Die virtuelle Fabrik von müller+krahmer – effektive und kostengünstige Digitalisierung live

Industrie 4.0, das Internet of Things (IoT) und Digitalisierung sind in aller Munde. Begriffe wie smart factory, digitaler Zwilling, augmented reality oder big data stehen im Raum und signalisieren gewaltige Umbrüche – und natürlich komplexe und teure Maßnahmen.

Doch vor Industrie 4.0, sprich der Vernetzung von Systemen, kommt Industrie 3.0, die konsequente Computerisierung des Unternehmens. Hier mag man einwenden, daß der Einsatz von PCs und computergesteuerten Maschinen an nahezu jedem Arbeitsplatz heute schon Stand der Technik ist. Unsere Erfahrung bei müller+krahmer ist oft eine andere: ein Computer nützt der Digitalisierung nichts, wenn er nur als modernere Variante der Schreibmaschine genutzt wird. Vielmehr kommt es darauf an, daß die auf dem Rechner vorhandenen Daten automatisiert verarbeitbar sind. Wir sind überzeugt, daß hier das größte Hemmnis, aber auch das größte Potential für die Digitalisierung liegt. Viele Firmen benötigen deshalb gar nicht die ganz großen Lösungen, um mit Digitalisierung Produktivitätssteigerungen zu erzielen. Oft wird ein erheblicher Effekt schon durch simple Maßnahmen erreicht – Verzicht auf Papierformulare, maschinenlesbare Datenformate, Ersatz von selbstgestrickten Tabellenkalkulations-Auswertungen durch optimierte Anwendungen für technische Datenanalyse, die große Datenmengen schnell verarbeiten können.

Ein weiterer Ansatz der Digitalisierung mit großem Potential bei vergleichsweise geringem Aufwand ist die Nachrüstung vorhandener Anlagen. In Werkhallen und Versuchslabors werden landauf, landab historisch gewachsene Systeme betrieben, in denen Komponenten verbaut sind, die nie für eine Vernetzung vorgesehen waren und in denen Programme laufen, die nicht miteinander kommunizieren können. Ein Ersatz dieser Anlagen verbietet sich oft schon aus Kostengründen. Dieser ist aber auch nicht notwendig, wenn geschickt und ohne aufwendige Anpassung von Hard- und Software Sensoren und Schnittstellen hinzugefügt werden, die die gewünschte Konnektivität sicherstellen
Fachzeitschriften und Internet sind voll von Konzepten und Whitepapers, viele Fragen potentieller Anwender hinsichtlich der konkreten Umsetzung ihrer Aufgaben bleiben aber unbeantwortet. Deshalb haben wir bei müller+krahmer in unserer virtuellen Fabrik typische Digitalisierungslösungen aus unserer täglichen Arbeit zusammengefaßt. Unter https://www.mueller-krahmer.de/iiot sind rund um die Uhr webbasierte Visualisierungen erreichbar, denen reale Datenerfassung, Datenhaltung und Datenanalyse zugrunde liegen. Mittels standardisierter Kommunikationsprotokolle, wie MQTT, OPC UA und SQL werden Daten zwischen Feldgeräten, einem virtuellen Server und Cloud-basierten Datenspeichern ausgetauscht. Als edge node, also Schnittstelle zum Prozeß und Plattform zur Vorverarbeitung von Daten, dienen PC, raspberryPi, SPS mit integrierter IoT-Schnittstelle oder embedded controller. Erstellt werden die Lösungen mit Produkten von National Instruments, wie LabVIEW, LabVIEW NXG Web Module, DIAdem und SystemLink sowie mit Open-Source-Software wie Python und MySQL.

Aktuell werden neun Anwendungsbeispiele gezeigt. So demonstriert das Monitoring einer kombinierten Heizungs- und Solarthermie-Anlage ein Retrofit, also die Nachrüstung einer vorhandenen Anlage, durch Einbau externer Sensoren – ganz ohne Eingriff in die Bestandsanlage und den damit verbundenen Verlust der Gewährleistung. Und belegt gleichzeitig eindrucksvoll den Nutzen einer solchen Lösung: dank der verfügbaren Langzeitdaten konnten die Einstellungen der Heizung optimiert und die Heizkosten auf ein Drittel des Ausgangswerts gesenkt werden. Ein ganz anderer Ansatz zum Thema Retrofit findet sich unter dem Stichwort End-of-Line-Prüfung, wo nachträglich ein bestehendes digitales Prüfsystem mit einer webbasierten Oberfläche für den Fernzugriff versehen wurde.
Weitere Beispiele thematisieren automatisierte Datenanalyse, Datenrecherche mit und ohne Datenbank oder einfache Möglichkeiten zur Datenerfassung und -visualisierung an unterschiedlichen Systemen, die jeweils die Kenntnis des jeweiligen Prozesses verbessern. Jedes Beispiel enthält eine graphische Darstellung des Systemaufbaus aus Hard- und Software, das dem Besucher den jeweiligen Lösungsansatz verdeutlicht.

Die virtuelle Fabrik von müller+krahmer wurde bewußt ohne Verwendung komplexer, unübersichtlicher und teurer Cloud-Plattformen der großen Anbieter aufgebaut. Die dargestellten Lösungen können alternativ in einer Private Cloud (also z.B. im Intranet) oder einer Public Cloud (unter Nutzung von Infrastruktur im Internet) verwendet werden – und zwar ohne grundlegenden Umbau. Die Beispielanwendungen sind ebenso für die Bedürfnisse kleiner und mittelständischer Unternehmen geeignet wie für die zahllosen „kleinen“ Digitalisierungsaufgaben in Großunternehmen. Denn auch dort geht es beileibe nicht immer darum, ganze Produktionsanlagen und Werkhallen zu vernetzen. Oft lassen sich auch dort bei überschaubaren Themen in Entwicklung oder Produktion mit moderaten Maßnahmen erhebliche Effekte erzielen.