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Sensorik im Maschinenpark

Auf die Stimme der Maschine hören

Die Vernetzung von Anlagen untereinander und mit anderen Systemen sowie Menschen ebnet den Weg in die digitale Fertigung. Diese Aufgabe fällt gerade kleineren und mittelständischen Unternehmen aufgrund ständig neuer Technologien und Anwendungsfeldern oft nicht leicht.

(Bild: ©Zapp2Photo/Shutterstock.com)

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Vorreiter in der digitalen Ära sind meist die großen Industrieunternehmen. Das hängt mit der Verfügbarkeit an Ressourcen zusammen, mit denen diese Firmen die Aspekte einer Industrie 4.0 erschließen können. Doch auch der Mittelstand hat sich ans Werk gemacht. Dabei ist es so wie bei vielen großen Herausforderungen: Der erste Schritt fällt am schwersten. Denn im Gegensatz zu Top-Floor-Prozessen ist die Digitalisierung der Fertigung sehr komplex, weil in jeder Werkshalle andere Voraussetzungen existieren. Eine Lösung von der Stange gibt es kaum. Oft sind Fertigungsumgebungen fragmentiert. Der Maschinenpark besteht dazu häufig aus unterschiedlich alten Maschinen, nicht selten sogar Spezialmaschinen. Diese befinden sich häufig an verschiedenen geografischen Standorten und nutzen unterschiedliche Protokolle. Meistens hat die Produktion in einer nicht-vernetzten Umgebung lediglich das Ziel, dass die Fertigungsprozesse möglichst störungsfrei und reibungslos laufen. Doch es fehlt der Blick für das große Ganze. Diesen zu gewinnen, raubt nicht wenigen Verantwortlichen den Schlaf. Vielen erscheint es zu komplex und zu teuer, etwa Predictive Maintenance oder die Fertigung in Losgröße 1, durch Vernetzung und Datennutzung zu realisieren. Ideen und Ansätze sind bei der überwältigenden Mehrheit der Fertigungsunternehmen durchaus vorhanden. Auch an Digitalen-Wegweiser-Angeboten von Beratungshäusern und IT-Dienstleistern fehlt es nicht. Dafür jedoch umso mehr an den nötigen Ressourcen wie Zeit, Geld und internen Kompetenzträgern.

Die Stimme der Maschine

Einen Ausweg verspricht die Sensorik. Denn sie ist als Einstiegspunkt zur Vernetzung der Maschinen zwingend erforderlich. Gleichzeitig bildet sie die Grundlage für eine Übersicht über den Gesamtprozess. Sensoren allein sind zwar nicht das Allheilmittel, aber sie sind ein unverzichtbares Werkzeug, um dem Maschinenpark eine Stimme zu verleihen. Der große Vorteil einer sensorbasierten Herangehensweise ist die Skalierbarkeit. In einem definierten Einstiegsprojekt mit eingehender Analyse lassen sich erste tiefere Einblicke in den Datenstrom einer Maschine oder Fertigungsanlage gewinnen. Dieses Projekt sollte überschaubar in Bezug auf den Umfang und Ablauf sein, aber auch finanziell im Rahmen liegen. Solche Einstiegsprojekte zeigen in der Regel, was Maschinen leisten und welche Daten gewonnen werden können. Aus diesen Informationen lassen sich im Gesamtkontext dann mögliche Lösungsansätze skizzieren. So ist es beispielsweise möglich, Rückschlüsse auf die Potenziale und Ansatzpunkte der Digitalisierung zu gewinnen. Aufgrund der Datenerhebung, -speicherung sowie -visualisierung und der daraus folgenden Analyse von Parametern und Werten lassen sich die Prozesskette und ihre Engpässe besser verstehen. Das Industrial Internet of Things (IIoT) kann somit durch seine vielfältigen Möglichkeiten gerade kleinen und mittelständischen Unternehmen den Einstieg in die digitalisierte Fertigung erleichtern.

Vom Reifegrad zur Zielvision

Den Anfang eines typischen IIoT-Pilotprojekts bildet die Reifegradanalyse. Dabei wird der Status-quo des Unternehmens im Kontext von Industrie 4.0 in verschiedener Hinsicht betrachtet. Dazu zählen technische Rahmenbedingungen wie Fertigungsprozesse, Probleme und Potenziale sowie der Maschinenstand und die Auslesbarkeit der Daten. Hinzu kommen Faktoren wie Personaldecke und Strategie der Geschäftsführung. Aus den Ergebnissen der Analyse ergeben sich die weiteren optionalen Handlungsfelder. Maschinen, deren Daten sich gewinnen lassen, werden über Sensoren kommunikationsfähig gemacht. Die gewonnenen Informationen fließen in eine Serverlösung, werden gespeichert, konsolidiert, aufbereitet und den Verantwortlichen zur Analyse visuell bereit gestellt. Dadurch können Lösungsansätze sichtbar werden, die in der Regel auf Prozessoptimierungen basieren sowie praxisnah und kostentechnisch mit einem planbaren Return on Invest umsetzbar sind. Unternehmen lernen, Maschinen zu vernetzen und welche Möglichkeiten und Auswirkungen sich dadurch für den Gesamtprozess ergeben. Dienstleister unterstützen auf Wunsch dabei, die Prozesskette von der Analyse über die Sensorik bis zur Hardware und Software im Blick zu halten. Auch die Anpassungen, Überwachung und den Betrieb der IoT-Lösung kann ausgelagert werden, um möglichst wenig interne Ressourcen zu binden.

Digital mit Retrofitting

Eine der größten Herausforderungen liegt darin, proprietäre Protokolle oder alte Spezialmaschinen ohne numerische Steuerung einzubinden. Indem proprietäre Protokolle durch Standards oder Retrofittings ersetzt werden, lassen sich Datenströme harmonisieren und einheitlich sowie durchgängig nutzen. Und genau hier liegt eine Stärke der Sensorik. Denn sie ermöglicht es, Maschinen anzubinden und ihre Leistungswerte sichtbar zu machen – auch wenn diese analog arbeiten. Einen Nutzen ziehen Firmen aus diesen Daten aber erst dann, wenn Digitalisierung und Datennutzung ein dauerhaftes Fundament für Optimierungsinitiativen bildet.


Steve Rommel ist Head of IoT Business Center Digital Manufacturing bei Konica Minolta Business Solutions Deutschland GmbH.

Martin Wanka ist Partner Manager Digital Manufacturing bei Konica Minolta Business Solutions Deutschland GmbH.


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