Smart Factory and Digitalisation – Mehr Effizienz und Mehrwert mit intelligenter Fertigung

Mit dieser Frage beschäftigt sich der 9.SMM Kongress am 09. September 2021 in Luzern. Es geht um KI, IoT, Big Data, Intelligenz und autonome Fertigung im Kontext vernetzter digitaler Technologien im Fertigungsprozess. Der Kongress wirft die Frage auf, welche Hürden für kleine und mittelständische Unternehmen bestehen und ob und wie ein Mehrwert für KMUs generiert werden kann. Wir sprachen vorab mit Franz Stieber, Senior Sales Engineer, Systems & IIoT bei ifm electronic gmbh. In der ifm werden Softwarelösungen im ERP-Bereich mit der Physik der Produktionsebene durch intelligente Lösungskonzepte vereint. Franz Stieber weist ein langjähriges Praxiswissen aus der Sensorsparte auf und bringt dies in die neue Welt der Softwarelösungen ein. Seit Jahren ist Stieber unterwegs, um die Vorteile einer vertikalen Anbindung des Shopfloors an das ERP-System aufzuzeigen.

Redaktion: Herr Stieber, wie kann eine Fertigung intelligent sein?

Stieber: Eine Fertigung würde ich dann als intelligent bezeichnen, wenn sie nachhaltig, optimiert und bedarfsgesteuert ist.

Die Basis dafür beginnt bereits bei der Planung des optimalen Fertigungsprozesses und der Auswahl der bestgeeigneten Anlagen aus dem Maschinenpark.

Idealerweise sollten notwendige Instandhaltungsmaßnahmen dann durchgeführt werden, wenn geplante Stillstände, z.B. Rüsten, vorgesehen sind.

Zudem sollte die Qualität während des gesamten Fertigungsprozesses überwacht werden. Moderne Maschinen sind heute zum Teil in der Lage, sich selbstständig an die Gegebenheiten anzupassen, so passt sich beispielsweise der Vorschub einer Werkzeugmaschine automatisch an das zu verarbeitende Werkstück an, oder Maschinen melden selbstständig, wenn sie Materialnachschub benötigen.

Eine zentrale Voraussetzung für die intelligente Fertigung ist, dass das Material zur benötigten Zeit in der ausreichenden Menge, am richtigen Ort zur Verfügung steht.

Redaktion: Was ist der Unterschied zwischen Smart Factory und Vollautomatisierten Betrieben?

Stieber: Eine vollautomatisierte Fertigung benötigt im Vorfeld aufwändige Planungen, um einen optimalen und effizienten Fertigungsablauf zu erzielen.

Das ist besonders bei größeren Losgrößen von Vorteil. Wenn die Aufträge dann gestartet werden, läuft die Fertigung automatisch und ohne weiteres Handling durch. Der wesentliche Unterschied zur Smart Factory besteht im Umgang mit Störungen. Während in der automatisierten Fertigung nun eine manuelle Steuerung und Plananpassung notwendig wird, reorganisiert sich die Smart Factory ohne menschliches Zutun. Die Smart Factory passt sich somit automatisch an unvorhergesehene Ereignisse an.

Redaktion: Wieso sollte die Trennung von OT und IT Vorteile bieten?

Stieber: Seit der dritten industriellen Revolution in den 70er Jahren gab es eine strikte Trennung von OT und IT. Der Begriff der IT, Informationstechnologie, ist geläufig und bezeichnet die elektronische Verarbeitung von Daten im digitalisierten Geschäftsprozess. Weniger bekannt ist der Begriff der Operations Technology, kurz OT, der die Digitalisierung der Physik auf Produktionsebene meint. In der Vergangenheit war der OT-Bereich strikt abgekoppelt von der Außenwelt und damit auch von der IT. Diese strikte Abkopplung sollte sicherstellen, dass sich keine Viren und Trojaner einschleichen, die die Produktion lahmlegen.

Mit dem Internet of Things (IoT) hat eine neue Ära vernetzter Systeme Einzug gehalten, in der Applikationen, Sensoren, mobile Geräte und Maschinen intelligent überwacht und steuert werden. Das IoT, neue Sicherheitsstandards und das Abwägen von Risiko und Nutzen, haben dazu geführt, dass die strikte Trennung zwischen den Betriebsleitsystemen der Operations Technology und der Informationstechnologie aufgehoben wurden. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass Informationen bereichsübergreifend zur Verfügung stehen und u.a. KI-basierte Systeme mit den notwendigen Daten füttern.

Redaktion: Sind die Anschaffungskosten für eine vollständige Ausrüstung mit Sensorik und moderner Software nicht viel zu hoch für ein mittelständisches Unternehmen?

Stieber: Was heißt „zu hoch“? Die Überlegung sollte eher sein: Wie stehen Kosten und Nutzen zueinander? Natürlich muss investiert werden, jedoch können anschließend nachhaltig Kosten eingespart und eine Reihe anderer wichtiger Vorteile, wie Flexibilität und Zuverlässigkeit, realisiert werden. Die Amortisationszeit ist i.d.R. klar überschaubar.

Grundsätzlich sollte auch in die Überlegung einbezogen werden, dass ältere vorhandene Anlagen aufgerüstet, statt neue angeschafft werden. Das ist i.d.R. deutlich günstiger.

Redaktion: Kann bestehende Sensorik in die neue Welt mitgenommen werden?

Stieber: Ja es gibt heute viele Möglichkeiten, sowohl hardware- wie auch softwaretechnisch. Bestehende Sensoren können meist in ein ganzheitliches Lösungskonzept eingebunden werden.

Am einfachsten ist das, bei IO-Link Sensoren. Die IO-Link Community hat mehr als 215 Hersteller weltweit, die sich auf ein einheitliches Format geeinigt hat. Viele Informationen stehen direkt digital zur Verfügung und können in IT-Systemen so verarbeitet werden.   

Redaktion: Weshalb sollten Mittelständler überhaupt auf Digitalisierung setzen?

Stieber: Die Digitalisierung bietet viele Vorteile, wie z. B. eine bedarfsgerechte Fertigungssteuerung.

Bisher war dafür ein enormer Abstimmungsaufwand aller Beteiligten nötig.

Digitalisierte Prozesse machen den Arbeitsablauf schlanker, schneller und transparenter. Das führt zu Kosten- und Flexibilitätsvorteilen, die gerade im Mittelstand überlebenswichtig sind.

Redaktion: Welchen Nutzen haben Mittelständler durch eine durchgehende Lösung vom Sensor bis ins ERP?

Stieber: Einfach gesagt, hilft eine durchgängige Lösung, dass die Welten der OT und IT zusammenwachsen. Während die Vorteile digitalisierter Geschäftsprozesse vorwiegend in der Schnelligkeit, Verschlankung und Transparenz bestehen, ermöglicht die vertikale Digitalisierung, also die Anbindung der Produktionsebene, technische und prozessuale Innovationen, bis hin zu völlig neuen Geschäftsideen.  

Vielen Dank für das Interview.

Alle Informationen zum Kongress „Smart Factory and Digitalisation - Mehr Effizienz und Mehrwert mit intelligenter Fertigung“ finden Sie hier 9. SMM Kongress zum Thema "Smart Factory & Digitalisation" (smm-kongress.ch)