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So gelingt die Digitalisierung in der Produktion –
vier Schritte zum Ziel

Die Digitalisierung von einer existierenden Produktion ist ungleich schwerer als die einer neuen Anlage. Wie können ältere Maschinen Daten mit neueren austauschen? Welche Daten sollten erfasst werden? Und wie schafft man die nötige Akzeptanz im Team? Wer den Weg der Digitalisierung mit den richtigen Schritten geht, findet leichter Antwort auf wichtige und drängende Fragen.

Die 4. industrielle Revolution beschäftigt jeden, der eine Produktionsanlage betreibt. Nach Industrialisierung, Elektrifizierung und Automatisierung ist es schließlich die Digitalisierung, die Effizienz, Verlässlichkeit und Qualität vorantreibt sowie neue Geschäftsmodelle ermöglicht. Doch so schnell sich die Entwicklung aufzählen lässt, so schwierig kann es sein, den passenden Weg in die Digitalisierung zu finden – besonders wenn eine bestehende Produktionsanlage in Richtung einer Smart Factory entwickelt werden soll. Reply, als Unternehmen tätig in den Bereichen Consulting, Systemintegration und Digital Services, sieht einen schrittweise Ansatz als erfolgversprechend an.

Schritt 1: Wo die Reise beginnt und wie sie zum Erfolg führt

Der erste Schritt dient dazu, das Potential für Optimierungen zu identifizieren und herauszufinden, welche Maßnahmen einen Einfluss auf Effizienz, Produktivität oder Kosten haben. Dazu werden einige grundlegende Informationen über den Produktionsprozess benötigt. Um diese Daten zu erhalten, starten Sie auf sehr einfache Art und Weise: Nehmen Sie Stift und Papier zur Hand – oder nutzen Sie ein digitales Formular – und erfassen Sie Leistungsindikatoren wie Produktionszeiten, Stillstände einschließlich deren Ursachen, die Anzahl produzierter Teile und Ausschüsse sowie das aktuelle Produkt über ein paar Tage oder Wochen hinweg.

Mit diesen Informationen können Sie sich bereits einen ersten Eindruck über die Effizienz Ihrer Prozesse verschaffen – natürlich noch mit einigem manuellen Aufwand und nur über einen begrenzten Zeitraum.

Schritt 2: Maschinen und Aufträge verknüpfen

Der zweite Schritt, den Reply vorschlägt, ist die permanente Anbindung von Maschinen und die Schaffung einer Verbindung zwischen produktionsrelevanten Daten und Aufträgen. Dieser Schritt baut direkt auf dem ersten auf, führt jedoch zu mehr Sicherheit, da Sie bereits wissen, welche Daten aus dem Produktionsprozess relevant sind. Die Informationen werden dann aber rund um die Uhr verfügbar, sodass sich Erkenntnisse in Echtzeit ableiten lassen. Die Vorteile sind dabei offensichtlich:

  • Sie erhalten einen klaren Überblick über den Maschinenstatus (Produktionszeit, Ausfälle, Rüstzeit etc.).
  • Sie kennen die wichtigsten Leistungsindikatoren und Antworten auf Fragen wie: Welche Produktionskosten werden welchem Auftrag zugeordnet? Stimmen die zuvor kalkulierten Produktionskosten mit den tatsächlichen Ausgaben überein? Passt der erwarteten ROI (Return on Investment)?

Um von diesen Vorteilen zu profitieren, ist es nicht unbedingt notwendig, gleich mit einer großen Investition zu beginnen. Starten Sie zunächst bei einigen wenigen Maschinen oder Produktionslinien und fügen Sie nach und nach weitere Anlagen hinzu. Um Ihre Maschinen zu vernetzen, gibt es verschiedene Lösungen. Unsere Empfehlung: Beginnen Sie mit den einfachen Schritten zuerst. Je nach Alter Ihres Maschinenparks finden Sie vermutlich bereits standardisierte Protokolle vor, die sich für eine einfache Maschinenanbindung eignen. Wenn Ihre Geräte keine modernen Protokolle unterstützen, gibt es dennoch Möglichkeiten, die grundlegendsten Informationen abzurufen: Wann war Ihre Maschine in Betrieb, wann hat sie produziert oder befand sich in einem Fehlerzustand? Diese Informationen können leicht über ein Relais und den digitalen IO-Ports eines Gateways verbunden und weitergeleitet werden. Auf diese Weise bleiben Sie informiert und im Zweifel rechtzeitig vorgewarnt.

Schritt 3: Prozessschritte zwischen Maschinen digitalisieren

In diesem Schritt befassen Sie sich mit dem Kommunikationsprozess zwischen den Maschinen (M2M) über verschiedene Arbeitsstationen hinweg. Dies ist beispielsweise relevant, wenn Produktionsschritte und -komponenten rückverfolgt werden müssen oder wenn Ihr Produktionsprozess viele unterschiedliche Konfigurationen zulässt, bei denen Abhängigkeiten im Fertigungsprozess bestehen. Aus technischer Sicht gibt es verschiedene Ansätze, um eine M2M-Kommunikation zu ermöglichen. Der herkömmliche Industrie-Service-Bus ermöglicht die Übertragung von Informationen auf verschiedenen Ebenen, auch den Datenaustausch zwischen den angeschlossenen Geräten. Hierfür sind jedoch einige Anpassungen an der IT-Infrastruktur notwendig. Ein anderer Ansatz basiert auf der Grundlage von Mesh-Netzwerken. Und auch Campusnetze, wie sie die modernen Mobilfunkstandard 4G und 5G ermöglichen, können für die Vernetzung von Maschinen sorgen.

Bei diesem Schritt der Digitalisierung werden Entscheidungen auf Basis von Informationen aus vorhergehenden Produktionsschritten getroffen, was zu mehr Flexibilität, Nachvollziehbarkeit oder Zeitersparnis führen kann.

Schritt 4: Digitalisierung des gesamten Shopfloors

Der letzte Schritt auf dem Weg zur vollvernetzen Produktion baut direkt auf den vorhergehenden auf, schließt nun jedoch das gesamte Werk mit ein. Nicht nur Arbeitsplätze und Maschinen können miteinander kommunizieren, sondern auch unterstützende Prozesse und Funktionen sind mit eingebunden.

Ein Beispiel hierfür sind vollständig integrierte Logistikprozesse, bei denen eine Maschine fahrerlose Transportsysteme (FTS) darüber informiert, dass innerhalb der nächsten 15 bis 20 Minuten mehr Verbrauchsmaterial benötigt wird. Der Staplerfahrer wird dann auf seinem Tablet dazu aufgefordert, eine Palette mit Material aus dem Lager zu beschaffen und lädt einen Teil davon auf das FTS. Die FTS koordinieren sich selbst und können Prioritäten zwischen den verschiedenen Aufgaben auflösen, während sie alle wichtigen Informationen mit Maschinen, aber auch den Werkern austauschen.

Aufgrund der noch immer sehr heterogenen Standards und der Unterschiede in der Beschreibung von Maschinendaten ist die Vernetzung von Maschinen über eine vollständige Produktionsumgebung hinweg kein einfaches Unterfangen. Aber es existieren bereits Konnektoren für fast jedes Maschinenprotokoll, und moderne Komponenten haben diese sogar bereits integriert. Selbst wenn Sie nicht auf bereits standardisierte Protokolle setzen können, existieren Wege, um einen sinnvollen Mehrwert durch Vernetzung und Datenaustausch mit Ihren Maschinen zu schaffen. Hier muss der Fokus auf den richtigen Daten und Informationen liegen. Die weitaus schwierigere Frage, vor der Unternehmen heute stehen, ist die nach dem Einstieg in die digitalisierte Welt. Der beschriebene Weg beginnt mit kleinen Schritten, wird zielgerichtet auf die individuellen Bedürfnisse erweitert und kann – muss aber nicht –zu einer vollvernetzten Produktion führen.

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