Umschalten auf Industrie 4.0 | Digitale Transformation in der Instandhaltung

Die digitale Transformation verändert die Wertschöpfungsketten in nahezu allen Unternehmen und Branchen grundlegend. Während die Entwicklung von Technologieansätzen für die digitale Transformation in vollem Gang ist, befindet sich die Bereitstellung von Methoden, Werkzeugen und Vorgehensmodellen zur strukturierten Einführung von Digitalisierungsansätzen noch am Anfang. 

So besteht die zentrale Herausforderung für die Unternehmen darin, zunächst die geeignete Herangehensweise an dieses Thema für sich zu identifizieren. Wie gelingt nun der Schritt in die neue digitale Welt?

Ein in der Praxis erfolgreich umgesetzter methodischer Ansatz existiert. Bei der Hochwald Foods GmbH, einem Hersteller von Milchprodukten, hat man sich mit dem langjährigen Beratungspartner Plaut und dem Industrie 4.0 Experten, Uwe von Carben, für dieses Vorgehen entschieden.

Smartes Denken als solide Basis 

Die digitale Transformation kann in Teilschritten umgesetzt werden und erfordert in den seltensten Fällen gigantische Investitionen und komplette Neuausstattungen. Viel entscheidender ist, dass zum Aufbau der smarten Fabrik, mit smarten Produkten und smarten Anlagen, auch das smarte Denken gehört. Das bedeutet darauf zu achten, wo es z. B. Probleme in der Fertigung oder Instandhaltung gibt und wie diese mit neuen technischen – smarten – Mitteln und Denkweisen gelöst werden könnten und dabei Schritt für Schritt vorgehen. Doch wie lässt sich eine Schritt für Schritt Integration realisieren?

Bild: Hochwald Foods – Kondensmilchproduktion (Bildquelle Hochwald Foods GmbH).

Digitalisierung in der Wirtschaft gab es schon lange vor der Zeit des Internets der Dinge und von Industrie 4.0. Jedoch ist mit der technischen Entwicklung der Sensorik und deren Anbindung an Unternehmensnetze in Verbindung mit dem Internet eine neue Stufe der Digitalisierung erreicht. Der wesentliche Punkt ist allerdings nicht der digitale Aspekt selbst, sondern die Tatsache, dass dabei ein Maß an Vernetzung entsteht, das Wertschöpfungsketten komplett verändert. Für den Einstieg in die neue digitale Welt stellt ein globaler, holistischer Ansatz die Beteiligten fast immer vor unüberwindbare Probleme hinsichtlich der Komplexität und des analytischen Aufwands. Reduktionistische Denkansätze liefern dagegen schon aufgrund einer vergleichsweise einfachen Methodik schneller verwertbare Ergebnisse.

Wie sieht dann der Ansatz konkret aus?

Bei näherer Betrachtung des Produktionsumfelds wird deutlich, dass zwischen zwei Bereichen der Digitalisierung zu unterscheiden ist. Die Schaffung neuer Wertschöpfungspotenziale in der Produktion hat zum einen Einfluss auf den Produktionsprozess und dessen Veränderung durch neue digitale Technologien zur Erhöhung des Automatisierungsgrades und der Flexibilität. Zum anderen betrifft der Veränderungsprozess gleichzeitig die Instandhaltung der Produktionsanlagen, um eine kontinuierliche gesteigerte Produktverfügbarkeit abzusichern und damit eine produktionskonforme hohe Betriebsbereitschaft der Anlagen und Werkzeuge zu gewährleisten.

Deshalb sollte, bevor an Szenarien zur Flexibilisierung und Erhöhung der Automatisierung gedacht wird, die Digitalisierung der Instandhaltung geprüft werden. Zumal sich durch veränderte Auslastungen der Betriebsmittel auch deren Wartungsintervalle verändern und flexibilisiert werden müssen. Fixe Wartungsintervalle, die von Herstellern oder Zertifizierungsgesellschaften vorgegeben werden und hohe Sicherheiten beinhalten, passen nicht zur Flexibilisierung der Produktion und zum Gedanken Effektivität und Effizienz durch die digitale Transformation zu steigern.

Unzureichende Datenbasis als Hemmschuh

Durch Predictive Maintenance lässt sich der Abnutzungsvorrat der Verschleißteile optimal ausnutzen und die Wartung in die flexiblen Prozesse vorausschauend einplanen. Für viele Hersteller im Maschinen- und Anlagenbau ist die Zustandsüberwachung ihrer Produkte längst Stand der Technik. Die Zustandsdaten stehen in der Folge meistens an der Anlage oder in einem Monitoring-Zentrum des Herstellers zur Verfügung. Die Herausforderung besteht jedoch in der Vernetzung mit den Back-End-Systemen der Anlagenbetreiber. Auch hierfür sind die erforderlichen Komponenten zur Digitalisierung der Geschäftsprozesse für den Anwender durchaus verfügbar, doch es fehlen meist Grundlagen in den Anwendungen. Eine unzureichende Datenbasis verhindert damit die erfolgreiche Einführung erster Industrie 4.0 Anwendungsfälle.

Industrie 4.0 setzt vollständige Stammdaten vorausSomit bedarf es zuerst eines Analyseansatzes, der Schwachstellen im Back-End-System aufdeckt und gleichzeitig den Weg für die Auswahl der ersten geeigneten einfachen, reproduzierbaren und ausrollfähigen Industrie 4.0 – Szenarien bereitet. Das Analysepaket wird durch ein Vorgehensmodell mit der ERP-Zustandsanalyse und Prozessanalyse, sowie einem Prüfleitfaden mit ERP-Prüfmatrix, Kernprozessaufnahme und Vergleich mit dem Best Practice Process Master bestimmt.

Für Karl Eismann (Foto), Geschäftsführer und COO bei Hochwald Foods, besteht darin die grundlegende Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung digitaler Instandhaltungsszenarien:„Die Analyse hat deutlich hervorgehoben und das in Bezug auf jedes einzelne Equipment, wo Stammdaten in nicht ausreichendem Maße hinterlegt sind, um wirtschaftlichen Nutzen aus der Einführung smarter Instandhaltungstechnologien zu ziehen.“ Damit wird Hochwald zukünftig in der Lage sein, gezielt die Grundlagen im ERP-System für die sensorische Zustandsüberwachung der Anlagen zu schaffen, so Eismann.

Die Auswahl der ökonomisch sinnvollsten Instandhaltungsstrategie, bei der die Gesamtkosten aus Instandhaltungs- und Produktionsausfallkosten ein Minimum erreichen, indem Elemente der ereignisorientierten, zeitabhängigen und zustandsorientierten Strategie kombiniert werden, ist der Grundgedanke bei der weiteren Umsetzung. Nicht jedes Betriebsmittel ist zwangsläufig digital zu überwachen, aber für den Planungsprozess, der jedem Equipment oder technischem Platz die wirtschaftlichste der genannten Instandhaltungsstrategien zuweist, bedarf es deren umfassender Beschreibung durch Stammdaten. Die Instandhaltungsabläufe sind erst durch vollständige Stammdaten soweit automatisierbar, wie es ein Industrie 4.0 Ansatz erfordert.

„Der konzeptionelle Teil der Untersuchung hat uns zwei direkt umsetzbare – out of the box – Monitoring-Szenarien für Kreiselpumpen und Gebläse geliefert. Damit können wir, sobald die Optimierung im ERP-System abgeschlossen ist, in den Testbetrieb gehen und nach erfolgreich verlaufenem Test die Industrie 4.0-Muster produktiv setzen und in die Werke ausrollen.“, ergänzt Hochwald Geschäftsführer Eismann.

Prozessunterstützende Analytik-Systeme und Big-Data-Anwendungen

Wer dauerhaft Wertbeiträge generieren und so zum nachhaltigen Unternehmensbestand beitragen will, muss die Chancen durch prozessunterstützende Analytik-Systeme und Big Data-Anwendungen erkennen. Die Möglichkeiten der digitalen Transformation sind enorm – der Handlungsbedarf in vielen Unternehmen im Moment aber auch noch. Mit dem richtigen methodischen Einstieg durch eine strukturierte Analyse des Back End-Systems und Abgleich der Kernprozesse mit dem Best Practice Process Master werden die Schwachstellen schnell erkennbar. Die größte Herausforderung dabei ist, anschließend messbar zu machen, welchen positiven Beitrag die digitalen Vernetzungsmaßnahmen zum Unternehmenserfolg leisten. Wenn jetzt der Fokus dorthin gelenkt wird, wo etwas nicht richtig läuft, oder das Augenmerk auf besonders kritische mit hohem Ausfallrisiko behaftete Anlagenteile gerichtet wird, dann gelingt das Umschalten auf smarte Technologien auch unter Effizienzgesichtspunkten. Damit wird die digitale Transformation Leitmotiv einer technischen Modernisierung unter Beachtung ökonomischer Zielsetzungen. Die nötigen Komponenten für die Digitalisierung von Geschäftsprozessen mit der Integration des ERP-Systems und Anbindung mobiler Front End Anwendungen, sind heute schon leicht verfügbar.

Das weitere Vorgehen besteht aus „Schritt für Schritt“ Verbesserung und Erweiterung der Industrie 4.0 Szenarien.

Uwe von Carben, der Dipl.-Ing. und Betriebswirt ist Experte für die Themen Industrie 4.0 und IoT. Der erfahrene Projekt- und Interimsmanager berät und betreut große und kleine mittelständische Unternehmensorganisationen, wenn es um die Konzeption und Einführung von Systemen zum Vertriebs-, Produktionskostenmanagement und zur digitale Transformation geht. Er ist Mitglied im Verein Deutscher Ingenieure (VDI) und im Forum Digitale Transformation der Deutschsprachigen SAP-Anwendergruppe e.V. (DSAG). CARBEN Managementpartner 2017