Pressemitteilung

Retrofitting im Mittelstand – Sensorik für Brownfield-Anlagen

In einem klassischen Retrofitting-Projekt hat die mittelständische MÖLLE GmbH einen Sensor inklusive Edge Device an eine Brownfield-Anlage implementiert. Foto: Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern

  • Projektbegleitung des Kompetenzzentrums Kaiserslautern mit MÖLLE GmbH
  • Retrofitting als klassisches Beispiel für Digitalisierung im Mittelstand

Kaiserslautern // 20. März 2018 – Wie kann eine existierende Produktionsanlage digitalisiert werden? Dies ist eine zentrale Frage zur vertikalen Integration, die sich viele produzierende Unternehmen beim Nachrüsten (Retrofitting) ihrer bestehenden Anlagen stellen. Verschiedene Sensoren und Edge Devices kommen dabei zum Einsatz: Technisch unterschiedlich aufgebaut, ist ihre Aufgabe jedoch dieselbe: sie sammeln Zustandsdaten der Produktionsmaschinen. Durch die smarte Datenauswertung können im Sinne des Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage gezogen werden und beispielsweise eine Prozessoptimierung erfolgen.

Beispiel: Retrofitting bei der mittelständischen MÖLLE GmbH aus Kastellaun

Ein Beispiel für den Einsatz von Sensoren und Edge Devices im Mittelstand bildet die Stanzanlage der MÖLLE GmbH im Hunsrück. Der Geschäftsführer von MÖLLE, Klaus Eckert, betont die Wichtigkeit von Digitalisierung im Mittelstand: „Zusätzlich zu entsprechender Berücksichtigung bei Neuinvestitionen sind die Nachrüstmöglichkeiten bestehender Produktionsanlagen mit entsprechenden Sensoren sowie Steuerungen bedeutend für uns und KMUs generell. Somit trägt “Industrie 4.0” zum Bestand im Wettbewerb und der Wirtschaftlichkeit des eigenen Unternehmens bei. Nur wenn man mit der Zeit geht und auf dem aktuellen Stand der Technik bleibt, ist man für den Wandel am Markt gerüstet.“

In einem klassischen Retrofitting-Projekt hat der Hersteller von konstruktiven Innenverpackungen einen Sensor inklusive Edge Device an eine Brownfield-Anlage implementiert. Die Bestandsanlage, um die es sich bei MÖLLE handelt, ist eine Stanzmaschine, die aus kilometerlangen Vollpappe-Rollen die Längs- und Querstege für die Innenverpackungen herausstanzt. Im Detail misst nun ein hydraulischer Drucksensor den Restrollenverbrauch an dieser Maschine. Durch die Druckwerte wird das Gewicht der Papierrolle kontinuierlich überprüft und so rechtzeitig erkannt, wann die Papierrolle aufgebraucht ist. Neben der Kontrolle des Ressourcenverbrauchs, werden dadurch die Prozesse insgesamt effizienter gestaltet, z.B. durch ein frühes Informieren der Lagerlogistik.

„Der große Mehrwert für uns ist, dass wir durch das Nachrüsten die alte Maschine weiterhin quasi unverändert nutzen können. Die Ausstattung mit digitaler Technologie ist nicht nur kostengünstiger als die Umrüstung auf eine digitale Steuerung oder gar eine neue Maschine zu kaufen. Sie bringt in der durchgeführten Art auch den großen Vorteil, dass ohne Eingriff in die bestehende Steuerung der Maschine gearbeitet werden kann, also weder Sicherheits- noch Bedienfunktionen betroffen sind. Somit können wir jetzt digitale Daten aus der zuvor analogen Maschine ziehen, die zur Prozessoptimierung eingesetzt werden“, erläutert Volker Westermayer, Projektleiter des Digitalisierungsprojekts bei MÖLLE.

Ziel des Projekts ist es, anhand einer Beispielmaschine die Vernetzung der Maschine mit dem vorhandenen ERP-System (Enterprise Resource Planning) zu realisieren. Die ERP-Experten von MÖLLE haben die Schnittstelle von Gateway zu ERP-System programmiert, um die Datenübertragung zu ermöglichen. Das Edge Device dient dazu, die anfallenden analogen Daten der Sensorik in ein digitales und ERP-kompatibles Format umzuwandeln. Durch die Netzwerkschnittstelle des Edge Devices können die Daten dann über WLAN ins ERP übertragen werden.

Unterstützt wird MÖLLE dabei vom Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern. Das Projekt ist eins von fünf Projektbegleitungen, bei denen KMUs jeweils einen Zeitraum von sechs Monaten bei der Umsetzung eines Digitalisierungsprojekts unterstützt werden und dadurch zum Leuchtturm für die Region werden. „Das Retrofitting-Projekt bei MÖLLE ist ein ausgesprochen gutes Beispiel für Digitalisierung im Mittelstand. Viele kleine und mittlere Unternehmen stehen vor der gleichen Herausforderung und fragen sich, wie sie ihre Bestandsanlagen digitalisieren können. Die Erfahrungen von MÖLLE helfen so wiederum anderen KMUs bei der Verwirklichung ihrer Digitalisierungsideen“, erklärt Max Birtel, Projektkoordinator Unterstützung & Umsetzung im Kompetenzzentrum Kaiserslautern. Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern gehört zu Mittelstand-Digital. Mit Mittelstand-Digital unterstützt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie die Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen und dem Handwerk.

Vorteile durch den Einsatz von Edge Devices

Für die Anwender von Edge Devices ergeben sich folgenden Vorteile:

  • Ermöglichung von Informationsaustausch mit IT-Systemen
  • Ermöglichung neuer Datenaufnahme ohne Eingriff in die Maschinensteuerung
  • Informationsvorverarbeitung für Datenanalyse (Data Analytics) und vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance)
  • Durchführung von Analyse und Optimierung von Produktionsprozessen, direkt an den Maschinen

Für den Hersteller von Edge Devices sind folgende Vorteile erkannt:

  • Nutzung als Hardware für gemeinsame Schnittstellen und Informationsmodelle (Konzept der Verwaltungsschale)
  • Zugang zu aggregierten Anwenderdaten für F&E-Abteilung ohne Sicherheitsrisiken beim Anwender

Hintergrund – Fachbegriffe einfach erklärt: Vertikale Integration & Edge Devices

Die vertikale Integration oder Digitalisierung von bestehenden Produktionsanlagen (Brownfield) wird durch das Nachrüsten mit Edge Devices einfach ermöglicht. Die ohnehin vorhandenen Daten innerhalb der Steuerungen und Module werden von angebrachten Sensoren ausgelesen, über smarte Konnektoren (Edge Devices) gesammelt, in strukturierte Kommunikationswege gelenkt und in IoT-Plattformen oder Clouds zusammengeführt. Die vertikale Integration bezeichnet dabei den Vorgang, bei dem Maschinenzustandsdaten von der untersten Sensorebene bis in die Cloud-basierte Umgebung transportiert und integriert werden (Condition Monitoring). Die somit erreichte Verfügbarkeit von einer Vielzahl von Maschinendaten erlaubt es, Informationen herauszuziehen, diese auszuwerten (Data Analytics) und Aussagen über Maschinenzustände zu treffen (Predictive Maintenance), was in der Vergangenheit nicht ohne Eingriff in die Steuerungsebene von Maschinen unter großem Aufwand und Risiko möglich war. Kurz gesagt bezeichnet die vertikale Integration den „Einblick“ in eine Maschine auf Datenebene. Durch die Daten können Rückschlüsse über Zustand und Performanz bestehender Maschinen, Module und Anlagen gezogen werden, was sich letztendlich auf Kennwerte wie Produktqualität, Produktivität oder Kosteneffizient positiv auswirkt.

 
Ein Blick in die Produktion der MÖLLE GmbH aus Kastellaun. Das mittelständische Unternehmen stellt konstruktive Innenverpackungen her. Fotos: Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern / A. Sell

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