Hillshire Brands nutzt Manufacturing Intelligence

Hintergrund
2012 konsumierten Amerikaner nahezu 450 Millionen Pfund an Frühstückswürstchen und Schinken, was den Würstchenherstellern ungefähr 1,5 Mrd. USD Umsatz bescherte. Obwohl es zutrifft, dass viele Menschen den Produktionsprozess hinter diesem herzhaften Mittelpunkt des Frühstücks nicht sehen möchten, so will sich die wachsende Kundenbasis doch sicher sein, dass wachsame und gut informierte Bediener im Fertigungsbereich arbeiten, die für die Unversehrtheit und Qualität des Produkts sorgen.

Die Marke Jimmy Dean, Bestandteil des Portfolios von Hillshire Brands, verkauft mehr gekühlte Frühstückswürstchen als die folgenden vier Hersteller gemeinsam. Um diese führende Position beizubehalten, muss das Unternehmen nicht nur ein konsistent hochwertiges und einheitliches Produkt anbieten, sondern auch alles tun, was möglich ist, um die Kosten niedrig und den Durchsatz hoch zu halten. Nur so lässt sich unter vielen Mitbewerbern, die sich Marktanteile erobern möchten, ein wettbewerbsfähiger Preis aufrechterhalten.

Herausforderung
Die Einrichtung von Hillshire Brands in Newbern, Tennessee, produziert pro Jahr mehr als 150 Millionen Pfund Würstchen. Die frischen Ein-Pfund-Sausage-Rolls (Blätterteig mit Wurstfüllung) von Jimmy Dean auch „Chubs“ genannt, machen mehr als zwei Drittel der Gesamtproduktion aus. In der Einrichtung sind elf Maschinen mit dem Mahlen, Würzen, Füllen und Verpacken der Chubs beschäftigt, die in mehr als 300 verschiedenen SKUs angeboten werden. Chubs in Plastikverpackung werden pfundweise verkauft, es ist daher wichtig, die exakte Menge an Würstchen in jeder Rolle zu haben. Am Ende einer jeden Fertigungslinie werden die Chubs von einem Prüfwäger getestet. Chubs außerhalb der zulässigen Gewichtsabweichung werden aussortiert, Chubs mit abweichendem Gewicht werden manuell geöffnet und auf Verunreinigungen überprüft. Das Würstchen wird entweder ins System zurückgeführt oder aussortiert. Beide Optionen sind kostspielig.

Da für das Produkt Paketpreise gelten, führt jedes Gramm Fleisch, das über das erforderliche Gewicht hinausgeht, zu Umsatzverlusten für das Unternehmen. Sollte andererseits ein Chub zu wenig Gewicht auf die Waage bringen und ein Kunde deshalb nicht das erhalten, wofür er bezahlt hat, steht die Kundenzufriedenheit auf dem Spiel. Darüber hinaus erfordert der Federal Meat Inspection Act, dass auf den Verpackungen von Fleischprodukten exakte Angaben bezüglich Gewicht, Maß und/oder Anzahl der Inhalte gemacht werden. In jedem Bundesstaat der USA gelten ähnliche oder zusätzliche Vorschriften. Wenn bei einer Maße- und Gewichtsinspektion falsch etikettierte Verpackungen festgestellt werden, lässt sich das Nahrungsmittel nicht mehr verkaufen, und es können Bußgelder auferlegt werden. Beides schädigt sowohl den Ruf als auch das Geschäftsergebnis des Unternehmens.

Die Bediener der Anlage in Newbern stellten inakzeptable Abweichungen beim Chub-Gewicht fest, durch die zu viel des Produkts verloren ging. Leider verfügten sie zu diesem Zeitpunkt nicht über ausreichenden Zugriff auf Steuerungssystemdaten, anhand derer sie den Umfang oder die Ursache des Verlustes hätten feststellen können.

Lösung
Den Anlagentechnikern in Newbern war bewusst, dass sie die Gewichtsabweichungen reduzieren könnten, wenn die Ursache des Problems feststellbar wäre. Daher wandten sie sich an die unternehmensinterne Entwicklung. Jon Riechert, Senior Project Engineer bei Hillshire Brands auf Unternehmensebene, hatte bereits die Realisierung einer Manufacturing Intelligence-Strategie und die Einführung von Informationssystemen für Anlagen in Florence, Alaska, und Kansas City, Kansas, geleitet. Nachdem er sich die Bedenken der Techniker in Tennessee angehört hatte, brachte Riechert ein Team von Grantek Systems Integration ein, um auch in Newbern eine Manufacturing Intelligence-Strategie durchzusetzen.

Grantek arbeitete mit den Steuerungs-, Qualitäts- und Instandhaltungstechnikern von Hillshire Brands gemeinsam an einer geeigneten Manufacturing Intelligence-Strategie. Für das Anlagenteam hatte ein besseres Verständnis des Endproduktgewichts oberste Priorität. Entlang der gesamten Fertigungslinie waren zusätzliche Datenpunkte erforderlich, um ermitteln zu können, wie es zu den Gewichtsschwankungen kam.

Grantek arbeitete mit Riechert und seinem Team an der Implementierung einer Manufacturing Intelligence-Lösung, die auf der FactoryTalk^®-Software-Suite basierte. Die Software wird direkt in die Logix-Steuerungsplattform von Rockwell Automation integriert, um Zugriff auf Echtzeit-Produktionsdaten zu ermöglichen. Hillshire Brands hatte bereits zuvor alle Einrichtungen auf die Logix-Steuerungsplattform standardisiert. Dies erleichterte die Integration der Informationssoftware im Steuerungssystem des Fertigungsbereichs.

Außerdem wurde die Anlage in Newbern bereits mit einem industriellen Netzwerk betrieben, EtherNet/IP^™, was die Datenerfassung enorm vereinfachte. Das Team verband die elf Maschinen der Chub-Fertigungslinie mit zwei neuen Servern vor Ort, auf denen die FactoryTalk Historian-Software über EtherNet/IP ausgeführt wurde. Dies ermöglichte es dem Team, Daten über längere Zeiträume zu sammeln, um Trends erkennen und die Leistung maschinenübergreifend vergleichen zu können. Wenn es in einer Schicht zu größeren Abweichungen kommt, können die Bediener die vergangenen Daten einsehen und so feststellen, wo das Problem begonnen hat. Wenn alle anderen Maschinen ordnungsgemäß funktionieren und kapazitätsmäßig nicht voll ausgelastet sind, kann die Produktion unter Umständen weiterlaufen, bis das Problem behoben ist.

Grantek installierte die FactoryTalk VantagePoint-Software, um Informationen aus mehreren Datenquellen zu aggregieren – der Steuerung, dem Historian und dem SQL-Server. Dadurch, dass die Daten in einem zentralisierten Dashboard gesammelt werden, bietet sich ein einfacher Zugriff auf Echtzeitdaten und Key Performance Indicators über jeden beliebigen Internet-Browser. Der FactoryTalk VantagePoint-Server befindet sich in der Anlage in Newbern. Als webbasierte Berichtsplattform ist er sowohl für Unternehmensmitarbeiter als auch für die Mitarbeiter in Newbern zugänglich.

Die Anlagentechniker in Newbern, die täglich mit den Daten zu tun haben, arbeiteten gemeinsam mit Grantek am Design der System-Dashboards. „Das Team in Newbern hatte vollständige Kontrolle darüber, was ihnen die FactoryTalk VantagePoint-Dashboards anzeigen sollen“, erklärt Riechert. „Ich habe genug mit dieser Software gearbeitet, um sagen zu können, dass ihre Möglichkeiten der visuellen Darstellung nahezu unbegrenzt sind. Sie ist sehr flexibel, aber sie muss dem Team vor Ort gefallen, sonst wird sie nicht benutzt.“

Ergebnisse
„Vor Implementierung des Systems konnten die Bediener nur feststellen, wie viele fehlerhafte Produkte produziert wurden“, führt Riechert aus. „Jetzt können die Bediener Gewichtsabweichungen in der gesamten Fertigungslinie feststellen, Produktverluste durch fertige Chubs exakt ermitteln und Maschinenausfallzeiten, die Gesamtanlageneffektivität und sogar Fleischtemperaturen bestimmen.“

Ausgestattet mit diesen Informationen, näherten sich die Techniker in Newbern bereits in den ersten sechs Wochen nach Fertigstellung des neuen Systems einer Verbesserung des Ertrags um 0,1 %. Dies entspricht Einsparungen von 105 000 Chubs pro Jahr sowie hunderttausenden von Dollar an Kosten der verkauften Güter.

„Das für die Steuerungstechnik zuständige Team ist mit Sicherheit zufriedener“, stellt Riechert fest. „Da nun das Gewicht eines jeden einzelnen Chubs in der Fertigungslinie bekannt ist, können die Abweichungen einer bestimmten Abfüllanlage zugeordnet und so der Produktverlust gemindert werden. Aber unsere Qualitätssicherung ist wahrscheinlich noch zufriedener. Sie ist für die Gewichtskontrolle zuständig. Statt Produktverluste anhand von mehrmals am Tag erhobenen Stichproben zu extrapolieren, verfügt das Team nun durchgängig über Echtzeit-Einblicke in das Gewicht der einzelnen Chubs, Batches und Lieferungen.“

Die Ertragssteigerung von 0,1 % reichte zwar bereits aus, um die Kapitalrendite des Projekts zu rechtfertigen, doch Hillshire Brands erwartet von der neuen Informationslösung eine Reduzierung der Produktverluste um weitere zehntel Prozente, wodurch der Ertrag um bis zu 0,5 % steigen wird, was mehr als einer halben Million Pfund Würstchen entspricht.

„Abgesehen davon, dass wir unsere Projektziele erreichen und möglicherweise überschreiten können, ist es unserem Unternehmen wichtig, dass die Lösung flexibel genug ist, um nicht nur mit Änderungen in der Produktion Schritt halten zu können, sondern auch mit geänderten Blickwinkeln unserer Techniker“, erklärt Riechert. „Das FactoryTalk-System liefert die Daten, die unsere Bediener benötigen, um zu wissen, worauf sie achten müssen und wo Probleme auftreten können. Sobald sie die übergeordneten Muster erkennen, die bei der manuellen Erfassung nicht ermittelbar waren, können sie die Kausalität feststellen und bestimmen, welche Änderungen zur Verbesserung des Systems erforderlich sind. Nach wenigen Monaten fragten sie bereits nach mehr Tags, Dashboards und Berichten. Gegenwärtig denken wir darüber nach, das System mehrerer Anlagen um Metriken zum Energieverbrauch zu erweitern. Die gewonnenen Informationen sind sehr aussagekräftig, und wir wollen mehr davon.“

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