Autor: Florian Klein 

Digitalisierung, Smart Factory, IIoT und Industrie 4.0 sind in aller Munde. Doch was tun, wenn bestehende Maschinen und Anlagen dafür (noch) nicht bereit sind? Die Antwort lautet Retrofit!

Hiermit eröffnet sich eine Möglichkeit, um Bestandsanlagen zügig und mit vergleichsweise geringem Investitionsvolumen sowie überschaubarem Aufwand für die digitale Zukunft aufzurüsten.

Am 09. Februar 2021 wurde diese Thematik in einer Veranstaltung des VDMA Baden-Württemberg in Kooperation mit dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart ausgiebig aufbereitet. Der Ablauf der zweistündigen Online-Veranstaltung war gegliedert in einen Einführungsvortrag zu den Potenzialen von Retrofit sowie der Vorstellung des Leitfadens Retrofit für Industrie 4.0. Anschließend wurden ausführliche Best-Practices aus Anwender- und Lösungsanbietersicht (von Bosch-Rexroth AG und SH-Tools GmbH) mit detaillierten Einblicken und wertvollen Erfahrungen aus der Praxis präsentiert.

Hintergrund und Motivation

Im Rahmen des neuen Leitfadens wurde erläutert, was unter Retrofit grundsätzlich zu verstehen ist und was typische Beweggründe hierfür sind. Als ein vorweggenommenes Ergebnis kann festgehalten werden, dass durch Retrofit viele Bestandsmaschinen kosteneffizient für Industrie 4.0 befähigt werden können und sich in Folge erhebliche Mehrwerte in der (verlängerten und erweiterten) Nutzung generieren lassen. Bis dato mangelt es aber vielen Unternehmen, speziell KMU, am notwendigen Wissen und der Vorstellung, welche Potenziale im Retrofit verborgen liegen und welche Vorgehensweisen vonnöten sind – das Thema Retrofit ist zwar allgemein bekannt, die Umsetzung steckt jedoch noch meist in den Kinderschuhen.

Best-Practice aus der Praxis von Anwender und Lösungsanbieter

Das erste Projekt stammt von Bosch Rexroth, wo man am Standort Erbach bereits seit mehreren Jahren konsequent den Weg zur Smart Factory beschreitet. Als erstes Beispiel wurde das Monitoring einer Nähmaschine vorgestellt, wobei es hier im Folgenden um die Überwachung des Maschinenzustands ging. Die Umsetzungsmethodik erfolgte im Rahmen eines Hackathons, welcher sich für schnelle Entwicklungen bzw. für die Umsetzung von langlebigen Lösungen eignet. Wichtig zu erwähnen, da der Hackathon einerseits für die grundlegende Sensibilisierung innerhalb der Belegschaft zuständig war, aber andererseits auch gleichzeitig als Schulung der Mitarbeiter gesehen wurde. In einem weiteren Projektbeispiel wurde anhand eines Ampel-Systems (Technische Störung, Wartung, Produktion) eine einfache Übertragbarkeit bei maschinenunabhängiger Zustandserfassung gewährleistet und damit die Rüstzeit signifikant minimiert.

Wiederholte Ausfälle eines Ventilators eines Spanplattenwerks, ohne dass die Ursachen dafür bestimmt werden konnten, stellten den Ausgangspunkt für das vorgestellte Retrofit-Projekt von SH-Tools dar. Mittels Zustandsüberwachung sollten Probleme im Betrieb frühzeitig aufgezeigt und die schnelle, eindeutige Fehlerbestimmung ermöglicht werden, um somit letztlich die Langlebigkeit des Ventilators zu steigern. Über die eigenentwickelte Tool-Box und Cloud-Plattform von SH-Tools werden Daten von zusätzlich angebrachten Sensoren übermittelt, gespeichert, aufbereitet und dem Benutzer als Trendcharts wieder zur Verfügung gestellt, die anschließend mit den Livedaten abgeglichen werden können. Im Anwendungsfall des Ventilators konnte so aufgrund hoher Schwing- und Temperaturwerte rechtzeitig Alarm ausgelöst, Korrekturen eingeleitet und Schäden vorgebeugt werden. Die Installation der Retrofit-Lösung lässt sich ohne Mess- und Regeltechniker innerhalb weniger Stunden durchführen. Das Projekt veranschaulicht auf eindrucksvolle Weise, wie sich mit relativ geringem Aufwand bestehende Anlagen für die Instandhaltung und Fernwartung aufrüsten lassen.

Fazit

Insgesamt war es mit ca. 65 Teilnehmern eine sehr gelungene und rege Veranstaltung, in der theoretische Kenntnisse und Grundlagen aus dem Leitfaden mit echten Praxisbeispielen aus dem Maschinen- und Anlagenbau fassbar gemacht wurden. Den Teilnehmern bot sich während der gesamten Veranstaltung die Möglichkeit direkt mit den Referenten und Fachexperten in einen intensiven Austausch und Diskussion zu gehen und so wertvolle Erfahrungen und Anregungen für eigene Retrofit-Projekte zu sammeln und zu erörtern.

Die Welt befindet sich im Wandel. Die Art und Weise wie wir informieren, kommunizieren, arbeiten und konsumieren verändert sich ständig. Dieser Wandel, vor allem der Aspekt der Digitalisierung, hat nicht zu unterschätzende Auswirkungen auf Unternehmen quer über sämtliche Branchen hinweg. Wird sie oft als Herausforderung wahrgenommen, ergeben sich mit etwas Überlegung häufig Potenziale für die eigenen Produkte. Somit sollte Digitalisierung vor allem als Chance verstanden werden, gerade für KMU. Sie verfügen meist über ein vertieftes technisches Wissen auf Ihrem Gebiet und können mit der Erweiterung durch digitale Angebote entscheidende Wettbewerbsvorteile erzielen. An dieser Stelle kann das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart in den Rollen „Moderator“ und „technischer Coach“ besonders hilfreich sein und vor allem durch Strukturierung, Analyse der Machbarkeit sowie der notwendigen fachlichen Expertise die ersten Schritte auf dem Weg zur Umsetzung begleiten.

Dies zeigt auch ein Beispielprojekt mit der Firma Schuler Technology (vormals KMT-Vogt e.K.) aus Villingen-Schwenningen, einem Anbieter von maßgeschneiderten Lösungen für die Niet- und Fördertechnik. Diese begleitet ihre Kunden von der Idee bis zur fertigen Maschine, egal ob es sich um eine komplette Anlage oder nur um einzelne Komponenten handelt. Das Hauptprodukt der Firma sind sog. Taumel-Nietmaschine, die als „Arbeits-Tier“ bezeichnet werden. Kann so eine mechanisch geprägte Maschine überhaupt Digitalisierung? Die Antwort, die der Firmeninhaber Lars Schuler und das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart geben können, ist ein ganz klares „Ja!“. Im Vorfeld der Kooperation hat Herr Schuler bereits eine Vielzahl an vielversprechenden Ideen gesammelt, wie für die Taumel-Nietmaschinen durch Digitalisierung neue Wertangebote entwickelt werden können. Um mit deren Umsetzung zu beginnen, wandte er sich an das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart. Dieses unterstützte das Vorhaben im Rahmen eines für die Firma kostenfreien Mikroprojekts. Im Fokus dieses Mikroprojekts stand die systematische Aufnahme der Ideen und formale Beschreibung als Use-Cases. Anschließend folgte eine Bewertung sowie Priorisierung der definierten Use-Cases nach Nutzen und Aufwand. Parallel wurden erste konkrete Hardware-Konfigurationen für die Umsetzung ermittelt. Es zeigte sich, dass die benötigten Technologien mit ausreichender Reife verfügbar sind und viele Möglichkeiten bieten, um mit relativ wenig Aufwand erste digitale Lösungen umzusetzen. Die Realisierung der Use-Cases soll im kommenden Jahr im Rahmen eines sogenannten Umsetzungsprojekts starten. Dieses wird vom Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart begleitet und ist ebenfalls kostenfrei für die Firma Schuler Technology.

Das Projektvorgehen lässt sich auch auf andere KMU übertragen, die mit den Anforderungen ihrer Kunden wachsen und neue zukunftsfähige Wertangebote ermöglichen wollen. Auch oder gerade bei „einfachen“ Maschinen sind große Potenziale durch Digitalisierung möglich.

Falls auch Sie Ihre Digitalisierungsideen diskutieren, weitere generieren und zur Umsetzung vorbereiten möchten, dann kommen Sie gerne auf uns zu unter: produktion@digitales-kompetenzzentrum-stuttgart.de

 

Auftragsabwicklungsprozesse automatisieren und Schnittstellen digital gestalten 
Egal ob digitale Lehre, digitaler Zwilling oder eben digitale Produktion: Die digitale Transformation bietet für viele Bereiche Optimierungspotenziale sowie neue Möglichkeiten der Zusammenarbeit. So auch für die DINA Elektronik GmbH mit Sitz in Wolfschlugen. Was 1990 als Startup für Antriebsüberwachung begann ist heute ein etabliertes KMU für zuverlässige Sicherheitsschaltungen. Das Familienunternehmen DINA beschäftigt mittlerweile rund 50 Mitarbeiter in Entwicklung, Montage und Vertrieb der Produkte sowie Dienstleistungen. Über die Zeit wurde eine Vielzahl an Produkten und Varianten entwickelt und ins Angebot aufgenommen. Mit weiter anhaltendem Trend folgt daraus eine wachsende Anzahl an vielseitigen Aufgaben und Tätigkeiten für die direkten Produktionsmitarbeiter. Da sich deren Handlungsbereich von der Einplanung, über die Materialverfügbarkeitsprüfung und -bereitstellung bis hin zur Vor- und Hauptmontage erstreckt, wird die Arbeit als zunehmend herausfordernd wahrgenommen.
Dazu geht die Firma DINA nun gemeinsam mit dem Mittelstand-4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart den nächsten Schritt. Digitale Tools sollen den Weg ebnen für den Übergang hin zu einer standardisierten, zentral gesteuerten Produktion mit der Möglichkeit einer sinnvollen Aufgabenteilung. Das gemeinsame Ziel ist eine effiziente und möglichst papierlose Produktionsorganisation nach aktuellem Stand der Technik zu erreichen.

Berücksichtigung der Produktion im Zuge der Einführung eines neuen ERP 
Ausgangs- und Anknüpfungspunkt des Mikroprojekts war die Reorganisation hin zu einer standardisierten Produktion nach Lean-Gesichtspunkten. Außerdem soll das aktuell im Einsatz befindliche ERP-System (Enterprise-Resource-Planning), wegen der Einstellung des Supports, durch ein neues ausgetauscht werden. Im aktuell eingesetzten ERP-System werden die Produktionsprozesse bisher nicht berücksichtigt. Im Zuge dessen wurde innerhalb des Mikroprojekts ein Konzept entwickelt, wie die Produktionsorganisation mittels des neuen ERP unterstützt werden kann. Dazu wurden Auftragsabläufe sowie Schnittstellen von der Produktion zum Vertrieb, zur Materialwirtschaft und dem Versand definiert. Anschließend wurde das Konzept mit der von der Firma DINA beauftragten ERP-Beratung abgestimmt. Hierbei wurde besonders darauf geachtet, möglichst die Standardfunktionalitäten des einzuführenden ERP-Systems zu nutzen, um den Anpassungs- und Implementierungsaufwand gering zu halten.

Im nächsten Schritt soll nach der Einführung des neuen ERP im kommenden Jahr die Umsetzung des Konzepts erfolgen. Dabei unterstützt das Kompetenzzentrum beispielsweise durch die Bereitstellung von Kapazitäten für die Ausgestaltung und das exemplarische Anlegen standardisierter Arbeitspläne, die Beschreibung von Produktionsressourcen sowie die Auswahl von Smart Devices zur papierlosen Interaktion der Produktionsmitarbeiter mit dem neuen ERP.

Das Mikroprojekt macht deutlich, dass gerade für KMU, mit noch vergleichsweiser geringer Materialfluss- und Organisationskomplexität etablierte ERP-Systeme eine Vielzahl an Standardfunktionalitäten bieten. Dadurch verringern sich zum einen die Hürden bei der Implementierung und zum anderen kann es die Unternehmen dabei unterstützen, ihre Geschäftsprozesse durch bewährte Standards zu verbessern. Dies kann als Basis und Vorbereitung zur zielgerichteten Handhabung der zunehmenden Komplexität durch weiteres Wachstum gesehen werden.

Auch Sie möchten die technologischen und wirtschaftlichen Potentiale sowie Herausforderungen in Ihrem Bereich entdecken und gemeinsam angehen? Nehmen Sie dazu gerne Kontakt mit uns auf.

 

…unter diesem Motto wurde das Team des Themenfeldes Produktion des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Stuttgart nach Ulm eingeladen. In Kooperation mit dem Digitalisierungszentrum Ulm | Alb-Donau | Biberach waren Unternehmen aus der Region aufgerufen, beim Planspiel MES (Manufacturing Execution System) mit zu machen und einige der Vorteile solcher digitaler Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme live zu erleben.

Kern des Planspiels ist unsere mobile Roboterproduktion, in welcher elektronische Spielzeugroboter montiert und programmiert werden. Dies erlaubt es den Teilnehmern in zwei Runden, erst ohne und dann mit digitaler Unterstützung, spielerisch die Vorteile von MES kennenzulernen. So können bspw. Arbeitsanweisungen per App dargestellt werden, statt Papierkataloge nach der richtigen Variante zu durchforsten. Mittels kontaktloser Near Field Communication (NFC – wird auch beim kontaktlosen Bezahlen eingesetzt) kann die gleiche App auch genutzt werden, um Prozesszeiten und Zustände in Echtzeit zu erfassen. Dies ermöglicht nicht nur jederzeit einen realistischen Überblick der Produktion, sondern kann auch zur Optimierung genutzt werden, beispielsweise um den zeitlichen Verlauf von Engpassen nachzuvollziehen und gezielte Maßnahmen zu ergreifen.

Nicht nur unser Team hat sich gefreut, endlich mal wieder raus zu kommen, auch Oliver Kress vom Digitalisierungszentrum Ulm war begeistert: „Wir bedanken uns herzlich für die großartige Kooperation. Unternehmen aus unserer Region haben durch diesen Workshop einen tollen Einstieg in das Thema Industrie 4.0. erhalten und die Vorteile eines Produktionsleitsystems kennengelernt. Das Feedback der Teilnehmer war rundum positiv. “ Aufgrund des angepassten Hygienekonzepts in Zeiten von Corona, inklusive Sicherheitsabständen, konnten leider nicht alle mutigen Interessierten teilnehmen. Aktuell beginnt aus diesem Grund die Planung eines zweiten Besuchs in Ulm.