MES-Konnektivität mit Maschinen und Produktionsanlagen

Die Fertigungsindustrie steht vor einem erheblichen Wandel, denn die Digitalisierung und das Internet der Dinge (IoT) erzeugen ein Datenvolumen in einem beispiellosen Ausmaß. Gleichzeitig ermöglichen es Technologien wie Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen (ML), diese Datenflut sinnvoll zu nutzen.

Auch wenn die Fertigungsindustrie bisher nicht als Vorreiter der Digitalisierung galt, bieten sich gerade jetzt erhebliche Chancen für Unternehmen, die sich im Transformationsprozess befinden – oder ihn noch vor sich haben. Der globale Markt wächst stetig und immer mehr Unternehmen wollen das Digitalisierungspotenzial nutzen. 77% der befragten Hersteller gaben dazu an, dass sie massiv in die digitale Transformation investieren wollen.

Veränderte Kundenanforderungen stellen Fertigungsindustrie vor neue Herausforderungen

Dieser Wandel wird auch durch veränderte Kundenanforderungen vorangetrieben. Die Fertigungsindustrie muss schneller, flexibler und individueller werden. Um diese Herausforderungen zu meistern, reicht es nicht mehr aus, nur einzelne Maschinen zu optimieren. Vielmehr geht es darum, das gesamte Unternehmen und deren Produktionsanlagen – von der Maschine bis zur Lieferkette – digital zu vernetzen.

Momentan stehen diesem Wandel noch vielfach unterschiedlichste Maschinen, veraltete Systeme und eine Vielzahl von Schnittstellen gegenüber, die es schwierig machen, die Potenziale der Digitalisierung voll auszuschöpfen:

• Uneinheitliche Systeme: Viele Unternehmen arbeiten mit einem Sammelsurium an Maschinen unterschiedlichen Alters und verschiedener Hersteller. Dies macht es schwierig, aussagekräftige Daten zu gewinnen und zu analysieren.
• Lückenhafte Daten: Fehlende Transparenz und unvollständige Datensätze erschweren die Entscheidungsfindung und machen die gesammelten Daten nahezu nutzlos.
• Veraltete Systeme und unterschiedliche Datensprachen und Datenquellen: Die Integration älterer Maschinen in eine moderne, digitale Infrastruktur stellt viele Unternehmen vor große Herausforderungen.

Um diese Herausforderungen zu meistern, braucht es intelligente Lösungen, die Maschinen und Daten miteinander vernetzen und gleichzeitig flexibel genug sind, um mit unterschiedlichen Systemen und Datenformaten umzugehen. Es braucht intelligente, professionelle Lösungen, die diese Datenmengen erfassen und interpretieren können – Stichwort Maschinendatenerfassung (MDE)

Wie werden Maschinendaten erfasst?

Maschinendaten können direkt aus der Steuerung abgegriffen werden. Hier gibt es eine Vielzahl von Anbietern und unterschiedliche Kommunikationsprotokolle. Aus den Signalen wandelt AC4DC ein Zustand ab, bspw. Maschine läuft/läuft nicht und gibt dies in dem nötigen Standard weiter. Die Normierung (Interpretation) der Daten ist ein Mehrwert, den nicht jeder Anbieter liefern kann. Das heißt, die Interpretation muss nicht zu einem späteren Zeitpunkt gemacht werden, und somit ist es weniger komplex.

Sensoren können zusätzlich genutzt werden, Steuerungen sind aber an den meisten Maschinen vorhanden und aus diesen lassen sich bereits viele Daten auslesen.

Welche Maschinendaten gibt es?

Die Bandbreite an erfassbaren Maschinendaten ist enorm und hängt natürlich von der jeweiligen Maschine und den Zielen der Datenerfassung ab. Grundsätzlich lassen sich die Daten in verschiedene Kategorien einteilen:

1) Betriebsdaten:

• Produktionsdaten: Anzahl produzierter Teile, Produktionsgeschwindigkeit, Ausschussrate, Laufzeiten/Stillstandzeiten etc.
• Prozessdaten: Temperatur, Druck, Drehzahl, Durchflussmenge etc.
• Zustandsdaten: Vibrationen, Geräusche, Temperatur der Bauteile etc.

2) Energiedaten:

• Stromverbrauch
• Druckluftverbrauch
• Wasserverbrauch

3) Qualitätsdaten:

• Maßhaltigkeit der Produkte
• Oberflächenbeschaffenheit
• Fehlererkennung

4) Materialdaten:

• Materialverbrauch
• Materialfluss
• Chargennummern

Das sind nur einige Beispiele für die Maschinendatenerfassung, die zeigen sollen, wie viele dieser Parameter Einfluss auf die Produktivität haben können und wie viele Möglichkeiten es gibt, anhand genauer Erfassung diese zu optimieren – und vor allem wie wichtig ein MDE-System sein kann.

Welche Vorteile hat die Maschinendatenerfassung?

Die kontinuierliche Erfassung und Auswertung von Maschinendaten bieten den Unternehmen enorme Optimierungspotenziale und Wettbewerbsvorteile:

1) Gesteigerte Transparenz & Effizienz

• Echtzeit-Einblicke: Maschinendatenerfassung ermöglicht eine lückenlose Überwachung der Produktionsprozesse in Echtzeit. So erhält man einen umfassenden Überblick über die Leistung einzelner Maschinen, den Materialfluss und die gesamte Anlageneffektivität (OEE).
• Optimierte Produktionsplanung: Anhand der gesammelten Daten können Produktionsprozesse besser geplant und Engpässe frühzeitig erkannt und behoben werden.
• Reduzierte Stillstandzeiten: Durch die Überwachung des Maschinenzustands können Wartungsarbeiten vorausschauend geplant werden (Predictive Maintenance). Ungeplante Stillstände, die hohe Kosten verursachen, werden so minimiert.

2) Gesteigerte Produktqualität

• Kontinuierliche Qualitätskontrolle: Durch die Überwachung relevanter Parameter während des gesamten Produktionsprozesses können Abweichungen von der Norm frühzeitig erkannt und korrigiert werden.
• Lückenlose Rückverfolgbarkeit: Im Falle von Qualitätsproblemen ermöglicht die Maschinendatenerfassung eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der Produktionsdaten und Chargen.

3) Reduzierte Kosten

• Effizientere Ressourcennutzung: Durch die Optimierung von Produktionsprozessen und die Reduzierung von Ausschuss wird der Ressourcenverbrauch (Material, Energie) minimiert.
• Geringere Wartungskosten: Vorausschauende Wartung ermöglicht es, Wartungseinsätze zu optimieren und kostspielige ungeplante Stillstände zu vermeiden.

4) Gesteigerte Flexibilität & Skalierbarkeit

• Schnelle Reaktion auf Marktveränderungen: Maschinendatenerfassung ermöglicht eine flexible und agile Produktion, die schnell auf neue Anforderungen und Marktveränderungen reagieren kann.
• Einfache Skalierbarkeit: Die Datenerfassung lässt sich jederzeit an neue Maschinen und Anlagen anpassen und flexibel erweitern.