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Automatisierte Prozesse für die Smart Factory

Der Transformationsprozess zum intelligenten Unternehmen benötigt einen ganzheitlichen IT-Ansatz. Dabei ist eine direkte Kommunikation zwischen Maschinen und Steuerungen sowie mit dem führenden ERP-System eine Grundvoraussetzung.

Unterhaching, 12. August 2022 -Eine direkte und automatisierte Kommunikation zwischen Shopfloor und SAP ist eine der aktuellen Anforderungen im industriellen Umfeld, speziell im produzierenden Bereich. Systeme, Maschinen und Devices können so autark mit dem führenden ERP-System in Echtzeit „sprechen“. Somit profitieren Unternehmen von Prozessautomatisierung, Effizienzsteigerung durch Fehlervermeidung sowie Echtzeitverfügbarkeit von Produktionsdaten. Im Ergebnis werden Abläufe erheblich schneller und transaktionssicher. Basis hierfür ist eine Industrie-4.0- Plattform, die diese Kommunikation reibungslos ermöglicht. Auf Basis einer modularen Softwarearchitektur lassen sich Drittsysteme problemlos anbinden, integrieren und schnell implementieren.

Kritische Produktionsanlagen immer live im Blick
Eine App auf dem Smartphone oder Tablet-PC des verantwortlichen Produktionsleiters ermöglicht eine Echtzeitüberwachung von Maschinen und visualisiert grafisch deren Live-Zustand. Bei Eintritt von vordefinierten Ereignissen meldet die App automatisch und stößt selbständig „definierte Events“ an. Dies kann zum Beispiel eine SAP-Meldung oder eine E-Mail-Benachrichtigung an den Fertigungsleiter, beziehungsweise Werker sein oder auch zum Maschinenstopp führen. Auch können die jeweiligen Störgründe bei Maschinenstillständen dokumentiert und erfasst werden. Dazu werden im Vorfeld pro Maschine oder Maschinengruppe mögliche Störgründe definiert und festgelegt oder aus dem führenden ERP-System gezogen. Dabei sorgt der Einsatz von Apps nicht nur für eine papierlose Bearbeitung des gesamten Prozesses, sondern auch für eine lückenlose Datendokumentation im SAP. Außerdem visualisiert und überwacht die App neben Maschinendaten wie Produktionszeiten und Stillständen auch Prozessdaten, Energiedaten und Produktionsdaten automatisch. Alle relevanten Daten können in Echtzeit gemeldet, gebucht und verarbeitet werden. Instandhaltungsaufträge werden automatisch vom System angelegt und aus dem SAP heraus an die jeweils Verantwortlichen geschickt.

Die Industrie-4.0-Plattform Membrain-IoT kann als Herzstück für eine solche digitale Fabrik dienen und digitalisiert Abläufe und Prozesse im Shopfloor. Als Datendrehscheibe übernimmt sie die gesamte Kommunikation bidirektional zwischen ERP-Systemen, mobilen Geräten und Maschinen sowie die Anbindung an verschiedenste Cloud-Lösungen. So lassen sich beispielsweise Komponenten wie Fördertechnik, Waagen, Drucker, Ampeln einfach integrieren und relevante Informationen können direkt in das SAP gebucht und verarbeitet werden.

„Wir sind die Hüter des digitalen Kerns“

Die Dezentralität gilt bei Phoenix Contact als wesentlicher Faktor für den Erfolg des Unternehmens. Im Zuge der Digitalisierung arbeiten die Verantwortlichen allerdings daran, einen zentralen digitalen Kern aufzubauen, an den sich Niederlassungen und Produktion rund um den Globus andocken werden. Ist das ein Widerspruch? Wir trafen Dr. Alexander Grübel, Director Digital Processes & Solutions, Phoenix Contact, und Marinho Reineking, Director Corporate Facility Management, Phoenix Contact, zum Gespräch über einen zentralen digitalen Kern für eine dezentral aufgestellte Organisation.

S@PPORT: Welche Anforderungen haben Sie an Ihre IoT-Plattform?

Alexander Grübel: Phoenix Contact ist von Dezentralität geprägt. Das ist die Grundlage, von der aus alle unsere Überlegungen starten. In diesem Zusammenhang diskutieren wir eine Reihe von technischen und organisatorischen Aufgaben, die auch deshalb einen hohen Stellenwert erhalten, weil wir hier nur mit dezentralen Ansätzen weiterkommen. Wenn wir über die Anforderungen an unsere IoT-Plattform reden, sind wir schnell beim Thema Skalierbarkeit. Wir suchen Lösungen für die Datenkonsistenz und diskutieren über die entsprechenden Analytics-Verfahren sowie die Visualisierungsmöglichkeiten. Auch die IT-Security erhält eine neue sehr hohe Wertigkeit. Wenn wir an die Businessanforderungen denken, dann sprechen wir nicht mehr über Supply Chains, sondern von Supply Networks. Wir sind stolz darauf, dass Phoenix Contact eine sehr hohe Wertschöpfungstiefe hat und wir möchten über diese Netzwerke und die gesammelten Daten zu neuen Aussagen über die Steuerungsmöglichkeiten von Produktion, Logistik und der gesamten Organisation kommen.

S@PPORT: Welches sind Ihre spezifischen Anforderungen an die IoT-Funktionen?

Grübel: Für das Wertschöpfungsumfeld ist die Strecke zwischen ERP und MES entscheidend. Das MES bekommt die Daten wiederum von der Maschinenebene und hier sind auch die Smart Applications im Einsatz, die wir aufgrund unserer eigenen, spezifischen Anforderungen etwa für die Instandhaltung oder beispielsweise zur Messung und Minderung der Energieverbräuche programmieren. Wir haben erste Standards, wie wir mit Daten umgehen und mit welchen Analytic-Tools wir sie auswerten. Aus dem Zusammenspiel all dieser Funktionen ergibt sich zukünftig die für Phoenix Contact spezifische IoT-Plattform.

S@PPORT: Wie sieht Ihre Strategie hinter dieser Plattform aus?

Marinho Reineking: Die Anwender sollen jederzeit und an jedem Ort ihre Informationen aus den richtigen Quellen und im richtigen Kontext erhalten. Damit der Anwender seine Arbeit und seine Aufgaben erledigen kann, interessiert es ihn überhaupt nicht, woher eine Information kommt. Für ihn ist entscheidend, dass sie on demand da ist. Und zwar in seinem System, auf dem Gerät mit dem er arbeitet – das kann der Arbeitsplatz-Desktop mit dem Zugang in das ERP sein, das mobile Gerät mit den Aufträgen für Wartung und Instandhaltung oder auch das Dashboard einer Produktionssteuerung.

Grübel: Um dies umzusetzen, geht es in den nächsten Jahren darum, den digitalen Kern zu formen. Aus unserer Zentralfunktion heraus verstehen wir uns als die „Hüter des digitalen Kerns“. Der umfasst alle Prozesse, Daten, Schnittstellen und IT-Systeme, die trotz unserer dezentralen Ausrichtung einheitlich sein müssen, um das Unternehmen zu steuern.
Aber es wird auch lokale Standards und Prozesse geben, die wiederum auf diesem Kern aufbauen. Denn die Dezentralität ist unser Erfolgsfaktor, damit fördern wir das Unternehmertum in unseren Geschäftsbereichen.

Reineking: Der große Vorteil der IoT-Komponenten ist es, dass wir Daten in Echtzeit sofort anzeigbar machen. In der Vergangenheit mussten die Anwender nach ihren Informationen suchen – Energieverbräuche oder Verschleiß in den Leitsystemen, Montageanleitungen in Papierarchiven, Ersatzteile in Katalogen, Produktionszahlen auf Zetteln und Papierlisten. Die IoT-Netzwerkfähigkeit erlaubt uns, alle diese Informationen auf einem mobilen Device oder in einem Dashboard anzuzeigen. Wir sprechen über Echtzeitdaten, auf die sich die Mitarbeiter zu einhundert Prozent verlassen können.

Grundlagen der IT-Systeme werden modernisiert

S@PPORT: Wer oder was sind die Treiber der Digitalisierung gewesen? War das die IT-Abteilung mit Digitalisierungstechniken oder kamen die Anfragen eher aus der Organisation und aus den Businessanforderungen?

Grübel: Ich möchte das gar nicht so differenzieren. Phoenix Contact ist in den letzten Jahren stark gewachsen. Aus diesem Wachstum heraus haben wir erkannt, dass das Unternehmen neue, digitale Lösungen benötigt. Die Grundlage unserer heutigen IT-Systeme wurde um das Jahr 2005 gelegt. Sie können sich sicher noch erinnern, welche Funktionen damals ein Nokia-3210-Handy hatte, und es mit einem heutigen Smartphone vergleichen. Einen ähnlichen technologischen Sprung werden wir hier auch vollziehen. Das ist auch notwendig: Damals hatten wir weniger als eine Milliarde Umsatz, heute haben wir zweieinhalb Milliarden.
Dies ist ein Grund, warum unser digitaler Anzug aus allen Nähten platzt. Wir reden nicht mehr über Wertschöpfungsketten, sondern über Wertschöpfungsnetzwerke. Wir möchten Rückschlüsse aus unseren Daten ziehen, ohne ein Team von hochbezahlten Datenanalysten damit zu beschäftigen, aus unterschiedlichsten Systemen Informationen zusammenzutragen – wir werden den Kollegen in Echtzeit automatisierte Datenanalysen anzeigen.

S@PPORT: Könnte Ihr Unternehmen ohne die digitale Transformation in der bisherigen Weise weiter wachsen?

Reineking: In der Instandhaltung und der Liegenschaftsverwaltung ist die Digitalisierung inzwischen die Grundlage für unser Geschäftsmodell. Wenn wir die digitalen Möglichkeiten nicht nutzen würden, könnten wir nicht mehr effektiv, finanzierbar und wirtschaftlich arbeiten.
Der große Vorteil entsteht, wenn wir den digitalen Kern, die IoT-Plattform und alle ihre Komponenten nutzen. Also die MES-Information, die Auftragsinformation und Arbeitsplanung, die Gebäudeinformation, Maschineninformation – wir haben einen umfassenden Datenpool an der Hand, aus dem heraus wir unsere Leistungen rund um den Service und Support anbieten.

S@PPORT: Wenn Sie die alte Welt und die neuen IoT-Netzwerke vergleichen, welche Unterschiede sehen Sie, wie profitieren Ihre Kollegen von den akkuraten Daten?

Reineking: Die gesamte Organisation wird transparenter, die Daten werden mobil und damit wächst das Know-how der Mitarbeiter und deren Verständnis für die Prozesse. Früher hatten die Kollegen ihre Mappe mit den technischen Unterlagen neben der Maschine liegen und diese Informationen blieben häufig über Jahre gleich. Heute sammeln wir täglich Daten, verarbeiten sie, machen sie sichtbar, stellen sie in einen Kontext zu anderen Maschinen und Anlagen. Der Inhalt der digitalen Mappen an den Maschinen ändert sich also parallel mit der Nutzung der Anlagen und ist immer auf dem allerneusten Stand. Die Servicetechniker können jetzt bei der Arbeit an den Anlagen alle Informationen digital abrufen – von alten Prüfunterlagen, über die Gefährdungsbeurteilungen bis zum aktuellen Energieverbrauch – und diese Informationen in ihre Arbeitsprozesse einbinden und bei der Wartung oder Reparatur berücksichtigen.

Vorteile der Digitalisierung in der Pandemie

S@PPORT: Wie verändern sich die Prozesse durch diese digitale Unterstützung?

Reineking: Daten sind unabhängig von den Personen oder von Orten recherchierbar. Wenn ein Mitarbeiter seine Unterlagen abgelegt hat, kann jeder Kollege in diese Daten schauen. In der Corona-Zeit war das Gold wert. Wenn die Kollegen in der Produktion im Schichtbetrieb arbeiteten, durften sie sich beim Schichtwechsel nicht begegnen. Das heißt, anders als früher hatten sie nie persönlichen Kontakt. Mit der digitalen Lösung haben sie ihre Arbeit dokumentiert, ihre Arbeitsergebnisse für die nächste Schicht festgehalten und die Arbeits- und Auftragspläne digital übergeben.

Grübel: Und es ist auch ein kaufmännisches Thema. Natürlich wurden bisher die Betriebskosten gemeinsam mit den Tätigkeiten und den Produktionszahlen der Maschine im ERP-System verarbeitet. Aber mit der digitalen Lösung erfassen wir sämtliche Daten besser, genauer und schneller und stellen sie alle in einen logischen Zusammenhang. Das hat direkte Auswirkungen auf das Betriebsergebnis.

S@PPORT: Dann ist es natürlich wichtig, für bestimmte Prozesse wie Instandhaltung oder Maschinensteuerung die gleiche Software rund um die Erde einzusetzen und für identische oder ähnliche Prozesse zu nutzen?

Reineking: Wenn der digitale Kern mit dem SAP-ERP für alle Standorte und Produktionen gleich ist, dann geht das.

S@PPORT: Gibt es dann aus der Zentrale bestimmte detaillierte Vorgaben an die Mitarbeiter der Standorte rund um den Globus?

Reineking: Es gibt tatsächlich Themen, die für uns international so wichtig sind, dass wir sagen, wir machen das überall gleich. Beispielweise wollen wir rund um die Erde unsere Liegenschaften mit dem gleichen Gebäudeautomatisierungssystem ausstatten und betreiben. Ziel der Vernetzung ist es, alle Gebäude weltweit zentral zu steuern und die Daten zentral zu sammeln und auszuwerten. Wenn aber jemand einen Reinigungsroboter für eine Produktionshalle programmieren möchte, kann er das gerne machen. Aber das ist sicher kein internationales Thema.

Grübel: Es gibt Technologien und Prozesse, die eine gewisse Größenordnung und einen langfristigen Charakter haben, weil sie unser Unternehmen auf die nächsten Jahre ausrichten. Hier brauchen wir vernünftige standardisierte Lösungen.

Mustererkennung und KI

S@PPORT: Wir haben ja schon über Analytics, Datenqualität und Datenauswertung gesprochen. Gehört für Sie künstliche Intelligenz und Mustererkennung zu den Technologien, die in der Zukunft Ihre Prozesse mit steuern?

Grübel: Wir schauen uns die unterschiedlichsten Bereiche der künstlichen Intelligenz an und analysieren den Nutzen dieser Technologie. Aufgaben für die künstliche Intelligenz sehen wir zum Beispiel in den Supply Networks und in den Logistiknetzwerken, hier kann sie Störungen entdecken und Handlungsoptionen aufzeigen. Andere unserer Überlegungen gehen in Richtung Maschinendatenerfassung und die automatisierte Suche nach Anomalien. Die Frage ist natürlich, wie weit die Technologie vorangeschritten ist und was sie uns bringt. Zum jetzigen Zeitpunkt ist es vor allem wichtig, immer wieder über den Tellerrand zu schauen und am Ball zu bleiben. Für einen großen Nutzen in der Fläche müssen wahrscheinlich andere und neue Enabler da sein, damit wir künstliche Intelligenz über das Unternehmen ausrollen.