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Anleitung für den erfolgreichen Wechsel zur papierlosen Fertigung

January 12, 2021

Anleitung für den erfolgreichen Wechsel zur papierlosen Fertigung

Sollten Sie bereits ein Konzept zur papierlosen Fertigung in ihrem Unternehmen umsetzen oder ein solches planen, so ist dieser Blog-Beitrag für Sie von Interesse.

Zu Beginn sind die drei wichtigsten Infos zusammengefasst:

  • Papierbasierte Systeme sind anfällig für menschliche Fehler, ineffizient, unflexibel und verursachen Verzögerungen bei der Entscheidungsfindung - dies ist auch der Grund für höhere Kosten der papierbasierten Systeme im Vergleich zu digitalen.
  • Es gilt Integrationsfähigkeit und Konfigurierbarkeit, Benutzerfreundlichkeit und Mobilität bei der Auswahl des richtigen Tools zur Umstellung auf eine papierlose Fertigung zu berücksichtigen.
  • Der Weg ist das Ziel. Erfassen Sie zunächst Ihre Daten mit Hilfe einer anwenderfreundlichen Benutzeroberfläche und schon bald sind tiefere Einblicke verfügbar, sodass Ihre Fertigungsprozesse neugestaltet werden können.

Zur Digitalisierung gehören unter anderem Automatisierung und Ablösung der händischen Datenerfassung, Aufzeichnung, Analyse und Übermittlung von Daten sowie Verbesserung automatisierter Prozessschritte. Dies bedeutet die Ablösung der existierenden Systeme, bei denen Daten auf Papierformularen aufgezeichnet und anschließend entweder abgetippt oder eingescannt werden, um so eine digitale Kopie zu erstellen. Eine der wichtigsten Forderungen der Digitalisierung ist eine papierlose Arbeitsumgebung.

Papiergestützte Datenerfassungssysteme sind fehleranfällig, außerdem verursacht die Pflege solcher Systeme zusätzliche Kosten. Man denke dabei an einen Aktenschrank mit vier Schubladen:

  • Fassungsvermögen von 15.000-20.000 Papierseiten
  • 25.000 US-Dollar Kosten der Befüllung
  • 2.000 US-Dollar Instandhaltung pro Jahr

Die Vorteile der papierlosen Fertigung erkennen und nutzen

Der erste Schritt zum papierlosen Betrieb besteht darin, die Kosten eines papierbasierten Systems einschließlich der Datenerfassung und -speicherung zu verstehen. Neben den Kosten einer herkömmlichen papiergestützten Aktenablage gibt es weitere greifbare Vorteile, die für einen papierlosen Betrieb sprechen:

  • Verdreifachung der Bearbeitungskapazität (Gartner)
  • Steigerung der Produktivität um bis zu 50 % (IDC)
  • Sofortiger Zugriff auf entscheidungskritische Daten (was das eigentliche Ziel ist)
  • Reduzierung der Speicherplatzkosten um bis zu 80 %
  • Rückverfolgbarkeit und Einhaltung von gesetzlichen Auflagen (21CFR Part 11, Sarbanes-Oxley, FSMA usw.)
  • Genauigkeit: Die automatische Dateneingabe ergibt eine Genauigkeit von 99,959 bis 99,99 %

Einen nachhaltigeren Ansatz anstreben

Zu etwas schwächeren, aber durchaus wichtigen Argumenten gehört die Umweltbelastung. Auch reine Kosten des Papiermanagements und eine sofortige Übersicht über Ereignisse gehören dazu. Mit der Digitalisierung Ihrer Arbeitsabläufe können alle Daten sofort für andere Anwendungen zur Verbesserung des Produktions-/Betriebsmanagements zugänglich gemacht werden, darunter Visualisierung, Datenspeicherung und MES-Anwendungen.

Verbesserte Arbeitsabläufe wirken sich unmittelbar auf das Endergebnis aus: Unternehmen, die eine papierlose Fertigung eingeführt haben, verzeichnen bis zu 75% weniger Überstunden, 90% weniger Kennzeichnungsfehler und eine Einsparung von bis zu 7.500 US-Dollar an Arbeitskosten pro Anwender.

Kürzere Latenzzeit bei Ihren Entscheidungen

Kürzere Entscheidungslatenzzeiten stellen einen der wichtigsten Vorteile der Digitalisierung hinsichtlich der versteckten Kosten, die aktuell alle papierbasierten Vorgänge betreffen. So werden Daten aufgrund der Digitalisierung nahezu ohne Verzögerung erfasst und dokumentiert; Entscheidungsprozesse laufen wesentlich schneller ab, sodass keine Verluste entstehen, die infolge von Verzögerungen aufgrund der manuellen Dokumentation möglich sind.

Verringerung von ineffizienten manuellen Datenerfassungsvorgängen und Fehlerquellen

Die Verwendung von Papier in der Fertigung bedeutet auch, dass die Mitarbeiter die redundante Tätigkeit der Datenerfassung zu bestimmten Zeiten und Phasen eines bestimmten Vorgangs durchführen müssen, was möglicherweise zu Fehlern bei der Datenaufzeichnung führt. Eine papierbasierte Dokumentation und die daraus resultierenden Fehler sind kostspielig für ein Unternehmen, das äußerst komplexe oder gesetzlich geregelte Erzeugnisse herstellt. Ein banaler Aufzeichnungsfehler führt in stark regulierten Branchen zu Produktrückrufen und kann in seiner schlimmsten Konsequenz finanzielle Verluste und eine Rufschädigung verursachen, sollte eine nicht-konforme Produkt-Charge auf den Markt gelangen.

Einfache Recherche à la Google

Ein weiterer offensichtlicher Nachteil von Papierdokumenten besteht darin, dass es immer schwieriger wird, historische Daten für Trendanalysen, Prozesskontrolle oder Qualitätsmanagement zu sichten und auszuwerten. Jährlich werden - je nach Wichtigkeit des Ereignisses und Aufzeichnungsfrequenz - mehrere Millionen Papierdokumente erstellt. Die Suche nach bestimmten Informationen, die bereits einige Monate zurückliegen, wäre buchstäblich die Suche nach einer Nadel im Heuhaufen.

Reduzierter operativer Aufwand für Compliance-Management

Hinzu kommt das offensichtliche Problem, dass papierbasierte Dokumente nicht sicher genug sind. Wichtige Dokumente können aus unterschiedlichen Gründen zerstört werden, da Papier sehr empfindlich ist und aufgrund der Aufbewahrungsbedingungen beschädigt werden kann. Insbesondere solche Dokumente, die sich auf die Einhaltung von gesetzlichen Auflagen beziehen, können ohne digitale Speicherung verloren gehen, wodurch ernsthafte qualitätsbezogene Forderungen und Maßnahmen seitens der Aufsichtsbehörden ausgelöst werden können, die sich auf die mögliche Nichteinhaltung von Vorschriften beziehen.

Papierlos mit MES

Die Verwendung von Papierdokumenten verlangsamt somit jeden Prozess, macht ihn teuer, reaktiv, unsicher, isoliert und ineffizient. Doch welche Verbesserungen sind durch die Digitalisierung der Dokumente zu erwarten? Bedeutet das auch eine generelle Überwindung von papierbasierten Arbeitsabläufen?

Die Digitalisierung im Fertigungsbereich fängt meistens mit der MES-Implementierung an. Diese Anwendung ist dafür ausgelegt, sämtliche Prozess- und Anlagendaten zu erfassen, aufzuzeichnen und in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit über die IT-Infrastruktur zu übermitteln. Das MES übernimmt dabei die Aufgabe, die Fertigung mit der Führungsebene zu verknüpfen. Das MES digitalisiert schon zum ProzessbeginnTerminplanung, Durchlauf- und Qualitätsberichte und ermöglicht so papierlose Fertigung.

Papierbasierte Systeme, welche die Online-Transparenz und effiziente Kontrolle der Betriebsqualität beeinträchtigen, sollten durch integrierte, in Echtzeit agierende Systeme ersetzt werden.

Moderne MES-Anwendungen können Daten direkt aus Maschinen, je nach bereits vorhandenem Automatisierungsgrad, erfassen. Die Fertigungsanwendungen erfassen Daten direkt aus dem Prozess, so dass eine manuelle Datenerfassung in Papierform nicht mehr notwendig ist. Ein MES entlastet somit zunächst das Fertigungspersonal und bietet somit die Möglichkeit, andere wertschöpfende Aufgaben zu übernehmen, während die IT-Infrastruktur alle Ereignisse direkt zum Eintrittszeitpunkt erfasst.

Die zuvor erwähnte Entscheidungsverzögerung verringert sich erheblich dank der Echtzeit-Erfassung und Meldung von Ereignissen in der Fertigung. Die modernsten MES-Anwendungen erfassen nicht nur Daten, sie sind auch dazu in der Lage, Analysen durchzuführen und einen Mehrwert unmittelbar dort zu generieren, wo Daten erfasst werden, d. h. jede Unregelmäßigkeit der Daten löst nahezu unverzüglich ein Alarmsignal aus. Dadurch können Prozesseigentümer notwendige Maßnahmen ergreifen, um das gemeldete Problem einzugrenzen und Prozessfortführung zu ermöglichen, z. B. durch eine Neuplanung eines Fertigungsloses oder eine Rezeptänderung.

Ein Problem wird sofort gemeldet, sobald es auftritt oder unmittelbar bevorsteht. Der durch das Ereignis entstandene Schaden kann je nach MES und dessen Leistungsfähigkeit eingeschränkt bzw. verringert oder sogar beseitigt werden, da die Zeitverzögerung bei der Verarbeitung manuell eingegebener Daten wegfällt. Entscheidungsprozesse laufen in Echtzeit ab, ohne dass auf einen papierbasierten Bericht mit anschließender Analyse gewartet werden muss. Der zeitliche Ablauf von der Erkennung eines Problems über die Eingrenzung des Problembereiches bis hin zu einer durchzuführenden Maßnahme wird dadurch um 50-75% reduziert.

Benutzerfreundlichkeit und Einfachheit sind wesentliche Aspekte, die den Umgang der Anwender mit den Systemen fördern. Dabei darf nicht vergessen werden, dass der Schwerpunkt auf dem eigentlichen Betrieb liegt und dass alles auf dessen Vereinfachung ausgerichtet sein muss.

Dabei ist in der Fertigungsindustrie die bisherige Mensch-System-Interaktion seit langem negativ belegt. In hochkomplexen Branchen ist die Design-Flexibilität ein absolutes Muss, um die Leistungsfähigkeit anspruchsvoller Prozesse zu optimieren. Die Lösung muss so flexibel sein, dass die Benutzeroberflächen den unterschiedlichsten Anforderungen entsprechend angepasst werden können, und nicht eine Universalgröße für alle Nutzer vorgeben. Außerdem müssen bisherige Erkenntnisse und auch neue Anforderungen problemlos integriert werden können, und somit eine einwandfreie Mensch-System-Interaktion nur durch Konfiguration ermöglicht werden.

Die Performance des eigentlichen Systems ist ein weiterer wichtiger Punkt, d. h. die gesamte Architektur der Lösung muss so ausgelegt sein, dass jedes Byte und jeder Servertransfer optimiert werden, um die Wartezeiten für Anwender (sowie für Maschinen) zu verringern. Die Fertigungsbranche ist für ihre begrenzte Flexibilität gegenüber jeglicher Beeinträchtigung hinsichtlich der Produktionsgeschwindigkeit bekannt.

Bedienungs- und Aufsichtspersonal muss ihre Entscheidungen üblicherweise auf der der Grundlage von Informationen aus zahlreichen Quellen und in verschiedenen Formen treffen, wobei das MES als ein Instrument zur Digitalisierung dieser Informationen dient. In Anbetracht der Besonderheiten der betrieblichen Abläufe sollten aus Gründen des Komforts und der Schnelligkeit nur mobilfähige Lösungen in Betracht gezogen werden (ganz nach dem Motto: Die richtige Information zur richtigen Zeit am richtigen Ort in der richtigen Form für die richtige Person.)

Viele Daten verlieren ihren Wert, wenn sie nicht schnell genug verarbeitet werden

Das MES verleiht den sonst unbeachteten Prozessdaten eine Stimme. Diese Daten existieren meist in Silos als Teil einer Datei, die in einem Lagerregal in der Fertigung vergessen wurde und nie wieder eingesehen werden konnte. Das MES zusammen mit KI-Funktionalität kann historische sowie aktuelle Daten aus dem Prozess transformieren, sodass alle Prozessbeteiligten eine beispiellose Transparenz und eine umfassende Darstellung des Prozesses erhalten. Diese Einblicke unterstützen nicht nur die kontinuierlichen Verbesserungsmaßnahmen, sondern führen möglicherweise zur Innovation, die papierbasierte Systeme vermutlich niemals erreichen werden, und bilden somit die wesentliche Grundlage für Industrie 4.0.

Allgemeine Einschränkungen, die bei der Festlegung einer Papierlos-Strategie zu berücksichtigen sind

Auch hier sind Herausforderungen zu beachten, so wie es in allen Fällen von Transformationsprozessen sein sollte. Die nachfolgende Abbildung gibt einen Überblick über die möglichen Einschränkungen bei der Umstellung von einem papierbasierten System auf ein digitales System. (source: Challenges to overcome during the transition to Digital. Adapted from Accenture Industry X).

Alle Fertigungsexperten sind sich einig, dass die Digitalisierung der einzige Weg nach vorne für Unternehmen bedeutet, die in der neuen Marktdynamik, die sich im Zuge der Pandemie entwickelt hat, überleben, geschweige denn, erfolgreich sein wollen. Die eigentliche Digitalisierung impliziert eine papierlose Arbeitsweise, und ein MES ermöglicht die Ablösung papierbasierter Datenerfassungsverfahren durch eine digitale Datenverarbeitung.

In welchem Umfang das Papier durch Digitalisierung abgelöst wird, ist von mehreren Aspekten abhängig: Der Einsatz des MES im Prozess (Überwachung/Kontrolle/Aufzeichnungssystem); die Rolle der Belegschaft in der Fertigung (Prozessdurchsetzung/Datenerfassung/Aufzeichnung) und der Komplexitätsgrad des Fertigungsprozesses selbst sind entscheidende Faktoren bei der Bestimmung des erforderlichen oder angestrebten Digitalisierungsniveaus. Die Ablösung Ihrer papiergebundenen Abläufe durch ein MES ist der erste Schritt zu einem besseren Prozessverständnis, zur Erstellung aussagekräftiger Analysen für Ihre Belegschaft und zur Etablierung Ihres Industrie-4. 0-Frameworks.

Die englische Originalversion dieses Artikels von Pedro Oliveira (veröffentlicht am 18.12.2020) finden Sie hier.


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