Optimierung der Anlagenverfügbarkeit beiträgt. Die Voraussetzungen zur Prozessoptimierung durch echtzeitnahe Datensammlung und Datenverarbeitung sind technisch erfüllt.
Leider aber werden in der Praxis die Zusammenfassung der Daten zu Kennzahlen und ihre Verdichtung zu Kennzahlensystemen nicht vollumfänglich umgesetzt. Dies zeigten auch meine qualitativen und quantitativen Forschungen. Einer der Gründe dafür: Oft ist einfach nicht klar, welche Daten zu welchen Kennzahlen zusammengefasst werden sollten und welchen Nutzen diese haben. Jedes Unternehmen sollte individuell aus der Vision und der Strategie für jede der oben ausgeführten Perspektive die entsprechenden Ziele, Kennzahlen und strategischen Aktionen ableiten und übersichtlich darstellen. Das Ergebnis gibt die aktuelle Situation wieder und zeigt Möglichkeiten zur Optimierung – eine Chance, die man sich nicht entgehen lassen sollte!