Digitalisierung in der Produktion: Noch nicht genutzte Potentiale ausschöpfen

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Gerade im Lockdown haben sich Versäumnisse bei der Digitalisierung und Automation in der Produktion gezeigt. Das ist ein guter Zeitpunkt, zu analysieren, in welchen Bereichen der Produktion noch nicht genutzte Potentiale liegen. Heitec bietet einen praxisorientierten Ansatz mit einfach umsetzbaren Digitalisierungs­lösungen, der die Transparenz und Effizienz in der Produktion erhöht. Von Andreas Neumeier

Heitec hat unterschiedliche Einstiegspunkte zur Digitalisierung in der Produktion identifiziert. Zum einem mit einer Reifegradprüfung und zum anderen bei einer konkreten Problemstellung.

Heitec untersucht Digitalisierung in der Produktion

„Wir haben zu Beginn mit einer Reifegradprüfung zu Industrie 4.0 ein Konzept zur qualifizierten Ist-Aufnahme des Digitalisierungsstandes eines Unternehmens entwickelt. Auf dessen Basis lassen sich konkrete Kompetenzprofile und kundenbezogene Digitalisierungspotenziale ableiten“, erläutert Jürgen Kasperek, Leiter Consulting bei Heitec. „So sind beispielsweise typische Kriterien für die Einführung von Industrie-4.0-Themen heruntergebrochen auf einzelne Anwendungsebenen, die wir dann bewerten.“

Wichtige Ansatzpunkte für den Digitalisierungsgrad

Dabei gibt beispielsweise die Frage nach der Vernetzung der Produktion einen Hinweis auf den Digitalisierungsgrad des Unternehmens. Weitere Analysen beziehen sich auf die Kommunikation und Connectivity sowie die Datenspeicherung und den Informationsaustausch. Anhand der ermittelten Kompetenzprofile und Digitalisierungspotenziale lassen sich daraus Handlungsempfehlungen ableiten. Heitec erstellt im Anschluss daran eine Digitalisierungs-Roadmap, mit der zielgerichtet und schrittweise ein Mehrwert generiert werden kann.

„Gerade der gegenwärtige Lockdown zeigt deutlich, dass man neue Leistungsmerkmale für die Digitalisierung und Automatisierung braucht. Eigentlich bietet die derzeitige Situation einen riesigen Fundus an Ideen, Innovationsquellen und Verbesserungen“, so Kasperek. So ist es beispielsweise nicht selbstverständlich, dass Kennzahlen für ältere Bestandsanlagen automatisiert ermittelt und an übergeordnete Systeme übergeben werden. Wichtig dabei ist zu erkennen, worauf man bisher nicht vorbereitet war und was falsch gemacht wurde. Das sind die Ansatzpunkte für die Reifegradprüfung.

„Wir sehen bei unseren Kunden einen sehr unterschiedlichen Digitalisierungsgrad. Manchmal sind die Unternehmen mit der Digitalisierung schon sehr weit, dann sprechen wir über technologisch komplexe Lösungen. Aber in vielen Unternehmen läuft immer noch die Papierakte durch die Produktion. Genau das ist aber der Punkt, der derzeit Probleme bereitet. Mangelnde Datendurchgängigkeit beeinflusst dann die Prozessstabilität. Doch für beide Szenarien haben wir entsprechende Hebel, um einen schnellen Mehrwert zu generieren“, resümiert der Leiter Consulting.

Mehr Transparenz in die Produktion bringen

Als Grundlage aller Konzepte ist die Transparenz der benötigten Daten von unschätzbarem Wert. Heitec hat hierfür ein Industrie-4.0-Upgrade-Kit entwickelt, welches sich wie ein Werkzeug einsetzen lässt. Durch diese einfache Plug&Operate-Lösung können an Bestandsanlagen Daten erfasst werden, ohne dass Änderungen an den Anlagen vorgenommen werden müssen. Dehnt man dies auch auf andere Maschinen aus, kann die Auswertung der Prozessdaten auch Rückschlüsse in Richtung vorbeugende Wartung geben.

Natürlich schauen sich die Spezialisten von Heitec auch den kompletten Auftragsdurchlauf von der Auftragserfassung im ERP-System über die Produktionsplanung und -steuerung bis zum Produktionsprozess im Shopfloor an und erzeugen so in der gesamten Wertschöpfungskette mehr Transparenz. „Dies ist dann oft die Basis für die Optimierung der Produktionsprozesse, wodurch sich durch den Einsatz neuer Methoden, wie dem digitalen Zwilling zur realen Anlage, ganz neue Möglichkeiten der Taktzeitoptimierung ergeben“, betont Jürgen Kasperek.

Effizienzsteigerung im Engineering-Prozess

Ein weiteres Themenfeld bezieht sich auf die Effizienzsteigerung im Engineering-Prozess auf Basis von mechatronischen Funktionseinheiten und der virtuellen Inbetriebnahme. Dabei geht es um Fragen, wie Maschinen und Anlagen aufgebaut und funktionell strukturiert sind, wie die einzelnen CAD-, CAE und SPS-Tools miteinander vernetzt werden und wie es um die Datendurchgängigkeit bestellt ist. So gibt beispielsweise die CAD-Datenstruktur einen Hinweis darauf, ob man aus Bib­liotheksmodulen ein Modell zur virtuellen Inbetriebnahme entwickeln kann.

„Wir sehen in der virtuellen Inbetriebnahme einen erheblichen Hebel im Maschinen- und Anlagenbau, um das Engineering effizienter zu gestalten und die Zeit für die Inbetriebnahme erheblich zu reduzieren. Dabei können am virtuellen Modell auch Taktzeiten in Echtzeit überprüft und optimiert werden“, erklärt Jürgen Kasperek. Hierzu wird das physikalische Verhaltensmodell der Anlage mit seiner Kinematik von der normalen Steuerungssoftware und –hardware gesteuert.

Einmal erstellt, ergeben sich auch weitere Nutzenpotenziale wie zum Beispiel für digitale Services. So ist es möglich, dass Maschinenbauer den digitalen Zwilling zusätzlich zur realen Anlage ausliefern. Dies gibt deren Kunden, wie oben erwähnt, die Möglichkeit, mit realen Produktionsdaten verschiedene Produktionsvarianten zu analysieren oder Fehler zu suchen. Außerdem könnten auch die mechatronischen Funktionseinheiten im Vertrieb genutzt werden, um mit einer einfach zu erstellenden Simulation die mögliche Anwendung in der Anlage des Kunden vorzustellen oder Alternativen zu testen.

Herstellerneutrale Auswahl der Simulationswerkzeuge für mehr Digitalisierung in der Produktion

Das gibt dem Anwender die Möglichkeit, in dem klassischen Transformationsprozess seine bisherige Arbeitsweise umzustellen. Hierbei entwickeln die Spezialisten von Heitec zusammen mit dem Kunden eine Pilotanlage, erstellen ein Konzept zur schrittweisen Verbesserung des mechatronischen Engineering-Prozesses und führen danach die virtuelle Inbetriebnahme durch. Die Auswahl der eingesetzten Simulationswerkzeuge erfolgt herstellerneutral und wird individuell auf den kundenspezifischen Engineering-Prozess zugeschnitten.

Mit dem erstellten Proof-of-Concept wird in einem Performance-Test die Leistungsfähigkeit der vorgegebenen Methodik abgeschätzt und danach sukzessive eingeführt. „Inzwischen widmen sich verschiedene Maschinen- und Anlagenbauer auch dem Thema Configure-to-Order, welches dadurch einen immer höheren Stellenwert bekommt. Der Beratungsansatz „Methodik im Engineering“ folgt genau diesem Weg von Engineering-to-Order zu Configure-to-Order“, so Jürgen Kasperek abschließend.

Andreas Neumeier ist Consultant Industrie 4.0 der Heitec AG.

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