Serie EC Austria : Die Fabrik denkt und der Mensch lenkt

Der Unternehmensberater Capgemini schätzt das Marktvolumen für Smart Factories auf 1,5 Billionen US-Dollar bis 2023. Die intelligente Automatisierung industrieller Produktionsabläufe hat enormes Potenzial. Parallel zur Integration digitaler IT-Services gehen Betriebe nun speziell in der Fertigung einen Schritt weiter und bekommen durch Sensoren „Augen und Ohren“. Und das denkende und handelnde „Gehirn“ entsteht durch Echtzeit-Management und Analyse auch großer Datenmengen mittels spezieller Software und Artificial-Intelligence (AI).

Wie praxiskonforme Innovation in Produktionsumgebungen entsteht, zeigt ein Pilotprojekt an der TU Graz, an dem der IT-Dienstleister T-Systems federführend beteiligt ist. Unter dem Titel smartfactory@tugraz haben sich hier Forscher und Industriepartner zusammengefunden und eine reale Umgebung für agile und datensichere Fertigungskonzepte der Zukunft geschaffen.

Primär geht es um die Frage, wie Produktionsdaten für Leistungssteigerungen gewonnen, verarbeitet und in neuen Steuergrößen eingesetzt werden können sowie um flexible und ökonomische Produktionsmethoden auch für kleine Stückzahlen. Zwei rele vante Themen sind zudem Datensicherheit und die Verlässlichkeit computergesteuerter Produktionssysteme.

Hier liefert T-Systems Know-how zum Thema Information Security in Industrie 4.0-Umgebungen mit einem Fokus auf Erkennung und Abwehr von Cyber-Angriffen. Ein weiterer Schwerpunkt ist das Thema Datenmanagement zwischen unterschiedlichsten Systemen und die intelligente Analyse großer Datenmengen in derartigen Produktionsumgebungen. Zielsetzung ist die Schaffung eines integrierten cyber-physikalischen Systems.

„Die Produktionsprozesse in Unternehmen befinden sich in einem tiefgreifenden Wandel. Die Smart Factory an der TU Graz ist ein realitätsnahes Modell, das Innovation fördert und Neuentwicklungen schneller marktreif macht“, sagt Peter Lenz, Managing Director T-Systems Alpine.

Zusätzlicher Treiber für derartige Smart Factories ist der neue Datenturbo 5G, der nun auch vermehrt betriebseigene Campus-Netzwerke entstehen lässt. Für die automatisierte Steuerung von Fertigungsprozessen werden hier ein öffentliches und ein privates Netzwerk zu einer individuellen Infrastruktur für ein Betriebsgelände kombiniert. Ein Beispiel ist das schon länger im Einsatz befindliche Campus-Netzwerk bei Osram.

Gemeinsam mit T-Systems wurde hier eine Smart Factory mit autonomen, mobilen Einheiten im Bereich Produktion und Logistik entwickelt, wo den Werkstücken auch die entsprechenden Qualitäts- und Produktionsdaten mitgegeben werden. „In der intelligenten Fabrik der Zukunft gehen wir über in eine agile, modulare Fertigung. Hier wird alles vernetzt: Manufacturing IT, Lean, Maschinenbau und Produktionskonzepte in einer Organisationseinheit“, erklärt Stefan Fritz, Vice President digitale Fabrik bei Osram.

Die technologische Weiterentwicklung in der industriellen Fertigung verdeutlichen auch Beispiele aus der Qualitätskontrolle von Produkten. Hier können mittlerweile 3D-Kameras und Hochleistungsmikrofone als smarte Sensoren auch feinste Details „sehen“ und „hören“. Die Vernetzung dieser Sensoren erzeugt große Datenmengen, wo dann AI und Big Data eine zentrale Auswertung und variable Nutzungsformen entlang von ganzen Wertschöpfungsketten gewährleisten.

Für Unternehmen sind Smart-Factory-Anwendungen noch eine Herausforderung, sie betreffen zentrale betriebliche Bereiche, wo manche Prozesse noch unzureichend digitalisiert sind. „Wir verstehen uns auch in diesem neuen Markt als Partner und haben dazu etwa ein eigenes Kompetenzzentrum ‚Digitale Fabrik‘ in der Wiener Seestadt Aspern ins Leben gerufen, in enger Kooperation mit der dortigen Pilotfabrik der Technischen Universität Wien“, sagt Jochen Borenich, Mitglied des Vorstands bei Kapsch BusinessCom.

Ein Beispiel für ein Digitalisierungsprojekt zur intelligenten Steuerung von Produktionsprozessen ist auch das Unternehmen Zoerkler Gears. Der burgenländische Familienbetrieb für innovative Antriebssysteme in Luftfahrt und Automobilindustrie beauftragte Kapsch mit der Integration intelligenter Sensorik in der Produktion. Zielsetzung war ein sogenanntes Machine Manufacturing Execution Systems zur Unterstützung von Planung und Steuerung, wo ein digitales Abbild der Produktion die Überwachung der Maschinenparameter in Echtzeit ermöglicht.

Kapsch rüstete die Maschinen mit sensorbasierten IoT-Controllern aus, die auch indirekt in die Steuerungen eingebunden wurden und die Daten in Echt- zeit an das Machine Execution System zur Aufbereitung weiterleiten. Das neue System ermöglicht nun die transparente Erfassung exakter Produktionskennzahlen sowie ein Echtzeitmonitoring der Maschinenzustände und Auslastungen. „Der wichtigste Aspekt bei so einem Projekt ist ein dynamisches Team, das sich mit den Themen Industrie 4.0 und Digitalisierung klar identifizieren kann“, sagt Thomas Kranner, Project Manager bei Zoerkler.

Ein weiteres Beispiel für die Digitalisierung von Fertigungsprozessen ist das Unternehmen BHDT, Hersteller von Hochdruckkomponenten für die chemische Industrie. Bedingt durch einen heterogen gewachsenen Maschinenpark konnten die Daten nicht einheitlich ausgelesen und verarbeitet werden. Um nun ein vergleichbares Bild von den Produktionsabläufen zu erhalten, wurde Kapsch BusinessCom mit einer entsprechenden Lösung beauftragt.

Zuerst wurden alle Maschinen zentral vernetzt und sodann die Daten plattformneutral aufbereitet und visualisiert. Mit dieser Vereinheitlichung wird die Produktion nun kontinuierlich optimiert, und das inkludiert auch hier automatisierte Wartungen für eine höhere Verfügbarkeit der Anlagen. Die ebenso automatisierte Datenverarbeitung ermöglicht zudem lückenlose Qualitätsnach- weise und eine Produktionsplanung in Echtzeit.

„Kapsch ist im Industrieumfeld bekannt für seine breite IKT-Kompetenz und hat rasch verstanden, welche Prozesse optimiert gehören, und eine durchgängige Lösung unterschiedlicher Technologiepartner und Systeme umgesetzt“, so Andreas Weißenbacher von BHDT.