Warum die Betriebsdatenerfassung digitalisieren und automatisieren? — Der Vorsprung durch digitales Wissen

Warum ist eine Betriebs- und Maschinendatenerfassung überhaupt notwendig? Unternehmen, Werke, Produktionslinien, Maschinen oder Anlagen haben eines gemeinsam. Einen positiven Ertrag daraus zu generieren ist nur möglich, wenn ein reibungsloser Betrieb mit einer möglichst hohen Auslastung gewährleistet ist – Stillstand würde mehr oder weniger, jedoch in jedem Fall Geld kosten.

In der Ebene der Unternehmensleitung wird es als selbstverständlich angesehen und natürlich auch durch gesetzliche Vorgaben geregelt, dass beispielsweise eine Buchhaltung erforderlich ist. Auf der Produktionsebene, wohlgemerkt im operativen Bereich vieler Unternehmen, wird oft noch mit einem Mix aus Bauchgefühl, Abschätzung und Erfahrungswerten der Prozess gesteuert. Eine derartige Organisation erfordert Fachkräfte mit viel Fachwissen, Erfahrung und oft übermäßigen Engagement, um plötzlich auftretende Unstimmigkeiten im Prozess in den Griff zu bekommen. Andersrum betrachtet hängt der Erfolg des Betriebes davon ab, wie gut und wie lange diese Fachkräfte mit überdimensionaler Einsatzbereitschaft dem Unternehmen zur Verfügung stehen. Ein Ausfall bedeutet unter Umständen ein Lockdown im gesamten Prozess oder erfordert viel finanziellen Einsatz, um wieder das gewünschte Ergebnis zu erreichen.

Ebenso wichtig ist der Datenaustausch zwischen Unternehmensleitebene und der Produktion. Geschieht dieser auf Basis von Abschätzung und Erfahrungswerten, ist eine detaillierte Auslastungssteuerung und kostenorientierte Planung oder Kalkulation nur schwer durchzuführen. Eine solide Datenbasis für Betriebsdaten liefern aktuelle IST-Daten aus dem Prozess, macht Vorgänge transparent und ermöglicht letztendlich Wissen – digitales Produktionswissen. Und Wissen ist Kapital, dass wiederum sinnvoller eingesetzt werden kann als in die Bewältigung von „provozierten“ Ausfällen.

Was kann mit BDE erreicht werden?

Eine moderne Betriebsdatenerfassung automatisiert mit geeigneten Schnittstellen die Datenerfassung, schließt die Maschinendaten mit ein und verknüpft als konnektive Plattform die Unternehmensleitebene mit der Produktionsebene. Die jederzeit verfügbare Datenbasis basierend auf realen IST-Daten ermöglicht es, Entscheidungen im „Jetzt“ zu treffen und hat eine sehr gute Datenqualität für Analysen oder Zukunftsprognosen. Wo kann in der Prozesskette die Effektivität oder Wirtschaftlichkeit gesteigert werden? Eine Betriebsdatenerfassung macht den Prozessablauf transparent und zeigt die Schwachstellen sofort auf. Anhand der aufgezeichneten Datenwerten können unterschiedlichste Auswertungen in vielschichtigen Bezugsgrößen wie beispielsweise in Zeitskalen oder zu Standorten durchgeführt werden. Das Reporting wie der Schicht-, Tages-, Wochen- oder Monatsreport mit üblichen Kennzahlen zur Leistung, Qualität bis hin zur Gesamtanlageneffektivität bei Prozessketten ist digital und automatisiert.

Solange alles wie am Schnürchen läuft, ist ein Reagieren und umplanen im Prozess nicht unbedingt erforderlich. Das ändert sich sehr schnell, wenn unvorhergesehene Ereignisse wie Maschinenausfälle, Arbeitsmangel oder ein Großauftrag den Prozessablauf belasten. Dann müssen schnell und sicher Entscheidungen getroffen werden. Mit der digitalen Betriebsdatenerfassung sind die tatsächlichen Kennzahlen und die Leistungsfähigkeit der Produktion bestens bekannt. Dort, wo nun etwas kompensiert werden muss, kann zielgerichtet zum Beispiel mit Personaleinsatz dagegen gesteuert werden. Für die Zukunft und Produktion von morgen ist eine automatisierte Betriebsdatenerfassung unbedingt erforderlich. Die Zeiten ändern sich, die Produktion muss mit kleineren Losgrößen umgehen können, Produkte werden individueller und müssen schneller verfügbar sein.

Heute schon reden wir von automatisierten Arbeitsabläufen auch Workflows genannt und von zusammenhängenden Produktionslinien (cyber-physisches Systemen), deren Prozesse sich sogar selbst regeln sollen. Dafür stehen zahlreiche Technologien wie IoT Plattformen, digitale Zwillinge, künstliche Intelligenz und Cloud- Anwendungen zur Verfügung. Diese Technologien benötigen Daten als Basis für ihre Funktion. Für die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine bedarf es der Kollaboration, wie eben die entsprechenden Schnittstellen zur digitalen Datenerfassung.

Wo ist es sinnvoll BDE zu digitalisieren und automatisieren?

Jede Investition und Änderungen in der Organisation müssen eine Verbesserung und entsprechenden Nutzen bringen. Die Investition in eine automatisierte Betriebsdatenerfassung lohnt sich wenn:

• eine Datenaufzeichnung gesetzlich oder normativ vorgeschrieben ist
• unternehmerische Entscheidungen auf tatsächliche Prozessdaten erfolgen soll
• die Planungssicherheit verbessert werden soll
• Betriebsstörungen verringert werden können
• der Wunsch besteht die Produktionsabläufe zu verbessern
• die eingesetzten Betriebsmittel und Hilfsstoffe ressourcenschonend eingesetzt werden sollen
• die Produktivität von Maschinen oder Personal gesteigert werden soll
• die Qualität der Produktion verbessert werden soll
• die Kundenzufriedenheit gesteigert werden kann
• es für das Unternehmen, Controlling, Qualitätsmanagement aus anderen Gründen sinnvoll ist

Hierbei handelt es sich um übliche Anhaltspunkte aus der Praxis. Die Motivation, eine automatisierte Betriebsdatenerfassung einzuführen, kann sehr unterschiedlich sein. Grundsätzlich orientiert man sich daran, wo und in welchen Umfang das Sammeln von Datenwerten und Gewinnen von Informationen den Prozess jetzt oder in Zukunft unterstützen kann.

Wie können moderne Technologien bei der Umsetzung unterstützen?

Der Schritt vom „Ja“ zur Betriebsdatenerfassung wirft gleich die Frage auf: „Wie und mit welchen System soll das umgesetzt werden?“ Moderne BDE Systeme wie digifai control verfolgen einen webbasierten Ansatz. Die Vorteile liegen auf der Hand. Die Anwendung ist ohne großen Installationsaufwand auf jedem internetfähigen Endgerät verfügbar.

Die Datenquellen wie Maschinen, Steuerungen und Sensoren können mittels sogenannten IoT Gateways als Schnittstelle zwischen Hardware und Software schnell und kostengünstig ins BDE System integriert werden. Manuelle Eingaben und Handaufzeichnungen können über Onlineformulare direkt in der Browseranwendung erfolgen. Die Datenquellen- und Benutzerverwaltung kann über einen administrativen Zugang direkt in der Anwendung erfolgen. Dafür sind keine speziellen Programmierkenntnisse erforderlich.

Das ganze System ist mehrfach abgesichert und der Zugang erfolgt über eine abgesicherte Internetverbindung mit passwortgeschützter Benutzeranmeldung. Für die Verarbeitung der Daten sind Funktionen erforderlich, die aus Datenwertverläufen Informationen generieren. Zum Beispiel Trendanalysen, Triggerung auf Grenzwerte mit verschiedenen Eskalationsstufen, automatisiertes Errechnen von Kennzahlen und die Aufnahme von Messreihen sind zusammen mit dem digitalen Reporting die Must-have in der modernen Betriebsdatenerfassung.

Zum antriggern von automatisierten Benachrichtigungen, Alarmierung und dem Start von automatischen Workflows sollte das BDE System diese Funktionalitäten wie digifai control sie hat beinhalten. Aufgrund von WEB Technologien ist eine leichte und schnelle Integration gewährleistet, da die meist schon vorhandene Netzwerkinfrastruktur „Internet“ mit Cloudfunktionen kombiniert wird.

Digital allein ist noch nicht kollaborativ verfügbar und mobil!

Der Schlüssel zur Akzeptanz einer automatisierten Betriebsdatenerfassung ist, die Verfügbarkeit und die einfache Bedienbarkeit auf allen Prozessebenen. Daher ist es sinnvoll, die Betriebsdatenerfassung basierend auf Cloudtechnologie zur Verfügung zu stellen. Neben der Verfügbarkeit bringt dieser Lösungsansatz auch noch den Vorteil für das mobile Prozessmonitoring mit sich. Die Plattform für die Betriebsdatenerfassung sollte wie digifai control als IoT Lösung aufgebaut werden. Mit dem Ansatz, kollaborativ mit den Fremdsystemen und Mitarbeitern Informationen austauschen zu können. Lokale Datensilos bringen dagegen meist nicht den gewünschten Effekt.

Tipps für die Umsetzung

Die Anforderungen an die Betriebsdatenerfassung können sehr unterschiedlich sein. Ebenso muss die gelebte Praxis im Prozessalltag in die Systemauswahl mit einbezogen werden. Im ersten Schritt muss man sich aber im Klaren werden, welche Datenquellen, Maschinen, Anlagen, Sensoren für die Betriebsdatenerfassung relevant sind. Welche Information soll man vom Prozess erhalten und über welche Schnittstellen werden die Daten zugänglich gemacht. Hierzu ist es ratsam, sich eigenes Expertenwissen aufzubauen oder extern einzuholen. Um BDE Projekte wegen Ihrer angenommenen Komplexität dann doch nicht zu realisieren, empfiehlt sich ein Weg der kleinen Schritte. In geeigneten Test- oder Pilotanlagen können die Funktionalität und Praxistauglichkeit im eigenen Prozess erkundet werden. Mit einer Pilotphase wird klar und deutlich, welche Anforderungen für einen Roll-out bestehen und mit welchem Aufwand zu rechnen ist.

Praxisbeispiel – so einfach geht’s!

Die Aktivität einer bestehenden Maschine soll aufgezeichnet werden. Die Maschine selbst verfügt über keinerlei digitalen Schnittstellen. Sie verfügt aber über Betriebs- und Störungsanzeige. Das Signal der Anzeigen wird mit einen IOT Gateway verbunden.

Lösung:

• IoT Gateway mit Spannungsversorgung und LTE Modem
• Digitales Eingangsmodul
• Hilfskontakte falls erforderlich

Nach Inbetriebnahme werden die Daten kontinuierlich erfasst und es ist keine händische Erfassung mehr nötig. Die „digitale“ Betriebsanzeige zeichnet die Betriebsstunden und die Unterbrechungen durch Störungen auf. Warum oder welche Störung aufgetreten ist, kann der Maschinenbediener online in digifai control erfassen.

Maschinendatenerfassung einfach gemacht!