Anwendungsbeispiele: Produzierende Industrie
Wertschöpfungsbereich: Produktion & Lieferkette
Entwicklungsstadium: Markteinführung / Pilot
Unternehmensgröße: 250 - 5000 Mitarbeiter
Region: Nordrhein-Westfalen

Welche Herausforderungen galt es zu lösen und welcher konkrete Nutzen ergab sich?

Im digitalen Zeitalter müssen produzierende Unternehmen schneller, individueller und auch flexibler fertigen können – bei gleichzeitig unverändertem Preis des Endproduktes. Daher wird es sich als erfolgskritisch für Unternehmen erweisen, die aktuellen Produktionskosten und den Zustand des Fertigungsprozesses bereits bei laufender Produktion jederzeit abrufen und kontrollieren zu können: Wie hoch ist die Laufleistung? Was sind die aktuellen Produktionskosten? Wie ist der Zustand der Maschinen und Anlagen? Und was ist der optimale Kompromiss aus Produktionsleistung und Energiekosten?
Diese Fragen sind nur zu beantworten, wenn allen entsprechenden Systemen jederzeit sämtliche Daten zur Verfügung stehen – denn was nicht transparent ist, lässt sich auch nicht steuern. Die meisten Unternehmen setzen das zwar bereits im Betriebsalltag um, doch bei vielen Produktions- und Fertigungsanlagen werden noch nicht alle relevanten Daten und Informationen für alle Anwendungen bereitgestellt. Die Produktion von Kunststoffteilen ist ein gutes Beispiel dafür: Zur sicheren Produktion von "Gutteilen" muss die Maschine überwacht und ein gleichmäßiger Fertigungsprozess gewährleistet werden.
Das Condition Monitoring-System bei Weidmüller überwacht schon während des Fertigungsprozesses verschiedene Parameter und gibt Antworten auf die Fragen: Ist das Angusssystem ausbalanciert? Ist das Werkzeug gleichmäßig temperiert und somit im thermischen Gleichgewicht? Ist der Heißkanalverteiler frei oder blockiert? Stimmen die Parameter wie Spritzdruck und Umschaltpunkt? Ist das Werkzeug verschlissen? Hat sich die Viskosität des Werkstoffs im Fertigungsprozess geändert?

Wie lässt sich der Industrie 4.0-Lösungsansatz beschreiben?

Ein kommunikationsfähiger Signalwandler sowie Power-Monitore erfassen und digitalisieren die Zustandsinformationen der Maschinen. Die Informationen werden dann vernetzt und sicher auf eine übergeordnete Ebene wie etwa die Enterprise Cloud übertragen. Die aufbereiteten Produktionsdaten werden mit Informationen aus begleitenden Systemen horizontal integriert. Die Maschinen und/oder mobile Endgeräte visualisieren letztlich die Daten, um eine Zustandsdiagnose mit anschließenden Optimierungsmaßnahmen zu ermöglichen.

Was konnte erreicht werden?

Die Lösung von Weidmüller erlaubt neue Dienste zur Optimierung und Diagnose der Produktions- oder Fertigungsprozesse. Durch die vertikale Integration der Automatisierungskomponenten können dabei durchgängige Informationen erhoben werden: Bisher vereinzelte Daten können jetzt neu gesehen und bewertet werden. Das verleiht der Prozessoptimierung – langfristig gesehen – einen Schub. Auch die Verknüpfung mit Informationen aus dem Internet bietet einen weiteren Mehrwert.

Mit welchen Maßnahmen wurde die Lösung erreicht?

Die Spritzgussmaschinen bei Weidmüller wurden durch kommunikative Feldkomponenten ergänzt, um Energie- und Diagnoseinformationen zu gewinnen. Zusätzlich wurde auf der Cloud-Ebene der aktuelle Energiepreis des EPEX SPOT (European Power Exchange) aus dem Internet bezogen und mit Hilfe der im Netzwerk verfügbaren Information des Fertigungszyklus sowie dem gemessenen Energieverbrauch zu der Kennzahl „Energiekosten pro Stück“ kombiniert. In einem Szenario, in dem der Energiepreis des Maschinenbetreibers an den des EPEX SPOT gekoppelt wäre, kann nun der Fertigungsprozess bezüglich der aktuellen Energiekosten optimiert werden. Anhand der gewonnenen Condition Monitoring Informationen lässt sich außerdem der aktuelle Zustand der Maschine ortsunabhängig überwachen.

Was können andere davon lernen?

Maschinen und Anlagen, die mit einem Condition Monitoring System ausgestattet sind, bieten ein großes Potenzial zur Kosteneinsparung. Die Basis dafür ist die Durchgängigkeit von Daten in der Anlage, die durch Industrie 4.0- Automatisierungskomponenten ermöglicht wird. Eine Fertigung, in der die gesamte Energieinfrastruktur mit den erforderlichen Prozessdaten und Parametern erfasst werden kann, ist in der Lage, sich selbst zu regulieren und zu optimieren. Je nach Auswertung und Vernetzung der gewonnenen Daten lassen sich vielfältige Detailkenntnisse gewinnen: Beispielsweise können Unternehmen eine Kostenzuordnung nach dem Verursacherprinzip herleiten – das gilt auch für die Früherkennung von Produktionsfehlern und Maschinenverschleiß. Dadurch lassen sich eine vorausschauende Wartung sowie eine energieeffiziente Prozessoptimierung durchführen.
Insgesamt müssen Unternehmen bedenken, dass sich Produktionsstätten immer weiter verändern: Aus einzelnen aneinandergereihten Wertschöpfungsketten werden Wertschöpfungsnetzwerke. An Stelle der zentral gesteuerten Produktion in einem passiven System tritt die dezentrale Selbstorganisation der Produktionsprozesse. Die Produktion wird so flexibler und effizienter. Die bislang vereinzelt gesammelten Daten können jetzt neu bewertet werden. Das fördert die Prozessoptimierung, Effizienz, Verfügbarkeit sowie Produktivität.