Um langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen die Effizienz ihrer Produktion stetig verbessern. Hierfür benötigen sie jedoch zunächst einen Überblick über den Ist-Zustand ihrer Prozesse, Aufträge und Maschinen. Für diese Aufgabe ist die Betriebsdatenerfassung inklusive der Maschinendatenerfassung zuständig. Sie liefert im Idealfall alle Daten, die Verantwortliche in der Fertigung benötigen, um ihre Abläufe bestmöglich zu planen, zu steuern, zu überwachen und zu optimieren. Zudem sind die digitalen Informationen notwendig, um Produktionsprozesse zu automatisieren.
Definition: Was ist Betriebsdatenerfassung (BDE)?
Betriebsdatenerfassung (kurz BDE) ist die Erfassung und Speicherung von aktuellen Daten über Prozesse und Zustände in einem Unternehmen. Relevant ist diese Maßnahme insbesondere für Fertigungsbetriebe, da die BDE wichtige Daten für die Produktionsplanung und -steuerung liefert.
Die organisatorischen Betriebsdaten bestehen aus:
- Auftragsdaten: z. B. Produktionsdaten (Zeiten, Stückzahlen, Qualitäten), Arbeitsfortschritt, Auftragsstatus, auftragsbezogene Rückmeldungen zu einzelnen Arbeitsvorgängen
- Personaldaten: z. B. Arbeitszeiten, Anwesenheitszeiten, weitere Daten für die Lohnberechnung
Die technischen Betriebsdaten stellen sich folgendermaßen dar:
- Maschinendaten: z. B. gefertigte Stückzahlen, Störungsmeldungen, Schalthäufigkeiten, Unterbrechungen, Eingriffe von Maschinenbedienern, Instandhaltungsdaten, Material- und Energieverbrauch, Messwerte aus Sensoren
- Prozessdaten: z. B. Qualität, Einstelldaten, Prozessparameter
Welche Aufgaben und Ziele hat die Betriebsdatenerfassung?
Kernaufgabe der Betriebsdatenerfassung ist es, die organisatorischen und technischen Daten eines Betriebes korrekt und möglichst zeitnah zu erfassen, um Informationstransparenz zu allen wichtigen Fragestellungen in der Fertigung zu schaffen. Weiterhin dient die BDE dem Zweck, entstehende Kosten, Leistungen und Verbräuche zu dokumentieren und verursachergerecht zuzuordnen. Auf dieser Grundlage lassen sich wiederum wichtige Rückschlüsse für die Planung und Steuerung der Produktion und Fertigung ziehen. In konsolidierter Form sind BDE-Daten zudem eine solide Basis für die (operative und strategische) Optimierung von Fertigungsprozessen.
Welche Vorteile hat die Betriebsdatenerfassung?
Wird die Betriebsdatenerfassung konsequent und technisch zielführend umgesetzt, entsteht eine ganze Reihe von Vorteilen:
- Transparenz aller relevanten Betriebsdaten
- Übersichtliches Gesamtbild zum Zustand der Fertigung
- Echtzeit-Meldung von Störungen
- Optimale Ressourcenauslastung (Maschinen und Personal)
- Risikominimierung
- Bessere Kalkulierbarkeit von Aufträgen
- Aufdeckung von Verbesserungspotenzialen durch Soll-Ist-Vergleiche
- Höhere Kundenzufriedenheit durch genaue Einschätzung von Lieferzeiten
- Kontinuierliche, datenbasierte Optimierung von Prozessen
- Einheitliche (teil-)automatisierte Datenaufnahme
- Entlastung des Mitarbeiters von nicht wertschöpfenden Tätigkeiten
- Höhere Produktivität
In Summe tragen diese Aspekte dazu bei, die Effizienz zu steigern, Kosten einzusparen und die Wettbewerbsfähigkeit von Fertigungsbetrieben langfristig zu sichern.
Definition: Was ist Maschinendatenerfassung (MDE)?
Die Maschinendatenerfassung (kurz MDE) ist ein Teilbereich der Betriebsdatenerfassung. Im Rahmen der MDE werden maschinen- und produktionsbezogene Ist-Daten erhoben und gesammelt. Diese lassen sich für vielfältige Zwecke nutzen – zum Beispiel zur Prozesslenkung, zur Überwachung der Maschinenauslastung, zur Planung und Steuerung von Produktionsaufträgen und zur Identifikation von Optimierungspotenzialen in den Fertigungsprozessen.
Im Detail werden zu diesem Zweck beispielsweise folgende Maschinendaten (Produktdaten und Prozessdaten) erfasst:
- Produktionsmenge
- Ausschussmenge
- Maschinenlaufzeit
- Auslastung
- Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit
- Maschinenzustand
- Energie- und Materialverbrauch
- Stillstands- und Rüstzeiten
- Störungszeiten und -gründe
Welche Aufgaben und Ziele hat die Maschinendatenerfassung?
Die Maschinendatenerfassung hat mehrere Aufgaben. Sie erfasst nicht nur die Produktionsmengen, sondern unterstützt auch das Maschinen-Monitoring in Echtzeit. Ebenso ist sie dafür zuständig, Störungen zu melden. Mithilfe ihrer Daten lassen sich außerdem Fertigungsprozesse und Maschinenstillstände näher analysieren.
Das übergeordnete Ziel der Maschinendatenerfassung ist es, belastbare Daten bereitzustellen, um die Produktivität der Fertigungsprozesse eines Unternehmens zu steigern. Doch auch die Optimierung der Auftragsplanung durch transparente Informationen zur aktuellen Maschinenauslastung gehört zu den Zielen der MDE.
Welche Vorteile hat die Maschinendatenerfassung?
Durch die (automatisierte) Erfassung von Maschinendaten haben Industrieunternehmen zahlreiche Vorteile:
- Optimierte Maschinenlaufzeiten
- Bessere Maschinenverfügbarkeit
- Genaue Erfassung von Rüst- und Durchlaufzeiten
- Bessere Übersicht zur Maschinenauslastung
- Bessere Planbarkeit von Wartungsmaßnahmen
- Bessere Planbarkeit von Produktionsaufträgen
- Möglichkeiten zur automatischen Erfassung von Qualitätsdaten
In Summe sorgen diese Maßnahmen für eine kontinuierliche Verbesserung der Produktion und eine fortlaufende Steigerung ihrer Leistungsfähigkeit.
Was ist der Unterschied zwischen Betriebsdatenerfassung (BDE) und Maschinendatenerfassung (MDE)?
Betriebsdatenerfassung und Maschinendatenerfassung unterscheiden sich in erster Linie durch die Bandbreite der erfassten Informationen. So konzentriert sich die MDE vornehmlich auf Daten aus Fertigungsressourcen (Maschinen und Anlagen) innerhalb der Produktion. Die BDE erfasst hingegen alle möglichen Betriebsdaten eines Unternehmens – inklusive der Maschinendaten.
Um größtmögliche Transparenz zu den Prozessen im Unternehmen zu schaffen, empfiehlt sich ein kombinierter Einsatz von Betriebsdatenerfassung und Maschinendatenerfassung. Daten zum Ressourceneinsatz liefert in diesem Szenario die MDE, die Informationen zum Materialfluss und zur Auftragssituation kommen aus der BDE. Nur durch diese Datenkombination ist es im Übrigen möglich, Fertigungsprozesse durchgängig zu digitalisieren und zu automatisieren. Somit ist die zielgerichtete BDE-MDE-Kombination ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Smart Factory.
Wie funktioniert die Betriebsdatenerfassung und Maschinendatenerfassung?
Für die Erfassung von Betriebsdaten und Maschinendaten benötigen Unternehmen ein BDE-System. Früher wurden die entsprechenden Daten und Messwerte handschriftlich notiert und an Verantwortliche in der Produktion übergeben. Die manuelle Datenerfassung ist jedoch fehlerbehaftet, langsam und aufwendig für die Mitarbeiter. Zudem stehen die Daten bei dieser Verfahrensweise nicht in Echtzeit zur Verfügung.
Heute erfolgt die BDE daher in aller Regel auf digitalem Wege. Für die organisatorischen Betriebsdaten werden zu diesem Zweck oftmals BDE-Terminals oder auch mobile Endgeräte genutzt. Die Angestellten geben dort ihre aufgelaufenen Informationen ein. Diese werden dann im Rahmen des Manufacturing-Execution-System (MES) in ein BDE gesendet, wo sie verarbeitet und anschließend als KPI / OEE zur Verfügung stehen. Parallel dazu können diese Informationen an nachfolgende Systeme wie ein Advanced-Planning-and-Scheduling-System (APS) oder eine ERP-Software übergeben werden, um so eine bessere Planbarkeit der Produktion zu ermöglichen.
Automatische Erfassung von Betriebsdaten
Im Zuge der industriellen Digitalisierung (Industrie 4.0) werden zunehmend automatisierte Verfahren der Betriebsdatenerfassung implementiert. So bieten moderne BDE-Terminals beispielsweise Optionen zur Barcode- und RFID-Erkennung. Zusätzlich kann die Datenerfassung und -übermittlung durch verschiedene Methoden weiter automatisiert werden.
Beispielsweise lassen sich Maschinendaten mithilfe von mechanischen Lösungen wie Zählwerken erfassen. Nachteilig ist jedoch, dass die erhobenen Daten bei diesem Ansatz in einem Zwischenschritt händisch notiert oder digital umgewandelt werden müssen. Das Ziel sollte es daher sein, Betriebs- und Maschinendaten von Beginn an digital zu erfassen. Denn nur dann können Prozessaktivitäten umgehend in die weiterverarbeitenden Systeme einfließen.
Um eine automatische Maschinendatenerfassung zu realisieren, sind einige technische Voraussetzungen zu schaffen. Unproblematischer sind hierbei moderne Maschinen. Denn sie sind mit aktuellen Technologien wie einer OPC-Architektur und einer digitalen Microcontroller-Steuerung ausgestattet, erfassen ihre Daten online über Schnittstellen oder speichern sie auf einem Datenlogger. Ältere Anlagen, oft auch Brownfieldanlagen genannt, verfügen hingegen nicht über eine geeignete MDE-Schnittstelle. In diesem Fall müssen Sensoren und Controller erst nachgerüstet werden, um die Maschinen anzubinden und in die digitalen Prozesse zu integrieren. Oftmals reichen schon einige wenige Sensoren / Gateways, um ein Mindestmaß an Informationen für die MDE zu erfassen, ohne die Anlagen aufwendig modernisieren zu müssen.
Fazit: BDE und MDE als Basis der Industrie 4.0
Die digitale Erfassung von Betriebs- und Maschinendaten verbessert nicht nur die Transparenz, Planbarkeit und Steuerbarkeit von Produktionsprozessen. Sie ist auch der erste notwendige Schritt in die digitale Transformation und Automatisierung der gesamten Fertigung im Rahmen der Industrie 4.0. Insofern spielen BDE und MDE eine zentrale Rolle für die Zukunft von Produktionsbetrieben. Verantwortliche sollten sich daher zeitnah mit der Implementierung von Lösungen für die automatische Betriebsdatenerfassung und Maschinendatenerfassung auseinandersetzen.
FAQ
Die wichtigsten Begriffe im Zusammenhang mit Betriebsdaten- und Maschinendatenerfassung erklären wir hier:
Was ist BDE?
BDE ist die Abkürzung für Betriebsdatenerfassung. Es handelt sich dabei um ein Verfahren, mit dem ein Betrieb Ist-Daten über seine Prozesse und Zustände erhebt.
Was sind die Vorteile von BDE?
Eine professionelle BDE führt auf lange Sicht zu sinkenden Kosten und höherer Effizienz. Zudem ist es durch die entstehende Informationstransparenz möglich, Prozesse kontinuierlich zu verbessern und somit langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben.
Was ist MDE?
MDE ist die Abkürzung für Maschinendatenerfassung. Dahinter verbirgt sich ein Prozess zur Erfassung, Speicherung und Bereitstellung von Informationen aus Fertigungsmaschinen und -anlagen.
Was sind die Vorteile von MDE?
Erfolgt die MDE automatisiert und digital, erhalten Unternehmen einen Echtzeit-Einblick in die Leistung und den Zustand ihrer Maschinen. Auf dieser Basis lässt sich die Produktion transparent überwachen und an vielen Stellen optimieren. Dadurch steigt unter anderem die Overall Equipment Effectiveness (OEE).
