Intelligente Haustechnik mit SAP ME produziert

Mit SAP ME als Standardsoftware zur Produktionssteuerung verfolgt Stiebel Eltron konsequent den Weg der Digitalisierung und Integration seiner Geschäftsprozesse. Intelligente Steuerung, Rückverfolgbarkeit und Online-Werkerführung sind nur einige der Meilensteine, die der Hersteller gemeinsam mit den SAP Ingenieuren von IGZ erschlossen hat.

Stiebel Eltron zählt weltweit zu den bekannten Anbietern von Haustechnik und kann mit seinen Produkten sogar aktiv zum Klimaschutz und zur Energiewende beitragen. Hinter der auf allen fünf Kontinenten vertretenen Marke stehen rund 4.000 Mitarbeitende, die einen jährlichen Jahresumsatz von mehr als 800 Millionen Euro erwirtschaften. Produziert wird am Hauptsitz im niedersächsischen Holzminden, im hessischen Werk Eschwege sowie in der Slowakei, Schweden, Thailand und China. Allein in Holzminden, dem größten Fertigungsstandort, werden Jahr für Jahr Millionen an Elektro-, Warmwasser- und Heizgeräten, Systeme zur Nutzung regenerativer Energien und Wärmepumpenheizungen sowie Anlagen zur kontrollierten Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung hergestellt.

Der mit der strategischen Ausrichtung verbundene Nachhaltigkeitsanspruch soll auch in der Produktion von Stiebel Eltron verstärkt umgesetzt werden. Verfolgt werden neben der Abkehr von papiergestützten Prozessen insbesondere eine deutlich erhöhte Transparenz bei der Fertigungssteuerung, durchgängige Rückverfolgbarkeit bis hin zur Losgröße 1 sowie ein reduzierter Ressourceneinsatz. Im Projekt ‘Digitalisierung in der Produktion’ war die Fertigungssteuerungssoftware SAP Manufacturing Execution (SAP ME) schnell gesetzt, als Teil einer SAP-Strategie inklusive Umstellung auf eine Echtzeit-ERP-Standardintegration. Neben der Implementierung von Software investierte der Hersteller dazu auch in Automatisierungtechnik, neue Montage-Linien und seine Logistik.

Dabei stand die Entwicklung mehrerer MES-Prozess-Templates im Fokus, welches im ersten Schritt auf die neue Montagelinie ‘Multiline’ angewandt werden sollte, einer konfigurierbaren Montagelinie für Wärmepumpen. Ziel war es, die papierlose Fertigung und Steuerung der Produktion durch die Integration eines fahrerlosen Transportsystems (FTS) und zukünftig auch autonomen Robotern zur Verund Entsorgung der Montageplätze zu unterstützen und effizienter auszurichten. Darüber hinaus war eine Integration zu den SAP Anwendungen für Instandhaltung (PM) und Qualitätssicherung (QS) zu realisieren. Mit SAP ME als operativem MES für die Produktionssteuerung würde es künftig zudem möglich sein, bei SAP an der Weiterentwicklung der Standardsoftware zu partizipieren. Überzeugen konnten auch deren Kompatibilität und die Integrationstiefe mit SAP S/4HANA als ERP Nachfolger von SAP ECC 6.0.

Bei der MES-gesteuerten Digitalisierung der Produktionssteuerung von Wärmepumpen waren 15 Montageplätze abzubilden. Diese sind mit je einem Werkerterminal ausgestattet, über das die produktionsbegleitenden Arbeitsanweisungen von der Montage über das Löten und die Dichtigkeitsprüfung bis hin zu Nacharbeiten bei Abweichungen visualisiert werden. Jeder Fertigungsauftrag ist mit einer Seriennummer und deren Verifikation verbunden. So lässt sich jedes Produkt identifizieren und rückverfolgen. In diesem Zusammenhang stößt das MES den individualisierten Druck eines kleinen Etiketts an. Weitere Ausdrucke sind für den Betrieb nicht mehr erforderlich. Auch die Fahraufträge für das FTS werden über SAP ME gesteuert. Die Fahrzeuge versorgen die Arbeitsplätze mit Komponenten und holen die Fertigteile wieder ab. Dabei fahren die Fahrzeuge keine feste Route ab, sondern folgen einer Programmlogik, die auf stetigem Abgleich basiert. Wird eine Station frei, löst das MES den Transportauftrag aus, um eine gleichmäßige Auslastung bei konstantem Materialfluss sicherzustellen. Durch die Maschinenanbindung ist es neben der Integration der fahrerlosen Transportfahrzeuge möglich, die Montagearbeitsplätze mit dynamischen Parametern, etwa individuellen Tischhöhen bei variierenden Produkten, zu steuern oder auf Maschinensensoren zu reagieren. Sicherheitsrelevante OPCUA Prozesse werden bestätigt und Feedback lässt sich in der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verarbeiten, was zu einer sehr hohen Prozessstabilität führt. Die automatisierte Datenerfassung erfolgt anhand von Ist-Prozessparametern. Zudem wird jeder Wärmepumpe eine Serial-/SFC-Nummer zugewiesen. Diese Shop-Floor-Control-Nummer (SFC) im MES bildet die Basis für die Produktrückverfolgbarkeit bei Stiebel Eltron und ersetzt die bisherige, nur eingeschränkt skalierbare Eigenentwicklung. Der Nutzen kommt auch bei den Abteilungsleitern an: „Der Effekt in punkto Prozessstabilität und Informationsbereitstellung dank Online-Werker-Führung sowie Rückverfolgbarkeit ist größer als bei bisherigen Lösungen“, sagt etwa Ulrich Babenschneider, Leiter der Blechfertigung.

Seit erfolgreichem Go-Live im Oktober 2021 steht Stiebel Eltron mit SAP ME ein selbstregelndes Produktionssystem auf Basis intelligenter Algorithmen zur Verfügung, das im regulären Betrieb keinen Fertigungssteuerer benötigt. Der Haustechnik-Experte profitiert von höherer Effizienz und Wirtschaftlichkeit, aber auch von verbesserter Transparenz und durchgängiger Traceability. Papierlose Prozesse haben Fehlerrisiken reduziert. Umfangreiche in SAP ME integrierte Analyse- und Reporting-Tools liefern kontinuierliche Kennzahlen als Basis für weitere Prozessoptimierungen. „Wir sind froh, die IGZ als Implementierungspartner ausgewählt zu haben“, sagt Kai Zimmermann, der verantwortliche Projektleiter bei Stiebel Eltron. „Das IGZ-Team bestand aus hochengagierten Ingenieuren und überzeugte mit umfangreichen Branchen- und IT-Know-how sowie großer Erfahrung bei der Direktanbindung von technischen Anlagen.“ Das Maschinen-Emulationstool des IT-Dienstleisters bewährte sich im Sinn eines digitalen Zwillings während der Testphase für die Qualitätssicherung und beschleunigte das Projekt spürbar. Denn das darin abgelegte Simulationsmodell konnte Eins-zu-eins auf den produktiven Betrieb übertragen werden. „SAP ME ist ein zentraler Pfeiler der zukünftigen Systemlandschaft bei Stiebel Eltron“, so Zimmermann weiter. Mit der SAP-Strategie verfolgt der Hersteller auch das Ziel des Investitionsschutzes. So agiert das Unternehmen weiter unabhängig von Maschinen- und Anlagenherstellern sowie weiteren MES-Anbietern. Für SAP ME sprachen darüber hinaus indirekte Kostenvorteile durch hohe Integrationstiefe im Vergleich zu Individualentwicklungen. Erreicht wurde sie durch einen rolloutfähigen und skalierbaren Building-Block-Ansatz als Grundlage für Eigenleistung von Stiebel Eltron sowie dem hohen Abdeckungsgrad zwischen den Unternehmensprozessen und denen, die in SAP ME im Standard hinterlegt sind.