Auf dem Weg zur Smart Factory mit zenon

Zukunftsorientierte Konzepte von cyberphysischen Systemen und dem Internet of Things (IoT) in der Produktion sprechen von komplett vernetzten, sich selbst organisierenden Produktionssystemen. Diese Systeme definieren die Hightech-Strategie Industrie 4.0 als Schlüsselkomponente einer Smart Factory. Exakt dieser Weg zur Smart Factory ist hochspannend.

Bis wir das Ziel einer vollkommen digitalen Fertigung erreichen, liegen allerdings noch viel Forschung und Entwicklung vor uns. Die Vernetzung von Sensoren und Aktoren über das Internet stellt uns zum heutigen Stand der Technik noch vor offene Fragen wie Echtzeitfähigkeit und Sicherheit, die im industriellen Kontext benötigt werden.

Dennoch müssen wir die Konzepte des IoT nicht zwingend als Zukunftsmusik betrachten. Mit hybriden Architekturen können wir bereits heute bislang ungenutzte Potenziale rund um Ressourceneffizienz, Effektivität und Flexibilität in der Fertigung erschließen. Solange Netzwerkinfrastrukturen und Protokolle keine echtzeitfähigen Prozesse über das Internet ermöglichen, arbeiten wir mit Architekturen, die auf einer „Arbeitsteilung“ dezentraler und zentraler Intelligenz basieren. Und da der Mensch auf absehbare Zeit eine wesentliche und sogar immer wichtigere Rolle in der Produktion spielen wird, ist auch eine kontinuierliche Verbesserung der Ergonomie und damit die Entlastung des Menschen in der Produktion ein wesentlicher Faktor.

Das Internet of Things findet heute in fast allen Lebens- und Arbeitsbereichen statt – von tragbaren Fitnessarmbändern, die mit der Cloud kommunizieren, über Parksensoren, die Informationen für übergeordnete Parkleitsysteme bereitstellen, bis hin zu intelligenten Kühlschränken, die stets den Überblick über ihren Inhalt behalten. Aber welche Bedeutung hat das IoT in der Produktion?

Das IoT ermöglicht Fertigungsunternehmen den Aufbau von Smart Factories, die kontinuierlich mit Daten von Sensoren und anderen IoT-Geräten versorgt werden, um die Betriebsabläufe zu überwachen, Probleme automatisch zu lösen und die Effizienz und Ergonomie der Mitarbeiter zu optimieren. Smart Factories nutzen Software wie zenon zur Automatisierung und Steuerung von Prozessen und erhöhen somit ihre Anpassungsfähigkeit.

Wie so viele Entwicklungen in der industriellen Fertigung wird der Weg zur Digital Factory eher eine kontinuierliche Evolution als eine Revolution sein. Bestehende heterogene Produktionsanlagen, lange Investitionszyklen und eingeschränkte Möglichkeiten zum „Experimentieren“ im laufenden Betrieb sind die üblichen Rahmenbedingungen.

Vielmehr ist der Weg zur Smart Factory eine Reise, die bereits mit der Erfindung der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) vor über vierzig Jahren begonnen hat. Mit etwas Fantasie kann man die PC-basierte Automatisierung als Zwischenschritt zur Digital Factory betrachten.

Lange Zeit galt das zuverlässige Steuern von industriellen Prozessen als Hauptaufgabe der Automatisierung. Um intelligenter produzieren zu können, gewinnt neben dem Aspekt des Steuerns der durchgängige Informationsfluss stark an Bedeutung. Darauf basierende Anwendungen und Logiken können wiederum helfen, Ressourcen zu sparen, effektiver zu werden und flexibler zu produzieren.

Auch wenn sich die Smart-Factory-Technologie noch in Entwicklung befindet, lassen sich schon heute die Vorteile intelligenter Fertigungsverfahren nutzen. Nachfolgend erfahren Sie mehr über die Herausforderungen und Chancen der industriellen Automatisierung auf dem Weg zur Smart Factory.

Herausforderungen und Chancen der Smart Factory

Folgende Hürden gilt es auf dem Weg zur intelligenten Fertigung zu überwinden:

• Große Datenmengen: Die in einer Smart Factory miteinander vernetzten IoT-Geräte erfassen kontinuierlich die Daten des Fertigungsprozesses. Ohne die richtigen Analysetools sind diese Daten jedoch nutzlos. Hinzu kommt, dass die Anzahl der vernetzten Geräte, die zur Datenerfassung erforderlich sind, ein potenzielles Sicherheitsrisiko darstellt, da damit die Angriffsfläche im Netzwerk wächst. Die Wahl der richtigen Softwareplattform für die industrielle Automatisierung hat daher oberste Priorität.

• Veraltete Fertigungsstraßen: Komplexe Maschinen sind teuer, werden aber dennoch nur selten ersetzt. Oft müssen veraltete Anlagen aber ausgemustert werden, um Platz für moderne Smart-Factory-Technologie zu schaffen. Eine Alternative bietet die Umrüstung mittels hardwareunabhängiger Smart-Factory-Software.

• Systemkomplexität: Durch Vernetzung wird Ihr System flexibler. Entscheidend ist dabei, dass alle Elemente, auch jeder noch so kleine Sensor, perfekt ineinandergreifen. Eine regelmäßige Kontrolle kann andernfalls viel Zeit und Ressourcen kosten.

Trotz alledem überwiegen die Vorteile der Smart Factory ganz eindeutig den Aufwand, der mit den großen Datenmengen und vielen vernetzten Komponenten verbunden ist. Mit Smart-Factory-Technologie können Sie:

• Kosten senken: Durch Optimierung Ihrer Prozesse und Ihres Datenmanagements können Sie Ihre Ressourcen effizienter einsetzen und dadurch Betriebskosten sparen.

• Effizienz steigern: Die Auswertung der Daten Ihrer Smart Factory kann Ihnen helfen, leistungsschwache Komponenten zu ermitteln und zu optimieren. Eine Smart Factory passt sich der Nachfrage an und ermöglicht eine bessere Kapazitätsplanung, wodurch Ausfallzeiten minimiert werden und die Produktivität steigt.

• Produktqualität verbessern: In einer Smart Factory werden Produkte kontinuierlich auf Mängel überprüft. Außerdem lassen sich wichtige Trends ermitteln, um Anpassungen für höhere Erträge und bessere Kundenzufriedenheitswerte vorzunehmen.

• Produktionsausfälle minimieren: Mit Smart-Factory-Technologie können Sie die Leistung Ihrer Maschinen rund um die Uhr überwachen. Mit diesen Erkenntnissen können Sie vorausschauende Wartung an Ihren Geräten durchführen, um Ausfälle zu verhindern, bevor diese auftreten.

Die folgenden Schritte unterstützen Sie auf dem Weg zur Smart Factory.

1. Menschen zusammenbringen: Eine der größten aktuellen Herausforderungen der Smart Factory ist keine technologische, sondern eine organisatorische. Angesichts der Konvergenz von IT und OT ist es wichtig, die Menschen, die die Geschäftsziele festlegen mit jenen an einen Tisch zu bringen, die wissen, was technologisch machbar ist. Dazu sind interdisziplinäre Teams mit Vertretern aus Produktion (inkl. Automatisierung und Operational Technology), IT, Marketing und Vertrieb sowie Supply Chain Management gefragt.
    
2. Eine gemeinsame Sprache finden: Internet of Things, cyberphysische Systeme, SPSen, Informationsflüsse, Geschäftsprozesse, Total-Cost-of-Ownership, Return-on-Investment, Investitionszyklen... Die Gefahr besteht, sich schon in babylonischer Sprachverwirrung zu verlieren, bevor die Diskussion überhaupt begonnen hat. Konzentrieren Sie sich deshalb auf die tatsächlichen Probleme und wandeln Sie den Technologie- und Geschäftsjargon in gemeinsame, umsetzbare Ziele um.
    
3. Geschäftsziele definieren: Technologiebegeisterte Menschen tendieren dazu, Ideen aus Sicht der technologischen Machbarkeit zu bewerten. Wird Technologie als Mittel genutzt, um den Zweck des Unternehmens besser zu erfüllen, sollten die Geschäftsziele im Mittelpunkt stehen. Diese und ähnliche Fragestellungen helfen bei deren Definition: Können wir zusätzliche Kundengruppen gewinnen, wenn wir flexibler produzieren? Welche Kosten (für Energie, Rohstoffe etc.) stellen ein Risiko für unser Geschäftsmodell dar? Was müsste unsere Produktion leisten, um unsere Kunden noch zufriedener und loyaler zu machen? Wie können wir uns zukünftig vom Wettbewerb abheben?
    
4. Idealzustand bestimmen: Wenn das Geschäftsziel klar ist, können Sie auf dieser Grundlage den Idealzustand Ihres Unternehmens bestimmen: Eine autonome Fabrik? Produktindividualisierung auf Losgröße Eins? Kürzere Zyklen von der Produktentwicklung bis zur Auslieferung?
    
5. Kosten-Nutzen-Rechnung und Investitionsplan erstellen: Ausgehend von den Geschäftszielen sollten Unternehmen auch abschätzen, welchen zusätzlichen Gewinn sie erwarten können. Dadurch lässt sich unter Berücksichtigung des Risikos auch ermitteln, wie viel investiert werden muss, um dem Idealzustand näher zu kommen.
    
6. Technologien auf Kosten und Nutzen abstimmen: Sobald Sie wissen, wo die Reise hingehen soll, was Sie dafür brauchen und wie viel Sie dafür investieren müssen, lässt sich bestimmen, wie Sie Ihren Idealzustand mit der heute verfügbaren Technologie erreichen. Sind die Schritte 1 bis 5 erledigt, stellen sich oft schon die ersten positiven Ergebnisse ein. Auch wird dann klar, welche Technologien an welcher Stelle noch fehlen, um die nächsten Schritte anzugehen.
    
7. Umsetzung und kontinuierliche Verbesserung anstoßen: Schließlich ist die Zeit reif, Ihren Plan in die Tat umzusetzen. Viele Unternehmen starten mit einem Pilotprojekt, um die Anlagen, die Software und die organisatorische Abstimmung zu testen. Sobald diese Projektphase erste Ergebnisse liefert, können Sie Ihren Smart-Factory-Plan ausweiten. Industriesoftware wie zenon kann sich dabei individuell dem Tempo Ihres Unternehmens anpassen. In der Zwischenzeit heißt es, kontinuierlich die Umsetzung und Integration der vorherigen Schritte zu überwachen und Verbesserungsmaßnahmen für die Zukunft zu planen.

Die Softwareplattform zenon von COPA-DATA hilft Fertigungsunternehmen, von den Vorteilen der Smart-Factory-Technologie zu profitieren. zenon verfügt über zwei Kernelemente: dem zenon Engineering Studio, mit dem Systemintegratoren Projekte entwickeln, und die zenon Service Engine mit grafischen und benutzerdefinierbaren Oberflächen zur Steuerung und Koordinierung der Projekte.

Mit zenon als Smart-Factory-Software profitieren Sie von Flexibilität, Skalierbarkeit, Situationsbewusstsein und optimaler Sicherheit, einschließlich rollenbasierter Benutzerverwaltung und Netzwerkverschlüsselung. COPA-DATA entwickelt intern Assistenten und Tools, mit denen die Bedienung noch schneller und einfacher wird. Als hardwareunabhängiger Softwareanbieter lässt sich zenon problemlos mit verschiedenen bestehenden Anlagen kombinieren.

Einige Branchen, in denen zenon zur Datenerfassung und Prozessautomatisierung zum Einsatz kommt:

• Lebensmittelindustrie
• Pharmaindustrie
• Automobilindustrie
• Energie und Infrastruktur
• Allgemeine Industrieautomation

Erfahren Sie mehr über die Lösungen von COPA-DATA

Die Integration von zenon in Ihre Fertigungsabläufe kann Ihnen helfen, Ihre Geschäftsziele rund um Effizienz, Produktqualität und mehr zu erreichen. Neben Software bietet COPA-DATA auch speziell auf Ihre Branche, Ihren Anwendungsfall und Ihren Kenntnisstand zugeschnittene Schulungen und Support-Leistungen. Wenn Sie mehr über unsere Smart-Factory-Lösungen erfahren möchten, nehmen Sie noch heute Kontakt zu uns auf.