Wie Sie mit IoT-Lösungen in der Produktion besser sparen

Wie kann das IoT (Internet of Things) Ihnen dabei helfen, besser zu werden? Eine Frage, die für fertigende Unternehmen, seit langem mit dem Begriff der Smart Factory, der digitalen und vollständig vernetzten Produktion, verbunden ist, bekommt vor dem Hintergrund der Corona-Krise noch einmal eine dringlichere Bedeutung: Wie wird meine Produktion künftig krisenfest(er), fragen sich Produktions-Unternehmen aktuell vielmehr - in einer Zeit, in der die Erkenntnis "Hätte ich mal besser früher digitalisiert." allzu oft erst nach dem Niedergang kommt.

Vorsprung verschafft hier das industrielle IoT (IIoT): Nachhaltigkeit und eine flexiblere, transparentere Produktion, sind leicht durch eine ganzheitliche und durchgängige Vernetzung aller Betriebs-Komponenten erreichbar. Gleichzeitig werden Produktions-Unternehmen dadurch auch krisenfester. Eine – wie man so schön sagt - holistische Lösungsarchitektur besteht im Wesentlichen darin, dass vernetzte Geräte, Edge Control und Analyse-Software zu einer transparenten Datenkommunikation befähigt sind, die – anders als bei der in die Jahre gekommenen Automatisierungspyramide – über alle Ebenen der Architektur hinweg stattfinden kann. Auf Basis engmaschig erhobener Daten, die verarbeitet und in Cloud-Plattformen zu Informationen werden, können dann wichtige Betriebsentscheidungen fundierter getroffen werden. Eine solche Produktionsplanung und -Steuerung hat Risiken frühzeitig auf dem Schirm und verbessert sich laufend. Wie einfach Produktions-Unternehmen auf diesem Weg Kosten sparen, zeigen jetzt zwei praktische IoT-Technologien des Automatisierers Schneider Electric:

Relevanz für gewinnbringende Betriebs- und Fertigungs-Entscheidungen haben Daten erst dann, wenn sie softwarebasiert aufbereitet und hilfreich visualisiert dem Plant oder Shopfloor Manager zur Verfügung stehen. Mithilfe von sogenannten Line-Monitoring-Systemen (LMS) behalten Anwender die gesamte Produktion inklusive Halle, Produktions-Linie und Anlagen im Blick und können gleichzeitig Störmuster und Optimierungspotenziale unproblematisch und schnell verorten. Eine solche Produktionsplanung und -Steuerung soll zum einen die Anlagenproduktivität und die Gesamtanlageneffektivität steigern sowie zum anderen die Kosten in der Produktion sukzessive senken – für Produktions-Unternehmen entscheidende Faktoren, um in einem wettbewerbsorientierten Markt zu bestehen.

Das IoT-System LMS Life von Schneider Electric ist eine On-Premises-Lösung zur Produktionsplanung und -Steuerung, deren Basis ein leistungsstarker Industrie-PC – die Green-Box Pro – bildet. Dort laufen die Produktions-Daten zusammen und werden Auswertungen vorgenommen. Softwareseitig bildet die Aveva-System-Plattform die Grundlage von LMS Life. Sie dient der Datenverwaltung und ermöglicht die Kommunikation zur Feldebene. Ausgestattet mit über 240 Treibern aller gängigen Steuerungs-Systeme lässt sich die Line-Monitoring-Lösung mühelos sowohl in Neu-Anlagen als auch in über die Zeit gewachsene und herstellerheterogene Maschinenparks integrieren. Da die Komponenten einer Produktions-Linie – etwa Mischer, Abfüllmaschinen oder Tray Packer – selten von ein und demselben Hersteller stammen, ist eben diese anbieter- und plattformunabhängige Anbindung für die Produktion enorm wichtig.

Um die Konfiguration des IoT-Systems zusätzlich zu vereinfachen, sind zudem – ganz im Sinne einer Plug&Play-Technologie – standardisierte Templates für die Datenstrukturen in LMS Life definiert. Darüber hinaus lassen sich vorkonfigurierte Funktionsbausteine unproblematisch in das neue Line-Monitoring-System von Schneider Electric integrieren – das unterstützt eine schnelle Inbetriebnahme der Produktionsplanung und -Steuerung. Sind beispielsweise in der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) Datenpunkte bereits grundsätzlich angelegt, steht einer internen Weiterverarbeitung dieser Daten in standardisierter Form nichts im Wege. Lediglich die Fragen "Welche Anlage befindet sich in welcher Halle?" oder "Welche Elemente gehören zu welcher Produktions-Linie?" müssen dann noch zwecks richtiger Zuordnung und Organisation in der Produktionsplanung und -Steuerung beantwortet werden. Die konsolidierten Informationen können zusätzlich in bestehende MES- und ERP-Systeme übertragen werden und dort die Grundlage für KPI-Ermittlungen, Produktions-Feinplanung und Qualitätsmanagement bilden.

Eco Struxure ist eine Plug&Play-IoT-Plattform von Schneider Electric, die in Haushalten, Gebäuden, Rechenzentren, Infrastrukturen und auch in der Fertigungs-Industrie zum Einsatz kommt. Ein Werkzeug aus diesem IoT-Baukasten ist der Eco Struxure Clean in Place-Advisor, eine Industrie-4.0-Technologie mit der sich CIP-Reinigungsprozesse ressourcenschonend, zeit- und kostengünstig realisieren lässt und die den hohen Hygieneanforderungen der Lebensmittel-Branche gerecht wird.

In der Vergangenheit war das Cleaning so gut wie immer zeit- und kostenintensiv. Es erforderte große Mengen an Wasser, Reinigungsmitteln und Energie. Schlecht justierte Prozesse führten daher immer, insbesondere bei kurzen Reinigungs-Abständen, zur Verschwendung von Ressourcen. Hier sorgt der Eco Struxure Clean in Place-Advisor für Abhilfe. Basis hierfür ist die offene, IIoT-fähige Systemarchitektur Eco Struxure von Schneider Electric, die vernetzten Produkte, Edge Control und Software-Layer miteinander verbindet und mithilfe abgestimmter Prozesse auf Grundlage gesammelter und analysierter Daten den Einsatz von Ressourcen deutlich reduziert.

Die Aufgaben des Produktions-Werkzeugs gehen über die ressourcenschonende Optimierung des Reinigungsprozesses von Rohren, Tanks und Pumpen allerdings weit hinaus. So stellt die lückenlose Echtzeit-Verfolgung der IoT-Technologie im Produktions-Ablauf sicher, dass Lebensmittel und Getränke jederzeit nach den erforderlichen Standards optimal produziert werden und dass dies auch dokumentiert und zurückverfolgt werden kann. Das Risiko von Rückrufaktionen reduziert sich durch diesen transparenten Überblick erheblich, Verluste in der Produktion werden vermieden.

Treten Probleme auf, gestaltet sich auch die Ursachenermittlung wesentlich einfacher als in herkömmlichen Cleaning-in-Place-Umgebungen. Erreicht wird dies durch die umfassenden Möglichkeiten der Echtzeitüberwachung, deren Informationen sich per Knopfdruck transparent darstellen und interpretieren lassen. So kann beispielsweise jederzeit ermittelt werden, welcher CIP-Prozess, welche Temperatur und welche Qualität der Reinigung bei einer bestimmten Charge in einem bestimmten Produktionsschritt angewandt wurde. Am Ende stehen so:

• eine höhere Produktivität: Reduktion der Reinigungszeit, Reduktion der Betriebskosten 
• eine Verbesserung der Rückverfolgbarkeit und Planung: Höchste Servicequalität, vereinfachte Audits 
• ein geringerer Verbrauch: Geringere Abwassermenge, reduzierter Verbrauch von Wasser.