Mit der MES-Lösung SAP MII Prozesse einfach planen und steuern – von der Batch-Produktion bis zur Verpackung

Neben der Marke Frosch hat der traditionsreiche Hersteller von Reinigungs- und Pflegeprodukten Werner & Mertz eine Vielzahl weiterer bekannter Produkte im Sortiment. Damit man die Produktion auf die große Artikelvielfalt und auf neue Marktanforderungen optimal anpassen kann, bildet das Unternehmen alle Herstellerprozesse seit Jahren mit SAP MII (Manufacturing Integration & Intelligence) ab.

VON ANDREAS BUSCH

Die MES-Lösung SAP MII wurde von IGZ, einem SAP-Projekthaus für Produk­tion mit Sitz im oberpfälzischen Falkenberg, an den Fertigungsstandorten in Mainz und im österreichischen Hallein eingeführt. Im nächsten Schritt sollen für die produktionsnahen Materialflüsse, für die Lagerhaltung in der Fertigwarenlogistik sowie für die Verplanung von Transportkapazitäten die SAP-Module SAP EWM und SAP TM zum Einsatz kommen. Damit schafft der Hersteller auf Basis von SAP-Standardsoftware systemische Durchgängigkeit in der operativen und digitalen Supply Chain von der Batch-Produktion über die Intralogistik und Verpackung bis zum Versand.

Die Supply Chain von Werner & Mertz ist typisch für Hersteller von Markenartikeln, die der chemischen Industrie angehören. Von Tanklagern aus wird die Produktion mit den entsprechenden Rohstoffen versorgt. Das Vormateriallager hingegen bestückt die Batch-Produktion, beispielsweise mit Gebinden, Fässern und Großpackmitteln. Roh- und Hilfsstoffe werden dem chargengeführten Herstell- und anschließenden Abfüllprozess zugeführt. Die Fertigware gelangt unmittelbar zur Bevorratung in das angeschlossene Hochregallager zur anschließenden, auftragsbezogenen Auslagerung und zum Versand. In der IT bildete Werner & Mertz diese Prozesse im interaktiven Wechselspiel zwischen dispositiver ERP-Ebene, diversen Produk­tionsapplikationen, interner sowie externer Logistik und dem Versand, lange Zeit über eine heterogene IT-Landschaft mit einer Vielzahl an Schnittstellen ab.

„Wir wollten unser SAP ERP mit Fertigungssystemen und -prozessen in Echtzeit mittels SAP-Standards synchronisieren“

Abgesehen vom Prozessleitsystem und SAP R/3 als Hauptsysteme gab es für einzelne Arbeitsschritte eine ganze Fülle von Spezialapplikationen. Das hatte einen immensen Aufwand für die Wartung und Pflege dieser Schnittstellen, für die Synchronisation zwischen den Softwareebenen und nicht zuletzt für die wiederkehrende Aktualisierung unterschiedlicher Softwarestände zur Folge. „Dies wollten wir konsolidieren und unser bestehendes SAP ERP mit Fertigungssystemen und -prozessen in Echtzeit mittels SAP-Standards synchronisieren“, erklärt Dr. Guido Gneist, Werksleiter des mittelständischen Unternehmens. In diesem Zuge war es auch wichtig, eine höhere Anwenderfreundlichkeit über grafische Oberflächen zu schaffen: Wenn Bedienende die Auftragszustände ihrer Produktionslinien, technischen Anlagen und Aggregate am Bildschirm sofort wiedererkennen, ist auch die Akzeptanz für eine neue Technologie deutlich höher. 

Quelle: IGZQuelle: IGZ

Einheitliche SAP MII-Lösung: Harmonisierung der heterogenen IT-Landschaft

Schon vor zehn Jahren entschied sich deshalb Werner & Mertz, seine bisherige heterogene Landschaft aus vielen Subsystemen zu harmonisieren und zu vereinheitlichen. In Zahlen ausgedrückt bedeutet dies, dass im Hauptwerk in Mainz 18 chemische Doppel-Batch-Anlagen, acht automatische und drei manuelle Abfülllinien, acht automatische Palettierer und diverse automatische Auszeichnungssysteme für Gebinde und Kartons mit der Expertise von IGZ in SAP MII abgebildet wurden. Zudem existieren zwei automatisierte Hochregallager, in die man die fertigen Paletten nach Avisierung über SAP-MII-Identifikationspunkte einlagert. Ähnlich, wenn auch etwas kleiner, sieht die Anlagenstruktur in Hallein aus. In Summe wurden von IGZ in mehreren Produktivsetzungsstufen weit über 100 Einzelaggregate in SAP MII integriert.

Als Projektpartner waren die IGZ-SAP-­Ingenieure von Beginn an dabei. Der Grund: IGZ bildet die gesamte Produktionskette im Zusammenspiel von produktionsnaher IT und SAP-ERP-Welt mit SAP MII sowie eigenen Best-Practice-­Lösungen für die Herstellung, Abfüllung und Verpackung nach dem Baukastenprinzip ab. „Die SAP-Kompetenz von IGZ und das Know-how rund um Informations- und Materialflüsse im chemischen Herstellungs- und Verarbeitungsprozess haben uns überzeugt. Insbesondere, weil IGZ auch über eine weitreichende Exper­tise im Bereich Lagerverwaltung und Materialflusssteuerung mit dem SAP-­Modul Extended Warehouse Management (SAP EWM) verfügt und Lagertechnik wie auch SPS-Steuerungen direkt aus SAP ansteuert. Dieses interdisziplinäre Wissenspaket von IGZ hat nicht nur unsere IT, sondern auch die Fachbereiche Produktion und Logistik mehr als überzeugt“, erläutert Jürgen Partsch, SAP-Projektmanager bei Werner & Mertz. Inzwischen wird der gesamte Herstell- und Abfüllprozess mit seinen Material- und Werteströmen von SAP MII als MES-Plattform weitestgehend gesteuert. Zusätzlich kommen SAP EWM für die Lagerverwaltung und Materialflusssteuerung in den produktionsversorgenden Lagern sowie künftig dem distribuierenden Fertigwarenlager und SAP Transportation Management (SAP TM) zur Transportsteuerung für die Packstückbildung, Laderaumoptimierung und die Outbound-Prozesse zum Einsatz.

SAP MII und Fill+Pack in der Abfüllung

2010 führte IGZ in einem ersten Schritt in der Abfüllung an den beiden Produk­tionsstandorten Mainz und Hallein SAP MII mit dem eigenen Best Practice Fill+Pack zur Abbildung und Optimierung der Abfüll- und Verpackungsprozesse ein. Die MES-Lösung wurde mit direkter Integration zur SAP-ERP-Ebene implementiert. Sie kommuniziert unterlagert mit den einzelnen Abfülllinien, Einzelaggregaten und weiteren manuellen Fertigungsplätzen. Im MES werden die Zeitscheiben ausgewertet; das heißt, dass sich darin detailliert zuordnen lässt, an welchem Aggregat eine Störung aufgetreten ist und welche Störungen aufgrund des Verursachers in weiterer Folge eintreten können. Über das von IGZ umgesetzte SAP MII Order Cockpit sieht der Werksleiter laufende Aufträge, kann sie chronologisch sortieren, Soll- und Ist-Werte des Durchsatzes kontrollieren sowie Betriebs-, Rüst- und Störungszustände einsehen. Kurz: Er hat am Leitstand sämtliche Informationen, die für die Produktion wichtig sind. Diese sind in aggregierter, aber auch detaillierter Form abrufbar. „Zur gesamten Auftragsfeinsteuerung vertrauen wir heute auf das IGZ Best Practice SAP MII Fill+Pack“, bestätigt Dr. Guido Gneist.

Unsere Erwartungen an die 
Anforderungsabdeckung, die Flexibilität und den langfristigen Investitionsschutz einer MES-Plattform auf SAP MII 
haben sich voll erfüllt.

Jürgen Partsch, SAP-Projektmanager bei Werner & Mertz

Nach Einführung der SAP MES-Lösung OEE um 18 Prozent gestiegen

Neben der reinen Bedienung und Beobachtung der Prozesse ist Werner & Mertz die Generierung von KPIs zur Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness = OEE) wichtig. Die KPIs sollen Antworten geben auf die Frage, wie produktiv eine Abfülllinie läuft – dargestellt über mehrere Monate und selektierbar nach Plan- und Ist-OEE. IGZ arbeitet hier nach dem Weihenstephaner Standard, der ein in allen Maschinen zur Lebensmittelherstellung und Verpackung implementierbares Kommunika­tionsprotokoll und Methoden für die OEE-Ermittlung definiert. 

Die Mainzer interessieren sich bei der Abfüllung insbesondere auch für die Rüstzeiten. „Wegen der Vielzahl verschiedener Artikel müssen wir die Linien häufig umrüsten, das heißt, andere Flaschen, andere Etiketten etc. einsteuern“, berichtet 
Dr. Guido Gneist. Dies nimmt zum Teil viel Zeit in Anspruch. „In SAP MII Fill+Pack können wir die einzelnen Rüstvorgänge übersichtlich in Diagrammen mit Soll- und Ist-Daten bezogen auf individuell konfigurierbare Zeitfenster visualisieren und dadurch deutlich besser planen. Wir sparen uns dadurch schlichtweg Zeit. Natürlich sind diese Abläufe auch von der Disposition abhängig. Deshalb planen wir in 
SAP MII weitere Optimierungen zur Auftragsfeinsteuerung.“ Das Resultat nach den ersten drei Jahren kann sich sehen lassen: Die Rüstzeiten sanken seit Einführung von SAP MII um bis zu 35 Prozent, was einer Steigerung der OEE um 18 Prozent entspricht. Dazu Jürgen Partsch: „Unsere Erwartungen an die Anforderungsabdeckung, die Flexibilität und den langfristigen Investitionsschutz einer MES-Plattform auf SAP MII haben sich voll erfüllt.“

Quelle: IGVQuelle: IGV

Rezeptursteuerung in SAP MII – ein stabiles Verfahren

Nach der Abfüllung ging das IGZ-Projekt 2013 in die zweite Stufe, und SAP MII wurde für die Batch-Produktion aufgesetzt. So kommuniziert im Werk Mainz das bestehende Prozessleitsystem mit SAP und steuert auch die Tanklager automatisiert – ein stabiles Verfahren, das man deshalb so beibehalten hat und künftig weiter nutzen wird. Anders ist es in Hallein, wo man bislang deutlich stärker manuell arbeitete und Herstellanweisungen sowie Produk­tionsaufträge über Papierbelege kommunizierte. „Daher war es dort sinnvoll, einen weiteren Schritt zu gehen, um eine papierlose Fertigung zu schaffen. In Hallein setzen wir deshalb zusätzlich das IGZ Best Practice EWI (Electronic Work Instruction) ein, um Herstell- und Prozessanweisungen sowie -vorgaben und Hinweise direkt an den Arbeitsplätzen zu visualisieren“, erklärt Dr. Guido Gneist. 

In der Produktion arbeitet man mit SAP PP/PI, dem SAP-Produktionsplanungstool für die chargenorientierte Prozessfertigung. Stücklisten zu den Fertigungsaufträgen und Herstellanweisungen lagen bislang meist nur in Papierform vor. Die Rezeptur- und Herstellvorgaben sollen künftig zentral in der MES-Lösung abgebildet werden. So oblag es IGZ, das gesamte Know-how zur Rezeptursteuerung in 
SAP MII zu hinterlegen. Damit erreichte man, dass die Beschäftigten heute rezepturbasiert und anhand verriegelter Prozesse vom System einfach durch die einzelnen Herstellschritte geleitet werden.

Das IGZ Best Practice EWI auf Basis von Rezepturen und Herstellanweisungen ist ein integrativer Baustein für die Produktionsanbindung mittels SAP MES. Elektronische Arbeitsanweisungen dienen der Darstellung, Bearbeitung und Rückmeldung von Daten der Prozessfertigung bis hin zur Anzeige von Gefahrstoffhinweisen und Symbolen aus SAP EH&S (Environment, Health and Safety). Dies reduziert nicht nur das manuelle Belegaufkommen, sondern schafft auch hohe Prozesssicherheit. Der vollständige Herstellprozess ist nun im System dokumentiert. Im SAP-MII-Dialog sieht der Anlagenbediener die Gefahr­stoff- und Sicherheitshinweise zum jeweiligen Rezept- und Dosierschritt aus SAP EH&S. Qualitätsrelevante Prozessdaten wie Dichte- oder Refraktionsmessungen lassen sich direkt im Shop-Floor bearbeiten. Der gesamte Produktionsprozess wird qualitativ überwacht und in SAP dokumentiert. Ein weiterer Vorteil: Aufträge kann man in SAP MII autark bearbeiten. 

Lagerabwicklung über SAP EWM an SAP MII und die Produktion angebunden

Im vorerst letzten Projektschritt wurde 2016 von Werner & Mertz mit Unterstützung von IGZ das vorgeschaltete Materiallager über SAP EWM an SAP MII und die Produktion angebunden. Damit war die Grundlage für eine gebindegenaue Chargenverwaltung geschaffen. Die Logistikfachkräfte des Chemieunternehmens – zuständig für die Zuführung der gesamten Rohstoffe in die Produktion – nutzen nun eine Systemführung für ihre Lager­aufgaben, die ihnen einen genauen Überblick über die betroffenen Lagerplätze verschafft. SAP EWM wird über das Vormateriallager hinaus künftig auch zur Verwaltung der Fertigwaren eingesetzt. Die derzeit installierte Lagerverwaltungssoftware wird abgelöst, und das neue Verfahren wird aktuell nach SAP EWM/MFS migriert.

SAP MII als hervorragendes Werkzeug für genaue Produktionsdokumentationen

Werner & Mertz integriert auch die Transportlogistik in seine SAP-Prozesslandschaft, wofür das SAP-Modul Transportation Management (SAP TM) zum Einsatz kommt. „Die Supply Chain, die wir mit SAP aufbauen, wird immer vollständiger“, freut sich Dr. Guido Gneist. „Wir werden hier weiter eng mit dem Projekthaus IGZ zusammenarbeiten, das sich langjährig als verlässlicher Partner erwiesen hat. Mit SAP MII und den IGZ Best Practices verfügen wir über ein hervorragendes Werkzeug für kontinuierliche Verbesserungen und genaue Produktionsdokumentationen. Das gesamte, bisher implementierte System läuft störungsfrei und wurde von allen Usern gut angenommen.“  
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„Mit SAP MII sowie jetzt auch SAP EWM und SAP TM gelingt es uns, die Nachhaltigkeitsstrategie auch in den operativen Bereichen auf langfristige Sicherheit und kontinuier­liche Verbesserung auszurichten.“

Dr. Guido Gneist

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