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"Smart Factory" in vier Schritten

Die Anlageneffizienz in der Produktion nachhaltig verbessern
Einfach realisiert: „Smart Factory“ in vier Schritten

In vier Schritten zur Smart Factory
Mit dem richtigen Ansatz können alle Fertigungsbetriebe – unabhängig vom Alter der eingesetzten Anlagen – digitale Lösungen gewinnbringend einsetzen. Bild: Omron
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„Smart Factory“ ist zwar in aller Munde, doch nur die wenigsten Unternehmen können diese Zukunftsvisionen für das eigene Produktionsumfeld schnell und reibungslos in die Tat umsetzen. Zudem denkt so mancher, dass sich Smart-Factory-Ansätze am allerbesten in brandneuen Fabriken umsetzen lassen. In veralteten Anlagen und heterogen ausgerüsteten Produktionslinien, so die Befürchtung, scheitert der Wunsch nach digitaler Effizienz an der Komplexität. Doch derartige Bedenken sind unbegründet. Die Automatisierungsexperten von Omron erklären, wie jedes Produktionsunternehmen von den Vorteilen der Digitalisierung und Automatisierung profitieren kann – solange einige zentrale Handlungsempfehlungen Beachtung finden.

Dr. Lucian Dold, General Manager Tactics and Operations, Omron Europe in Langenfeld

Inhaltsverzeichnis
1 Digitalisierungsvorgaben und -optionen festlegen
2 Technologie bewerten und Optimierungspotenzial eruieren
3 Datenerfassung hinzufügen
4 Risikominimierung
Digitale Lösungen unterstützen Zukunftsvisionen verschiedener Anbieter

Ist von Digitalisierung die Rede, dann bedeutet das zumeist, Daten auf Linienebene – normalerweise von Geräten auf Maschinenebene – miteinander zu verknüpfen und sie in die Welt der IT zu überführen. Viele Fertigungsstandorte nutzen noch immer zahlreiche veraltete Maschinen, die ihre Aufgaben zwar gut und in vielen Fällen effizient erfüllen, jedoch keine Möglichkeit zur Digitalisierung bieten. Allerdings machen deutsche Unternehmen diesbezüglich stetig Fortschritte: So kommt eine Bitkom-Studie zu dem Ergebnis, dass fast 6 von 10 deutschen Industrieunternehmen mit mehr als 100 Mitarbeitern (59 %) bereits spezielle Anwendungen aus dem Bereich Industrie 4.0 nutzen. Weitere 22 % planen den Einsatz digitaler Anwendungen.

Das Problem: Als die Altanlagen ihren Betrieb aufnahmen, wurden die Vorteile der Datenerfassung auf Anlagenebene oder der Integration mit der IT-Ebene noch nicht berücksichtigt oder verstanden. Viele Systeme wurden mit einfachen Logikfunktionen und unter Verwendung einfacher analoger E/A- beziehungsweise I/O-Kommunikation konzipiert. Dies stellt Unternehmen, die ihre Smart-Factory-Reise beginnen wollen, vor neue Herausforderungen. Doch das ist noch nicht alles: In einigen Branchen wie der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist es darüber hinaus oft schwierig, Investitionen in neue Technologien zu rechtfertigen, da kurzfristige Verpflichtungen langfristige Investitionen zu einem Risiko machen. Außerdem zögern die meisten Hersteller, eine Maschine oder Linie zu verändern, wenn diese gut funktioniert.

SmartFactory-KL ist Testbed für Gaia-X

Die einfachste Lösung wäre es zumeist, komplett auf eine neue digitale Steuerungs-Plattform nachzurüsten und die Automatisierungsaufgaben über diese laufen zu lassen. Unternehmen behalten so die mechanische Struktur einer Maschine bei und aktualisieren stattdessen das automatisierungstechnische Umfeld. Zwar stellt dies für einige Firmen eine gute Alternative dar, doch viele Fabriken sind nicht in der Lage, eine Linie für derartige Anpassungen umzurüsten. Aus diesem Grund kann es sinnvoller sein, explizit Teile einer Maschine herauszugreifen und zu analysieren, um so zielgerichtete Optimierungen anzustoßen.

1 Digitalisierungsvorgaben und -optionen festlegen

Startpunkt jeder Digitalisierungsreise ist es, klare Ziele zu definieren, denn digitalisiert wird nicht zum Selbstzweck. In der Regel wird der Wunsch digitaler zu werden, durch Probleme oder Verbesserungswünsche ausgelöst, die bereits identifiziert wurden. Arbeitet das Unternehmen zum Beispiel an seiner Kapazitätsgrenze? Führen Produktionsprobleme zu Zusatzkosten und Ausschuss? Werden Teile oft nicht pünktlich geliefert? Gibt es Qualitätsdefizite?

Eine klare, nach Prioritäten geordnete Auflistung von Zielen ist essenziell, um zu verstehen, welche Herausforderungen zu meistern sind. Dazu gehört oft auch, herauszufinden, wo der größte Return on Investment (ROI) zu erwarten ist, da sich so die schnellsten Digitalisierungsgewinne realisieren lassen. Dies könnte bedeuten, dass sich ständig wiederholende manuelle Aufgaben durch automatisierte Funktionen wie Robotik ersetzt werden. Andere Beispiele sind die Überwachung des Gerätezustands für eine vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) oder aber die datenbasierte Analyse von Qualitätsproblemen nebst Verfahren, um diese zu beseitigen.

2 Technologie bewerten und Optimierungspotenzial eruieren

In einem nächsten Schritt ist es wichtig, durch eine Technologiebewertung der Maschinen und Anlagen die vorhandenen Plattformen zu analysieren. Nur so lässt sich herausfinden, was bereits erreicht werden kann. Einfach ausgedrückt bedeutet das: Unternehmen sollten prüfen, wie smart und digital ertüchtigt ihre Anlagen schon sind und ob sie schon über IT/OT-Funktionen verfügen, mit denen Daten in die IT-Domäne überführt werden können. So haben viele Hersteller ihre Geräte etwa bereits mit einem ERP-System verbunden, was ein gewisses Maß an vernetzter Infrastruktur bietet. In dieser zweiten Phase sollte ermittelt werden, welche Maschinentypen, Automatisierungsarchitekturen und -fähigkeiten vorhanden sind, um einen ganzheitlichen Überblick zum Zustand der Anlage zu erhalten. Viele KMUs haben relativ leicht überschaubare Produktionen, sodass dies keine übermäßig komplexe Aufgabe sein sollte.

Smart-Factory-Lösungen von Bosch

Eine Technologiebewertung kann ergeben, dass die Daten, die zur Bewältigung der identifizierten Herausforderungen benötigt werden, in den vorhandenen Systemen nicht verfügbar sind. Oft wissen Hersteller mit Altanlagen zwar, wie viele Artikel sie produzieren. Sie können aber nicht genau sagen, wie produktiv ihre Linie arbeitet, wie lange sie im Leerlauf verweilt oder wie lange ein Teil der Maschine auf einen anderen wartet, um Abläufe zu beenden. Verlässliche digitale Informationen ermöglichen es den Betreibern herauszufinden, was sie ändern müssen oder was zu einer Maschine hinzugefügt werden muss. Oft sind die Lösungen einfacher als vermutet.

3 Datenerfassung hinzufügen

Wurde anhand der Grundlagenanalyse eine unzureichende digitale Funktionalität für den Betrieb der erforderlichen Sensoren und für die Erfassung der von ihnen erzeugten Daten identifiziert, lässt sich eine sekundäre Datenerfassungsebene mit Technologie wie der Omron Sysmac Automation Plattform sowie weiterer Sensorik hinzufügen. Diese arbeiten unabhängig vom Maschinenablauf und sind rückwirkungsfrei. Dies ist besonders bei älteren Anlagen von Vorteil, denn ginge bei einer Modifikation etwas schief, könnte die ursprüngliche Anlagenfunktion möglicherweise nicht wiederhergestellt werden.

Je nach Größe der Maschine könnte diese Datenerfassungsebene ein Systemcontroller mit Feldbus-Kommunikation sein, der es ermöglicht, E/A dezentral einzusetzen. Alternativ ließe sich auch ein zentrales Edge Device zum Sammeln von Informationen verwenden. Dessen Installation ist relativ einfach und günstig, da es keine Funktion der Maschine steuert, sondern lediglich Daten sammelt. Darüber hinaus lassen sich Investitionen im weiteren Verlauf des Projekts weiterverwenden, wenn die identifizierten Probleme mithilfe der digitalen Infrastruktur beseitigt sind und die nächste Optimierung ansteht. Im Wesentlichen können Hersteller von einer sekundären Architektur profitieren, zu der künftig weitere Sensoren oder Automatisierungskomponenten hinzugefügt werden.

Die Ergebnisse der Grundlagenanalyse können vor allem in Bezug auf den Umfang und die erforderlichen Investitionen für die Modernisierung einer Anlage überwältigend erscheinen. Unternehmen sollten daher immer daran denken, dass nicht gleich ein ganzer Standort in einem einzigen Projekt angegangen werden sollte. Es ist viel praktischer, Aufgaben sinnvoll aufzuteilen und die Herausforderungen sequenziell anzugehen, die den größten Nutzen in Bezug auf Produktivität und Effizienz versprechen.

Außerdem gibt es diverse Programme und Organisationen, die Unternehmen auf ihrem Weg zur Smart Factory unterstützen. Mit gezielten Förderprogrammen wie der Innovationsfinanzierung 4.0 oder dem Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) stellen das BMWi und die Bundesländer mehrere 100 Mio. Euro bereit, um Forschung und Entwicklung für wichtige Innovationen im Bereich Industrie 4.0 und Digitalisierung voranzubringen. Technologieanbieter und ihre Integrationspartner können ebenfalls wertvolle Unterstützung leisten.

4 Risikominimierung

Wer bei Investitionen in die Digitalisierung das hiermit einhergehende Risiko minimieren will, muss flexibel und agil genug sein, um Lösungen an künftige Veränderungen im Unternehmen anpassen zu können. Moderne Automatisierungssysteme bieten diese Fähigkeit, und wenn sie intelligent eingesetzt werden, können Anwender sicher sein, dass sie auch zukünftige Anforderungen problemlos erfüllen können.

Darüber hinaus entwickeln Unternehmen wie Omron verschiedene Methoden, um Projekte risikoarm zu gestalten und die Zugänglichkeit der Technologie zu verbessern; beispielsweise in Form unterschiedlicher Dienstleistungsangebote oder alternativer Finanzierungsmodelle. Im Vergleich zu einer einmaligen Kapitalinvestition wird dem Kunden hierbei die gewünschte Ausstattung auf Grundlage einer ergebnis- oder leistungsbasierten Metrik oder über Leasing in Rechnung gestellt. Statt um Kapital- geht es dann primär um Betriebskosten.

Digitale Lösungen unterstützen Zukunftsvisionen verschiedener Anbieter

Auch Unternehmen, die noch viele Altanlagen im Einsatz haben, können von den Vorteilen der Smart Factory profitieren. Derartige Technologien und Lösungen richten sich nicht nur an Betreiber brandneuer Fabriken. Mit dem richtigen Ansatz können alle Fertigungsbetriebe – unabhängig vom Alter der eingesetzten Anlagen – digitale Lösungen gewinnbringend einsetzen, vorausgesetzt, sie verfolgen einen mehrstufigen und durchdachten Plan. Hierbei sollten sie stets wirtschaftlich relevante Herausforderungen identifizieren, technologische Grundlagen definieren, verbesserungswürdige Bereiche priorisieren und mit einem starken Technologieanbieter oder Systemintegrator zusammenzuarbeiten, um so wettbewerbsfähig in die Zukunft zu gehen. (ge)

Kontakt:
Omron Electronics GmbH
Elisabeth-Selbert-Str. 17
40764 Langenfeld
Tel: +49 (0)21 73 68 00-0
info_de@omron.com
www.industrial.omron.de


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