Daten nutzen: Wie Smart Factories Effizienz in Industrie 4.0 treiben

Überwältigt vom digitalen Versprechen von Industrie 4.0? Seien Sie es nicht. Die Smart Factory dreht sich ganz darum, präzise und vollständige Informationen zu bekommen, die Herstellern helfen sollten, mehr Teile zu fertigen und große Werkzeug- und Zerspanungsprobleme zu eliminieren.

Die Smart Factory: Sie war überall auf der International Manufacturing Technology Show 2018. Von der Steuerung einer CNC-Maschine per Sprachbefehl bis hin zu großen Werkzeugherstellern, die in Software und digitale Zerspanung expandieren – neue Richtungen dämmern. Internet-fähige Technologie ist ein wesentlicher Teil der Zukunft für die Branche.

Warum? Weil es jetzt möglich ist, präzisere Informationen über Abläufe als je zuvor zu extrahieren.

Sensoren sind nicht neu. Radiofrequenz-Identifikation ist auch nicht neu. Aber Betriebsinformationen mit viel mehr Kontext, die leicht verteilt und genutzt werden können, sind neu, sagen industrielle Fertigungsquellen.

„Heute ist der ‚Internet-Moment‘ für die Fertigung“, sagt Graham Immerman, Marketing Director bei MachineMetrics, in einem Interview mit Better MRO. „Während viele Industrien ihren ‚Internet-Moment‘ vor 10 oder mehr Jahren hatten, hat die Fertigung ihre Zeit jetzt.“

„Daten sind das Lebensblut der Fabrik der Zukunft“, schreibt Tom Leeson, ein Fertigungsexperte, im Open Text Post „Six Trends Challenging the Factory of the Future.“

Leeson setzt Daten in diesen Technologiekontext: „Durch angewandte KI und fortgeschrittene Analytik werden Daten alle Prozesse antreiben, Betriebsfehler erkennen, Nutzer-Feedback geben und Volumen und Qualität der Produktionsausgabe verbessern.“

Trotz des technologielastigen Jargons über Industrie 4.0 glauben Hersteller auch an sein Versprechen. 2017 sagten 76 Prozent der Hersteller, sie hätten Smart-Factory-Initiativen „laufend oder in Planung“, mit über 55 Prozent, die 100 Millionen Dollar investierten, laut Capgemini-Forschung. Leider waren nur 14 Prozent mit ihren Bemühungen zufrieden.

Der Haken? Adoption erfordert Aufwand – was Investition und Zeit bedeutet.

Präzise und vollständige Daten sind der Motor der Smart Factory

„Ein Werksboden mit potenziell Tausenden vernetzter Geräte hat jetzt signifikanten Wert aus Datensicht“, sagt Raj Batra, President der Digital Factory Division für Siemens in den USA, in einem IoT Evolution World Artikel. „Die Frage ist: Während Sie jetzt in der Lage sind, diese Daten zu sammeln, wie analysieren Sie sie und machen sie sinnvoll und wertvoll für Ihre Geschäftsziele?“

Das ist eine legitime Frage. Es gibt so viel, das analysiert werden kann – alle Daten in eine kohärente Entscheidungsfindungs-Narrative zu verwandeln, ist nicht unbedingt einfach. Es erfordert etwas mehr Systeme und Skills aus der Informationstechnologie-Welt – und neue Denkweisen darüber, wie alles in einer traditionellen Operational-Technology-Welt zusammenarbeitet.

Was sich nicht ändert? Der Druck, mehr Teile in weniger Zeit zu liefern.

Hilfe beim Steigern der Teileausbringung? Lesen Sie „5 Wege, Standzeit zu verlängern und Produktivität zu verstärken.“

Präzisere Zerspanungs- und Werkzeuginformationen könnten dieser Sache helfen, aber ohne Daten-Genauigkeit könnte es eine Herausforderung sein. Heute erfassen viele Hersteller relevante Maschinendaten an Whiteboards und Papierstücken, sagt Immerman. Aber sobald Sie anfangen, diese Informationen zu vernetzen und transparent zu machen, können die Daten auf mehr Arten nützlich werden – und für mehr Teams als nur die in der Nähe des Whiteboards.

„Ich kann Ihnen einen Einblick in unsere Daten (MachineMetrics) geben: Die meisten Hersteller denken, sie arbeiten bei etwa 60 bis 80 Prozent Kapazität und Auslastung ihrer Ausrüstung. Diese Zahlen sind komplett ungenau“, sagt Immerman. „Die durchschnittliche Maschinenauslastung in der Branche beträgt 27 Prozent. Es gibt eine riesige Diskrepanz zwischen dem, was tatsächlich auf dem Shopfloor passiert, und dem, was Hersteller denken, was in ihrem Geschäft passiert.“

Daten liegen in dieser Diskrepanz, sagt Immerman.

Es fehlt einfach an Sichtbarkeit auf dem Shopfloor, an Datenintegration zwischen Shopfloor und anderen Teilen ihres Business-Systems, sei es das Enterprise Resource Planning (ERP) System, Qualität oder Montage, oder Zerspanung oder Werkzeug.

„Die Wahrheit liegt in den Daten, und die meisten Leute haben nicht die Daten, um die Wahrheit zu sagen. So ist der Stand der Industrie“, sagt Immerman.

Die Smart Factory Daten-Herausforderung: Das Volumen diskreter Fertigungssysteme

Die Capgemini-Daten stechen wirklich heraus: Nur 14 Prozent der Unternehmen sind mit Smart Factory Ergebnissen zufrieden?

Hier ist der Grund: Totale Transparenz über das gesamte operative Ökosystem ist hart – und für viele Hersteller fühlt es sich überwältigend an.

„Unternehmen reagieren, sagen Dinge wie: ‚Also, was du mir sagst ist, ich muss diese ganze digitale Fabrik bauen? Und ich muss acht verschiedene Software-Typen implementieren? Und wie zur Hölle soll ich das machen?‘“, sagt Immerman.

Ob Daten von ERP (Enterprise Resource Planning), Qualitätsystemen, Koordinatenmessmaschinen (CMMS), Inspektionsdaten, Montagesystemen, CNC-Bearbeitungszellen, Werkzeugen – und mehreren anderen Fertigungsprozessen kommen – es gibt viel zu wissen und sichtbar zu machen, erklärt Immerman.

„Eine der drängenderen Herausforderungen ist die riesige Datenmenge, die eine Smart Factory mit sich bringt“, sagt die digitale Sicherheitsfirma Trend Micro im Blogpost „A Look Into Smart Factories: A Model of IIoT Innovation.“ „Wegen dieser [riesigen Datenmenge] muss das Unternehmen Protokolle und Systeme haben für den richtigen Umgang mit so einer großen Datenmenge, bevor man eine Smart Factory aufbaut.“

Ein Startpunkt: Maschinendaten auf der SPS isolieren und damit arbeiten

Es mag nicht in jedermanns Interesse sein, zu versuchen, ganz Industrie 4.0 auf einmal anzugehen. Eine Smart Factory kann zum Leben erweckt werden, indem man klein anfängt mit Teile-fertigenden Maschinen auf dem Shopfloor.

Im Fall von MachineMetrics extrahiert es Daten direkt von der SPS der Maschinen und sendet Informationen über ein kleines drahtloses „Edge“-Gerät. Die Informationen sind verschlüsselt und werden über eine sichere Cloud verteilt, um von Kunden angesehen zu werden. Im Kern ist MachineMetrics eine Analyseplattform, die Produktionsdaten, Systemgesundheit für Wartungsteams und Remote-Services für OEMs und Geräteverteiler bietet.

„Also bekommen wir Stückzahl, und wir bekommen bis zu 200 Datenpunkte von der SPS … Wir bekommen auch Daten über das Werkzeug, also welches Werkzeug gerade benutzt wird“, sagt Immerman. „Wir bekommen Lastinformationen, den Druck auf die Spindel … Wir bekommen die Alarme direkt von der Maschine.“

Das sind Leistungs- und Verfügbarkeitsdaten. Im Wesentlichen: das Wie, das Was und das Warum. Mit all diesen Daten können Unternehmen dann beginnen, sich selbst zu helfen, Ausfallzeiten zu vermeiden und Fragen zu beantworten, wie:

• Sind unsere Maschinen down, weil wir Werkzeuge wechseln?
• Sind Maschinen down, weil wir zu lange fürs Setup brauchen?
• Haben wir falsch eingeschätzt, wie lange der Job dauern würde?

„Sie haben von OEE (Overall Equipment Effectiveness) gehört?“, fragt Immerman. „Oft finden wir, wenn wir mit unseren Kunden arbeiten, dass der Hauptgrund, warum Maschinen unterausgelastet sind, darin liegt, dass ihre Leistungserwartungen komplett ungenau sind … Was sind die erwarteten Zykluszeiten für jedes produzierte Teil? Wie lange sollten Setups dauern? Wie viele Teile denken wir, können wir in einer gegebenen Schicht produzieren?“

Leistungserwartungen werden von einem ERP-System getrieben, sagt Immerman, und wenn es ungenau ist, dann „lässt es viel auf dem Tisch für andere Unternehmen, um Ihr Geschäft zu nehmen.“

Letztlich geht es bei der Smart Factory darum, Herstellern zu helfen, sich zu verbessern, Zeit zu sparen und bessere Entscheidungen mit der bestmöglichen Information zu treffen, die geteilt werden kann.

MachineMetrics sagt, alle Hersteller nutzen nur 27 Prozent ihrer Maschinenkapazität. Glauben Sie das? Reagieren Sie im Forum. [Registrierung erforderlich]