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Industry 4.0

Digitale Reife entwickeln: Wie jede Fabrik smart sein kann

Veröffentlicht am 2021-09-16 09:31:58 UTC in Industry 4.0

Smarte Fabriken und digitale Produktionsabläufe sind zwar in aller Munde, doch nur die wenigsten Fabriken können ihre theoretischen Zukunftsvisionen für das eigene Produktionsumfeld schnell und schnörkellos in die Tat umsetzen. Zudem denkt so mancher, dass sich Smart Factory-Ansätze am allerbesten in brandneuen Fabriken umsetzen lassen. Veraltete Anlagen und heterogen ausgerüstete Produktionslinien scheinen den Wunsch nach digitaler Nutzenschöpfung durch die Komplexität der unterschiedlichen Fähigkeiten scheitern zu lassen . Derartige Bedenken sind jedoch unbegründet. Die Automatisierungsexperten von OMRON erklären, wie jedes Produktionsunternehmen von den Vorteilen der Digitalisierung und Automatisierung profitieren kann – solange einige zentrale Handlungsempfehlungen Beachtung finden.

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 sogar effizient erfüllen, jedoch keine Möglichkeit zur Digitalisierung bieten.
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 Hersteller, die ihre Smart-Factory-Reise beginnen wollen, vor neue Herausforderungen.
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. Während dies für einige Fimen eine gute Alternative darstellt, sind jedoch viele Fabriken 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.

Digitalisierungsvorgaben und -optionen festlegen

Der 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 essentiell, 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.

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, ob sie schon über IT/OT-Funktionen verfügen womit 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 über den Zustand der Anlage zu erhalten. Viele KMUs haben relativ leicht überschaubare Produktionen, so dass dies keine übermäßig komplexe Herkulesaufgabe sein muss. Eine Technologiebewertung kann ergeben, dass die Daten, die zur Bewältigung der identifizierten Herausforderungen benötigt werden, in den vorhandenen Systemen nicht verfügbar sind.

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 Sensorik hinzufügen. Diese arbeiten unabhängig vom der Maschinenablauf und sind rückwikungsfrei. Dies ist besonders bei älteren Anlagen von Vorteil, denn würde bei der Modifikation etwas schief gehen, 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 weiter verwenden, wenn die identifizierten Problemen mit Hilfe 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 sequentiell anzugehen, die den größten Nutzen in Bezug auf Produktivität und Effizienz versprechen.

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 risikoärmer zu gestalten und die Zugänglichkeit der Technologie zu verbessern. Beispiele sind dies unterschiedliche Dienstleistungsangebote oder alternative Finanzierungsmodelle.

Fazit: Digitale Lösungen unterstützen Zukunftsvisionen verschiedenster 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 brandneue 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 wettbewerbsstark in die Zukunft zu gehen.

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