Die Kunst zu vernetzen

:K CAD CAM

Fertigung – Für eine intelligente Produktion im Sinne von Industrie 4.0 müssen Entwickler Milliarden Signale vernetzen. Ziel ist die Smart Factory – auch bei Forcam.

13. November 2014

Immer mehr Unternehmen investieren in die smarte Produktion: In ihr kommunizieren intelligente Teile und Maschinen miteinander, Hightech-Lösungen messen, analysieren und visualisieren die Verfügbarkeit, Leistung und Qualität der Anlagen mit einer bislang nicht gekannten Schnelligkeit und Genauigkeit auf allen Endgeräten.

Die Smart Factory soll eine neue Dimension von Energie- und Ressourceneffizienz bringen und durch eine höhere Produktivität Wettbewerbsvorteile verschaffen. Beispiele: Audi erreichte in seinen deutschen Presswerken ein Plus beim Teileausstoß von 20 Prozent in einem Jahr, der Automotive-Zulieferer MSR steigerte die Betriebsnutzungszeiten aller Anlagen um 25 Prozent, und bei Fissler sind die Fertigungstermine nach vier Stunden auf allen Endgeräten sichtbar statt nach vier Arbeitstagen.

Entsprechend wächst die Bedeutung von IT: Deren Kompetenz für einen digitalen Technologie-Transfer wird zur erfolgskritischen Größe. Was vor 15 Jahren unter dem Stichwort MES begann, entwickelt sich weiter zum Advanced Shop Floor Management. Das Ziel lautet, eine technologisch integrierte Gesamtlösung aus Planung, Prozessen und Produktion zu kreieren, welche die Produktivität nachhaltig erhöht.

Dieser Prozess ist vielschichtig – vom soliden »Mauerwerk« der Maschinenanbindung über die frühzeitige Einbindung und Schulung der Mitarbeiter bis hin zum Einsatz einer leistungsfähigen, international nutzbaren Technologie. Das international tätige IT- und Beratungshaus Forcam aus Friedrichshafen hat dazu fünf Schritte definiert:

Schritt 1 – Smart Factory ist Chefsache: Der Mensch bleibt die erfolgskritische Größe in der Evolution zur Smart Factory. Denn die klügste Technologie ist nutzlos, wenn die Mitarbeiter, die sie anwenden sollen, nicht von ihr überzeugt sind. Dieses Change-Projekt muss Chefsache sein, um durch eine moderne Führungskultur eine Motivation für die Prozessoptimierung zu initiieren und mögliche Technologieängste zu beseitigen. Eine solche Kultur des Wandels wächst, sobald für jeden erkennbar wird, dass die Produktivität steigt und für höhere Standort- und Arbeitsplatzsicherheit sorgt.

Schritt 2 – Kennzahlen und Piloten definieren: Für eine unbestechliche Leistungsmessung und für realistische Produktionsziele wird eine objektiv messbare Kennzahl benötigt. Die geläufigste Kennzahl ist die Gesamtanlageneffektivität OEE (Overall Equipment Effectiveness). Zudem wird ein Pilotbereich definiert, in dem der Technologietransfer startet.

Organisatorischer Grund für den »Piloten« ist, dass die Gesamtproduktion weiterlaufen kann, und der taktische lautet: Er wirkt wie ein Motivationsbeschleuniger, sobald sich die ersten Erfolge einstellen.

Schritt 3 – Top-Technologie auswählen: Die Shop-Floor-Technologie sollte höchsten Ansprüchen im Sinne von Industrie 4.0 genügen und eine exakte, vergleichbare Leistungsmessung für verschiedene internationale Standorte ermöglichen. Hier greift der »ABC-Check«:

Anbindungskapazität – Auch die höchsten Türme fangen beim Fundament an. Deshalb kann die Lösung die Daten unterschiedlichster Maschinentypen erfassen, in ein elektronisches Esperanto übersetzen und für die unternehmensweite Vergleichbarkeit weiterverarbeiten.

Bereitstellungskapazität – Die Lösung verarbeitet stetig wachsende Datenmengen in Echtzeit. Dies wird erreicht durch die Verarbeitung aller Daten im Hauptspeicher statt auf verschiedenen Datenbanken in Kombination mit Complex Event Processing (CEP), einer Lösung aus der Finanzwelt zur Messung von Ereignissen im Hochfrequenzhandel.

Cloud-Fähigkeit – Zur weltweiten Vernetzung werden alle Daten zu 100 Prozent webbasiert in einer J2EE-Architektur gehostet, um damit ein virtuelles Spiegelbild der Produktion zu erzeugen. Alle Ergebnisse stehen nutzerfreundlich in allen Sprachen und unabhängig von Zeitzonen weltweit auf allen Endgeräten zur Verfügung – vom Touchscreen über Tablets und Smartphones bis zu den Systemen der Zulieferer und Kunden.

Schritt 4 – Shop und Top- Floor synchronisieren: Im Technologietransfer zündet der »Turbo«, wenn der Shop Floor nahtlos mit dem Top Floor wie ERP und SAP zu vernetzen ist. Erst dann ermöglichen die exakten Fabrikdaten eine neue realistische Unternehmensplanung, welche wiederum der Fertigung realistische Ziele vorgeben kann. Ein »MES-Verteiler« sammelt in SAP alle Daten und führt die konfigurierbaren Aktionen wie Auftragsdaten, Schichten, Maschinenkapazitäten oder Stammdaten aus. Die Kommunikation funktioniert auf verschiedenen Technologien, der Wirkungsgrad einer Standard-ERP wird deutlich erhöht. Durch Adapter sind in der SAP-Welt keine Modifikationen am Standard oder zusätzliche Lizenzen nötig.

Schritt 5 – Den Erfolg standardisieren: Durch eine Regelkommunikation zwischen allen Beteiligten vom Werker bis zur Geschäftsleitung verändern sich Abläufe, die bislang regelmäßig für ungewollte Ausfälle gesorgt haben. Erst die standardisierte Kommunikation von Soll- und verlässlichen Ist-Daten auf allen Ebenen führt zu stabilen Prozessen, senkt Kosten und steigert Produktivität – der Startschuss für einen nachhaltigen Optimierungsprozess und eine verbesserte Wettbewerbsposition.

Die zentrale Messgröße OEE gibt Auskunft über Verfügbarkeit, Leistung und Qualität. Künftig werden aber auch Energiebilanzen, die Vorhersage von Energieverbrauch oder die Leistungsfähigkeit der Anlagen in die Fabriksteuerung mit einfließen, um eine vorhersagende Wartung zu ermöglichen. Ein deutscher Automobilhersteller hat dazu mit Forcam sowie der University of Cincinnati bereits ein Projekt gestartet.

Ziel ist eine neuartige IT-Lösung für die Produktion, die im Voraus berechnet, wie Leistungsfähigkeit und künftiger Energieverbrauch von Maschinen, Anlagen und Fabriken sein werden. Damit lassen sich bislang nur ungefähr zu klärende Fragen konkret beantworten: Wo wird die meiste Energie verbraucht? Wie viel Energie wird morgen, in der nächste Woche oder im nächsten Monat benötigt? Welche Energiebilanz hat meine Produktion insgesamt? Wo sind Fehler und Verschwendungen zu erwarten? Welche Maschine wird als nächstes ausfallen?

Diese Technologie soll produktiver machen. Unternehmen erhalten einen »Nahe-Null-Ausfall« und sie bewegen sich Richtung »grüne Fertigung«, weil sich Energieverbräuche in Prozessen, Ausrüstung und Komponenten für alle Ebenen detailliert analysieren, visualisieren und kontrollieren lassen. Die Energiebilanz kompletter Fabriken wird sichtbar, als ein Schritt zum transparenten, nachhaltigen, kostenoptimierten Produzieren. mk

Erschienen in Ausgabe: 08/2014