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Vom richtigen Timing in der Smarten Produktion

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SMART PRODUCTION
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IoT-Echtzeitdaten zur Steigerung der Produktionsleistung

Auch im Mittelstand verändert die Digitalisierung immer häufiger die Arbeitsweise. So müssen Rückmeldungen beispielsweise nicht mehr manuell umgesetzt werden. In der automatisierten Industrie 4.0-Produktion erfassen Sensoren die Mess- und Statusinformationen.

Sie leiten die Daten über vernetzte Systeme weiter. Dinge kennen so heute ihre Bestimmung, ihren Zustand oder ihre Funktionsweise und sind in der Lage, untereinander zu kommunizieren, das ist Internet-of-Things (IoT). Unternehmen, die diese Daten in Echtzeit auswerten, können sich damit einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Wie kann das funktionieren?

Produktionsunternehmen definieren den Begriff „Echtzeit" ganz unterschiedlich: In einigen Anwendungsfällen zählen Bruchteile von Sekunden, anderswo werden Reaktionszeiten im Bereich von Sekunden bis hin zu Minuten noch als Echtzeit verstanden. Wichtig ist aber immer: Es entsteht keine wahrnehmbare Verzögerung der betrieblichen Prozesssituation.


Schnelle IoT-Datenverarbeitung verbessert die Produktivität

Fest steht, eine verzögerungsfreie Verarbeitung von Daten hilft, die Produktivität zu steigern. Dabei gilt: Je automatisierter ein Prozess gestaltet wird, umso mehr muss auch die Überwachung automatisiert sein.

Ein Musterbeispiel ist das Monitoring von Maschinen: Hier erfassen Sensoren laufend Kenngrößen wie Temperatur, Geräusche, Drehzahl oder Verfärbungen. Dies erlaubt das zeitnahe Eingreifen, wenn bestimmte Schwellwerte über- oder unterschritten werden.

Etwa wenn die Maschine zu stark vibriert oder das Werkzeug zu heiß wird. Verknüpft man die aktuellen Statusdaten mit Werten zu vergangenen Maschinenausfällen, lastabhängigen Zuverlässigkeitsanalysen und Verschleißmodellen, lassen sich aus den Echtzeitdaten schnell Fehleranalysen ziehen.

Die horizontale Integration dieser Echtzeitdaten mit weiteren relevanten kaufmännischen und technischen Informationen aus der ERP-Datenbank und anderen Quellen führt zu weiteren Schritten. So erstellt das ERP-System beispielsweise automatisch den nötigen Wartungsauftrag, sobald sich ein Verschleißproblem bei einer Maschine abzeichnet.

Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Die unmittelbare Daten-Weiterverarbeitung ist daher entscheidend. Einfache Szenarien helfen beim erfolgreichen Start in die Smart Factory.


Probleme schneller beheben

Je enger eine Produktion bereits getaktet ist, umso gravierender sind die potenziellen Folgen eines Maschinenausfalls. Auch hier hilft die enge Integration mit einer ERP-Lösung. Meldet eine Maschine den Status „Störung", leitet die Software nachfolgende Aufträge auf Alternativressourcen um oder sie priorisiert weniger zeitkritische Aufträge zurück. Dies stellt Liefertermine sicher.


Unterstützung in der Montage

Aber auch bei Abläufen, die nicht durchgängig automatisiert sind, fördern zeitnahe Rückmeldungen ein sicheres und kontrolliertes Arbeiten: etwa in der Montage. Hier erkennen Kameras oder smarte Brillen über die Form oder Barcodes, ob ein Mitarbeiter zum richtigen Material greift. Einarbeitungszeiten werden so verkürzt und Mitarbeiter können flexibler eingeplant werden.


Mehr Effizienz durch präzise Qualitätskontrollen und kürzere Rüstzeiten

Um Durchlaufzeiten zu verkürzen, müssen Ausschussteile schnellstmöglich, zum Beispiel mittels Kamera, identifiziert und aussortiert werden.

Die aussortierte Menge wird dann unmittelbar an das ERP-System gemeldet. Ist die Fehlerrate für einen Auftrag zu hoch, wird automatisiert ein neuer Arbeitsauftrag für die Restmenge erstellt. Ein Advanced Planning and Scheduling sorgt dann dafür, dass die nötigen Ressourcen bereitstehen, um noch termingetreu zu liefern.

Bildverarbeitende Systeme helfen auch festzustellen, ob beispielsweise manuell nachgearbeitet werden muss, etwa nach dem maschinellen Entgraten. Für die aussortierten Teile erstellt das ERP-System dann den den Auftrag zur Nachbearbeitung.

Welche Vorteile die zeitnahe Qualitätskontrolle bringt, erlebt etwa der Elektrodrahthersteller Schwering & Hasse.


Video 1: Vorteile einer zeitnahen Qualitätskontrolle bei dem Elektrodrahthersteller Schwering & Hasse



Bei einer Tagesproduktion von rund 150.000 km Draht entstehen mehrere Millionen Datensätze täglich. Sie umfassen Temperaturen, Geschwindigkeiten und Isoliereigenschaften. Sobald in der Produktion kritische Eckwerte erreicht sind, werden sie als Ereignis an das ERP-System übergeben. Erfüllt ein Draht nicht mehr die Anforderungen, können die Werker sofort ein Gebinde wechseln und so kostspieligen Ausschuss vermeiden.

Mit Hilfe von IoT-Echtzeitdaten lassen sich auch Rüstvorgänge minimieren. Ein Beispiel: die Oberflächenbeschaffenheit beim Fräsen. Ein abgenutztes Werkzeug muss nicht zwingend sofort ausgetauscht werden. Es wird weiterproduziert, wenn die Produkte mit geringerer Qualität für einen anderen Auftrag verwendet werden können. Das ERP-System ermöglicht es, dieses Verhalten abzubilden, und plant die Aufträge entsprechend der gewünschten Qualität in eine optimale Reihenfolge ein. So steigert der Produktionsbetrieb seine Effizienz bei optimaler Qualität.

Unternehmen müssen IoT-Massendaten verarbeiten, möglichst in Echtzeit, um ihre Produktivität zu steigern.


Puzzledatenbausteine formen das „Big Picture"

Neben den operativen Produktivitätsvorteilen hilft das Sammeln von Detaildaten aus der Fertigung auch auf strategischer Ebene. Denn je genauer die Kennzahlen die Realität widerspiegeln, umso präziser lassen sich auf der aggregierten Ebene Ansatzpunkte für weitere Prozessverbesserungen identifizieren. So unterstützen die Maschinendaten die Unternehmensführung, um langfristige Optimierungen solide zu planen und bessere Entscheidungen zu treffen.

Grundsätzlich gilt: Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Deshalb ist nicht nur die schnelle Datenbeschaffung und Bereitstellung, sondern auch deren unmittelbare Weiterverarbeitung entscheidend. Unternehmen, die erste Gehversuche machen und ihre Industrie 4.0-Produktion starten, sollten daher mit einfachen Szenarien starten und Schritt für Schritt vorgehen.

Gerade für Echtzeit-Neulinge kann es sich zudem lohnen, einen erfahrenen Berater hinzuzuziehen. Dieser hilft, die Einführungszeiten der IoT-Anwendungen zu verkürzen und von Anfang an einen Mehrwert für das Unternehmen zu schaffen.

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