MES-System für Schaumstoffhersteller: Wie Sie Prozess, Daten und Produktionsqualität in den Griff bekommen

Die Produktion von Polyurethanschäumen ist ein hochkomplexer Prozess, der sich deutlich von der klassischen Serienfertigung unterscheidet. Die Besonderheiten dieser Branche – geprägt durch präzise chemische Reaktionen und eine einzigartige Architektur des Maschinenparks – erfordern IT-Lösungen, die auf konkrete technologische Anforderungen zugeschnitten sind. Deshalb hat explitia, gestützt auf Erfahrungen aus der Zusammenarbeit mit Unternehmen aus der Automotive-Branche, eine dedizierte Lösung entwickelt – das Foam MES System. Es ermöglicht die vollständige Digitalisierung und Kontrolle über jeden Schritt der Produktentstehung – von der Chemikalieninjektion bis hin zum fortgeschrittenen Reporting der Ausschusskosten.

In diesem Artikel zeige ich, wie ein MES-System in einer Schaumstofffabrik funktioniert, welche Daten es aus der Automatisierung und dem ERP sammelt und welche Funktionen im Alltag den größten Effekt liefern.

Beginnen wir damit, warum die Produktion von Polyurethanschäumen so spezifisch ist. Der Prozess ähnelt nicht der typischen Serienproduktion, bei der jeder Arbeitsschritt denselben Takt hat und man von einem freien und einfachen Fluss zwischen vielen Maschinen sprechen kann.

Warum ist das wichtig? Ein klassisches MES konzentriert sich in der Regel auf die Steuerung vieler unabhängiger Maschinen. In der Schaumproduktion haben wir es dagegen mit einer einzigen, riesigen Maschine mit komplexer Architektur zu tun (in Form eines sogenannten Karussells), bei der jede Form die Parameter eines anderen Produkts definiert.

Der Schaum entsteht in der Form unter Temperatureinfluss, und die Technologie erinnert ein wenig an ein „Waffeleisen“. In die Form werden chemische Komponenten eingepresst, die – wie Waffelteig – aufgehen und die passende Geometrie bilden.

Das führt dazu, dass:

Ein MES-System wurde geschaffen, um Ihnen die Frage zu beantworten, wie Ihre Fabrik produziert. Bei der Herstellung von Schäumen haben wir es jedoch mit einer außergewöhnlich großen Anzahl von Variablen zu tun. Daher ist die Basis eines MES-Systems für Schäume die Anbindung an die Automatisierung (SPS/PLC, Vergussroboter, Linie) sowie die Erfassung von Prozessdaten aus der Vergussphase (Injection).

Welche Daten werden erfasst? Unter anderem Informationen zu:

Genau diese Ebene ermöglicht es:

In der Praxis gibt es ohne diese Daten keine sinnvollen Qualitätsreports und keine belastbare Rückverfolgbarkeit (Traceability).

In vielen Schaumstoffwerken ist das Herz des Prozesses das Karussell – eine große Maschine, die aus Wagen und Karren besteht, während ein Vergussroboter die Chemie in die Formen (Werkzeuge) injiziert.

Diese Formen sind unterschiedlich – je nach Verwendungszweck des Schaums gibt es größere Elemente (z. B. Rücksitze) und kleinere Teile (Armlehnen, Kopfstützen). Das MES zeigt, was an jeder Position genau passiert: was vergossen wird, was geplant ist und was außerhalb des Plans läuft.

Das ist wichtig, weil in der Schaumproduktion das „Hier und Jetzt“ einen enormen Wert hat. Wenn das Team auf dem Bildschirm sieht:

Ein Alleinstellungsmerkmal der explitia-Lösung ist die fortgeschrittene, grafische Visualisierung des Produktionsstatus in Echtzeit. Operatoren und Manager müssen sich nicht ausschliesslich auf Datentabellen verlassen. Sie haben Zugriff auf eine Live-Ansicht, die die Bewegung des Karussells in der Halle abbildet – einschließlich der Anzahl von Karussellumdrehungen, Vergüssen und gepackten Teilen. Das System informiert über den Status jedes Wagens über Farben.

Dadurch müssen Mitarbeitende in der Produktion nichts erraten, und der Planer sieht im System, ob alles nach Plan läuft.

Im System finden Sie die Abbildung der einzelnen Produktionsstufen. Zudem haben Sie Zugriff auf eine Reihe von Daten, die für die Optimierung notwendig sind, darunter:

Dank der direkten Anbindung an die SPS/PLC liefert das System präzise Informationen darüber, wo sich jedes Element der Linie befindet und ob das Karussell mit der vorgesehenen Geschwindigkeit arbeitet.

Wie in jeder Branche ist auch in der Polyurethanschaumproduktion die Ermittlung der OEE-Kennzahl erforderlich. Sie umfasst Metriken wie

Bei Schäumen ist das besonders wichtig, weil das Karussell eine sehr hohe Leistung haben kann, aber ein kleines Problem (z. B. Unterfüllung oder ein zu langer Zyklus) sofort den gesamten Durchsatz beeinflusst.

Dank des Traceability-Moduls erhält jedes Schaumbauteil eine eindeutige Seriennummer, auf deren Basis sich rekonstruieren lässt:

Das System ermöglicht den Export dieser Daten in Excel- und PDF-Formate für weitere Analysen oder Audits.

Effizientes Produktionsmanagement auf dem Karussell erfordert einen flexiblen Umgang mit Werkzeugen. Das Foam MES System bietet ein Mold-Swap-Modul, das die Planung von Wagen- und Formenwechseln ermöglicht, ohne den Fluss der gesamten Linie zu stören. Als Anwender können Sie z. B. planen, dass Wagen Nr. 1 durch Wagen Nr. 15 ersetzt wird – das System protokolliert dies und berücksichtigt es in der weiteren Produktionserfassung.

Zusätzlich unterstützt das System die Erfassung der Linienverfügbarkeit. Dadurch lassen sich technologische Pausen, Wochenenden oder Feiertage planen – was sich in einer verlässlichen Berechnung von Leistungskennzahlen niederschlägt.

In der Schaumproduktion spielen manuelle Stationen eine wichtige Rolle, insbesondere in der sogenannten End-of-Life-Phase. Das Foam MES System führt ein innovatives Werkzeug zur Erfassung von Abfällen (Scrap) ein. Statt Fehlercodes in eine Tabelle einzutragen, markiert der Operator die Stelle des Defekts direkt auf einem Foto des konkreten Bauteils.

Diese Daten werden in Form einer Heatmap aggregiert. Wenn ein Punkt in der Visualisierung intensiv rot wird, erhält die Qualitätsabteilung ein Signal über ein wiederkehrendes Problem. Das kann z. B. auf eine Beschädigung einer bestimmten Kavität in der Form oder ein Problem mit der Entlüftung des Werkzeugs hindeuten. Zusätzlich ermöglicht das System die Meldung der Rückgewinnung von Komponenten – wenn der Schaum fehlerhaft ist, aber einen Metallrahmen enthält, kann der Operator ihn als zurückgewonnen markieren. Diese Information wird an das ERP übergeben und verhindert eine falsche Verbuchung von Materialverlusten.

Ein MES-System für Schaumhersteller ist nicht nur Automatisierung. Eine äußerst wichtige Funktion ist die Möglichkeit, es mit ERP-Software zu integrieren. Dadurch wird das Rohstoffmanagement verbessert und der Chemieverbrauch präzise abgerechnet (in Kilogramm pro gefertigtem Teil).

In der Polyurethanschaumproduktion stellen chemische Rohstoffe (z. B. Polyol, Isocyanat) den höchsten variablen Kostenanteil dar. Das explitia-System integriert sich in das ERP, um Informationen zu sammeln über

Besonders wertvoll für Manager ist der Chemieverbrauchsbericht. Er stellt Referenzwerte aus der Technologie den Ist-Daten aus den Maschinen gegenüber. Ein Beispiel aus einem Projekt zeigt, dass das System einen Mehrverbrauch von 70 kg in einer Charge von 2.300 Stück erkennen kann – was eine schnelle Rekalibrierung der Anlagen ermöglicht und finanzielle Verluste verhindert.

Ein wichtiger Bestandteil des Systems sind außerdem Quality Alerts, die auf großen Monitoren in der Halle angezeigt werden. Die Qualitätsabteilung kann dort Anweisungen, Fotos der häufigsten Fehler oder Warnungen zu konkreten Produktchargen veröffentlichen.

In der Schaumproduktion sind Ausschüsse oft schwer zu diagnostizieren. Die Ursache von Scrap kann liegen in:

Das MES unterstützt diesen Bereich über eine Ausschuss-/Scrap-Station, an der der Operator eine der möglichen Optionen auswählt:

Der letzte Punkt ist besonders stark: Das System baut eine Art Defekt-Heatmap auf, durch die die Qualitätsabteilung erkennt, wo Probleme am häufigsten auftreten, und diese z. B. mit einem Werkzeug oder einer Prozesseinstellung verknüpfen kann.

Zusätzlich kann das MES die Möglichkeit der Rückgewinnung von Teilen der Komponenten berücksichtigen (z. B. Metallteile), wenn sie sich ohne zusätzliche Kosten aus dem Ausschuss entnehmen lassen.

In der beschriebenen Lösung umfasst das MES auch manuelle Stationen, an denen u. a. das Verpacken stattfindet.

Der Operator verpackt die Schäume gemäß Standard in einen Behälter (z. B. maximal 10 Stück pro Packeinheit) und druckt nach dem Schließen des Behälters ein Endetikett, das in Transport und ERP-Abrechnung einfließt.

Dadurch haben Sie die Kontrolle über den gesamten Produktionsprozess – von der Produktionsplanung und Chemiedistribution bis hin zum Verpacken und Versand des Endprodukts. Diese letzte Phase lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

Wenn Sie die Einführung eines MES in einem Werk zur Polyurethanschaumproduktion in Betracht ziehen, achten Sie darauf, ob das System Folgendes abdeckt:

Die Einführung eines MES-Systems, das speziell für die Schaumproduktion ausgelegt ist, ist nicht nur eine IT-Investition, sondern vor allem eine Optimierung eines einzigartigen technologischen Prozesses. Die Flexibilität der explitia-Lösung erlaubt es, das System an die Spezifik des Werks anzupassen – unabhängig davon, ob die Produktion auf einem Karussell mit 80 Formen oder auf stationären Formen erfolgt.

Vollständige grafische Visualisierung, präzise Abrechnung der Rohstoffkosten sowie ein innovativer Ansatz in der Qualitätskontrolle machen das Foam MES System zu einer realen Unterstützung im täglichen Produktionsmanagement. Kurz gesagt – der wirksamste Weg, die Rentabilität in der modernen Polyurethanindustrie zu steigern.