_ Warum werden die Themen Vernetzung und Digitalisierung auch in unserer Branche immer relevanter? Motor dieser Entwicklung ist die allgemein schnell voranschreitende Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft. Das kennt jeder von sich selbst, der ein Smartphone benutzt und Produkte über das Internet oder über Apps bestellt.
Die Digitalisierung verändert nachhaltig die Art und Weise, wie auch in unserer Branche zukünftig kommuniziert und produziert wird.
Nach den durch Maschinenbau und Elektronik dominierten industriellen Umwälzungen der vergangenen Jahrzehnte entwickeln wir uns heute im produzierenden Gewerbe in Richtung vierte industrielle Revolution. Dies beinhaltet einen umfassenden Datenaustausch (in Echtzeit) im Rahmen einer umfassenden Vernetzung aller Produktions- und Wertschöpfungsschritte. Gefertigt wird künftig in der vernetzten „Smart Factory“. Der Weg dorthin stellt an die Branche dabei eine ganze Reihe von Anforderungen.
Unter dem Begriff Smart Factory versteht der IHK Arbeitskreis „Industrie 4.0“: „eine Vernetzung von autonomen, sich situativ selbst steuernden, und konfigurierenden Produktionsressourcen, beispielsweise Maschinen, inklusive deren Planungs- und Steuerungssysteme (Software)“.
Diese Produktionsmaschinen, Roboter, Förder- und Lagersysteme etc. sind datenbasiert und sensorgestützt und müssen sich nicht an nur einem Standort befinden. So lassen sich beispielsweise auch Kunden und Zulieferer in den digitalen Fertigungsprozess mit einbinden.
Das Gros der Maschinenproduzenten bietet so mehr und mehr Assistenz- und Kontrollsysteme, um via digitaler Webplattform, mittels Smartphone-Steuerung oder per App die Produktionsplanung umzusetzen, zu kontrollieren und zu steuern. Für die Produktion selbst werden zunehmend robotergestützte, autonome Fertigungszellen und hoch integrierte, selbstoptimierende Maschinen und Anlagen angeboten, die die Anforderungen an den digitalen Austausch erfüllen.
So ist der aktuelle Stand aus
Viele (Maschinen-)Hersteller unterstützen heute die Planung und Konzeption aktueller Produktionsanlagen ihrer Kunden durch dreidimensionale Anlagendarstellungen und Echtzeitsimulationen von Produktionsprozessen. Zudem werden neue Kontrollwerkzeuge für die E3-Produktion – effizient, emissionsneutral und ergonomisch und angeboten, auch laufen bereits erste Vorbereitungen für den Einsatz von Virtual Reality in der Fertigung. Die Einbindung von Industrierobotern in die Anlagenkonzepte ist mittlerweile zum Standard geworden.
Selbst traditionelle Maschinen sind heute zumindest mit digitalen Reporting- und Kontrollsystemen ausgestattet und somit in der Lage, Daten zu Produktionsleistungen, Verbrauch und Wartungsstand zu generieren und über einen Cloud-Server überall verfügbar zu machen.
Trotz oder gerade aufgrund der vielen technischen Möglichkeiten sollte und muss kritisch analysiert werden, ob in der gegenwärtigen Entwicklungsstufe das Übertragen der Benutzeroberflächen und Bedienfunktionen von Maschinen auf Smartphones und Tablets hinsichtlich der Arbeitssicherheit sinnvoll ist.
Führende Maschinenbauer bieten bereits Maschinen-Lösungen für eine vorausschauende Wartung an, welche die Daten, die die einzelnen Anlagen selbst generieren, auswerten und an den Bediener oder die Produktionsleitung weitergeben bzw. bei Dringlichkeit alarmieren. Solche Systeme umfassen im Wesentlichen:
- Ein eingebettetes Zustands- und Energie-Monitoring-System (ECEM)
- Ein intelligentes Prognosesystem für die Standzeiten bzw. Wartungszyklen wichtiger Komponenten, das das ECEM-System durch virtuelle Sensoren ergänzt
- E-Maintenance-Routinen für Cloud-E-Maintenance, häufig in Verbindung mit einer Ersatzteil-Bestelldatenbank und digitaler Schnittstelle zum Helpdesk der Serviceabteilung des Maschinenherstellers
- Mit solchen Systemen lassen sich fehlerbedingte Maschinenstillstandzeiten, Ausschuss und Energieverbrauch deutlich senken, der Anwender spart Zeit bei der Fehleranalyse und der Identifikation erforderlicher Austauschteile
Zudem erweitern sich Prozessfenster, Wartungen werden besser planbar und die Produktion lässt sich schneller und exibler auf Spitzenzeiten ausrichten.
Standards, IT-Sicherheit, Sensorik
Die aktuell vorgestellten Digitalisierungslösungen werfen jedoch eine Reihe neuer Fragen auf, unter anderem nach vereinheitlichten Vernetzungsstandards, IT-Sicherheit und nach der automatisierten Strukturierung und Auswertung/Bewertung komplexer Detailinformationen durch „virtuelle Sensoren“. Dazu kommen Fragen der Arbeitssicherheit.
Neben der Softwareausstattung steht die Weiterentwicklung der Sensorik zur Anlagen- und Materialkontrolle auf der Tagesordnung der Entwickler. Hier gilt es beispielsweise zeitlich optimierte, intelligente Wartungsempfehlungen für die Teilaggregate einer Anlage zu generieren, die sich an der Produktionssteuerung orientieren. So muss nicht jede automatisch erzeugte Fehlerwarnung oder Wartungsanzeige einer Baugruppe zwangsläufig zu einer kompletten Stilllegung der betroffenen Produktionsanlage führen.
Beispiel: Eine Anlage kommuniziert, dass ein Motor in 12 Tagen ausgetauscht werden muss. Nun kann der Produktionsleiter den Termin für die Wartungsarbeit vorab festlegen, ohne dass es durch den Austausch zu Ausfallzeiten kommt.
Erst wenn alle wesentlichen Baugruppen eigenständig mit der Produktionsanlage kommunizieren und bei Bedarf selbst eine Reparatur veranlassen oder Material nachbestellen – wenn sich Menschen, Maschinen und industrielle Prozesse intelligent vernetzen, können wir davon sprechen, die Kriterien von Industrie 4.0 zu erfüllen.
Allen derzeit präsentierten Lösungen gemein ist die Tatsache, dass Wartungs- und Reparaturarbeiten an Produktionsmaschinen nach wie vor auf einen – wenn auch besser planbaren – qualifizierten technischen Service angewiesen sind. Es ist abzusehen, dass die Anforderungen an die Servicedienstleister mit der funktionalen Verdichtung von Bearbeitungsfunktionen innerhalb einzelner Bearbeitungszentren und mit der Zahl der Schnittstellen zu den vernetzten Akteuren weiter steigen werden.
Nur wenn alle Akteure frühzeitig bei einer umfassenden Produktions-Vernetzung bzw. Digitalisierung mit einbezogen werden und kooperieren, lässt sich die vierte industrielle Revolution auch in unserer Branche erfolgreich gestalten.
Einheitliche Normen und Standards für unterschiedliche Industriesektoren, die Betriebssicherheit der IT-Systeme und der Datenschutz spielen dabei ebenso zentrale Rollen, wie die Frage nach der zukünftigen Arbeitsorganisation.
Das Fazit des Autors
Die Aufgaben der übergreifenden digitalen Systemintegration erfordern stärker als zuvor die Einbindung von Softwarehäusern und Servicedienstleistern: Nur so lassen sich Produktions- und Logistikabläufe innerhalb im Betrieb sowie zwischen dem Verarbeiter, seinen Kunden und seinen Zulieferern im selben Produktionsprozess intelligent miteinander verknüpfen und die Produktion effizienter und flexibler gestalten.
Wenn alle Informationen in Echtzeit verfügbar sind, kann ein Unternehmen frühzeitig auf die Verfügbarkeit bestimmter Materialien und Fertigungskapazitäten reagieren. Dadurch lassen sich so auch leichter, schneller und kostengünstiger als bisher maßgeschneiderte Produkte nach individuellen Kundenwünschen produzieren und trotz individualisierter Produktion die Kosten der Produktion senken. So können intelligent optimierte Wertschöpfungsketten entstehen – von der Idee eines Produkts über die Entwicklung, Fertigung bis hin zum Kundenservice und den damit verbundenen weiteren Dienstleistungen.
Diese Art der digitalisierten Fertigung von kundenbezogenen Produkten bietet nicht nur Wettbewerbsvorteile, sie wird auch sehr schnell zum allgemeinen Standard werden.—
Vertikale Kantenschleifmaschinen mit digitaler Kontrolle der Schleif- und Polierspindeln und Industrierobotern (Elettromeccanica Bovone)
