Definition des „Stands der Technik“ in der Fertigung

Der Begriff „State-of-the-Art“ ist schwer zu definieren. Typischerweise bezeichnet er den technologisch fortschrittlichsten Stand der Technik. In der Beschreibung einer Produktionsanlage kann „State-of-the-Art“ vieles bedeuten, beispielsweise die Gestaltung von Anlagen, die die Zufriedenheit und Bindung der Mitarbeiter im modernen Umfeld fördern. In der Fabrik selbst bezieht sich „State-of-the-Art“ jedoch oft auf fortschrittliche Technologie und künstliche Intelligenz, die einem Hersteller helfen, Produkte effizienter, sicherer und qualitativ hochwertiger herzustellen.

Damon Sepe, nordamerikanischer OEM-Segmentmanager für Schwerindustrieausrüstung bei Rockwell Automation, verwendete einen bestimmten Begriff, um den neuesten Stand der Technik in der Fertigung zu beschreiben: Smart Manufacturing. Dabei werden intelligente Geräte, Maschinen und Systeme eingesetzt, um Fertigungssituationen autonom zu überwachen, Anpassungen in Echtzeit vorzunehmen und kontinuierlich Fertigungsdaten zu erfassen und zu analysieren.

„Eine hochmoderne Anlage muss mit intelligenten Geräten ausgestattet sein, da nicht überall Bedienpersonal eingesetzt werden kann“, sagte er. „Und bei Prozessen gibt es zahlreiche Variablen. Wenn ein Gerät seine Prozessparameter auf der Grundlage von Echtzeitinformationen anpassen kann, spielt das auch bei der intelligenten Fertigung eine Rolle.“

Von Bug bis Heck

Mitarbeiter arbeiten am Fließband der MAN-Busproduktion im türkischen Ankara. (Foto: Reuters/Umit Bektas)

Sepe sagte, Smart Manufacturing könne den gesamten Fertigungsprozess betreffen, von der Warenannahme bis zur Versandrampe. „Ich habe Kollegen, die sich mit Materialhandhabungssystemen, Verpackungsanlagen, Prozessanlagen und jeder Art von Hochgeschwindigkeitsmontage befassen. Sie alle sprechen von Smart Manufacturing. Der Kontext ist etwas anders, und vielleicht sind die Produkte, die wir als Lösungsanbieter in diesen Bereich verkaufen, auch anders. Aber von den bereits erwähnten Materialhandhabungssystemen über die Prozessanlagen bis hin zur Verpackung in Kisten und Behältern – wie auch immer man es verpackt – sprechen wir überall von Smart Manufacturing und sicheren Abläufen.“

Zu stellende Fragen

Angesichts dieses breiten Anwendungsbereichs müssen zur Bewertung, wo und wie Smart Manufacturing in der Fertigungshalle eingesetzt werden kann, einige Schlüsselfragen beantwortet werden.

„Oftmals beginnen wir Gespräche mit der Frage, wo das Problem liegt – ob es ein Problem oder einen Engpass gibt – was wir lösen oder besser machen wollen als bisher“, sagte Sepe. „Und das lässt sich noch umfassender auf das gewünschte Geschäftsergebnis übertragen. Benötigen Sie eine effizientere Anlage? Geht es um die Sicherheit der Mitarbeiter? Geht es um den Durchsatz? Versuchen Sie, den Energieverbrauch zu minimieren? Sobald wir den Problembereich verstanden haben oder wissen, welches Geschäftsergebnis mit dem Bau dieser neuen Anlage erreicht werden soll, konzentrieren wir uns darauf, welche Lösung wir als Lösungsanbieter anbieten können.“

ROI bestimmen

Wie alle Investitionen ist auch die Investition in intelligente Fertigung – sei es bei einem Neubau oder der Erweiterung einer bestehenden Anlage – mit Kosten verbunden. Die korrekte Berechnung des ROI ist daher wichtig.

„Wenn man den Durchsatz betrachtet, ist diese Berechnung normalerweise ziemlich einfach, oder?“, sagte Sepe. „Mehr Widgets pro Stunde – das zahlt sich aus. Oder wenn man die Stromrechnung und die verschiedenen variablen Kosten betrachtet. Heutzutage verkaufen wir unseren Kunden im Bereich Smart Manufacturing eine Dienstleistung oder Lösung, die unter vielen verschiedenen Namen auftritt. Oft helfen wir ihnen aber, hohe Kapital- oder Betriebskosten für eine andere Lösung zu rechtfertigen.“

Rockwell führt laut Sepe Wertworkshops durch, um Kunden den ROI ihrer Ausgaben zu verdeutlichen. „Wir moderieren den Dialog mit allen Fachbereichen unseres Kunden und besprechen die Probleme. Sobald wir die Lösung gefunden haben, welchen Wert wir ihr beimessen und wie hoch der ROI sein wird.“

Sepe fügte hinzu, dass solche Wertworkshops zwei oder drei Tage dauern könnten, um Input von allen relevanten Interessenvertretern der Organisation zu ermöglichen. Danach würden er und seine Kollegen die Zahlen zum ROI ausrechnen.

Zusammenstellung des Teams

Die Datenmenge, die eine Smart-Manufacturing-Lösung produziert, und die Notwendigkeit ihrer Sicherung erfordern die Einbindung der IT-Abteilung von Anfang an. (Bild: Zoonar GmbH/Alamy)

Zu den Stakeholdern, die in die Smart-Manufacturing-Diskussion einbezogen werden müssen, sagte Sepe, dass operative Funktionen wie Werksleiter, Qualitätskontrollpersonal und Logistik schon immer dazugehörten. Es gibt jedoch eine Gruppe, die oft übersehen wird, aber in Zukunft immer einbezogen werden muss: die IT.

„Sowohl der operative Bereich – OT – als auch die IT-Abteilung müssen an dieser Diskussion beteiligt sein“, sagte er. „Denn oft handelt es sich um zwei unterschiedliche Funktionen, und die eine Seite kommuniziert nicht immer mit der anderen. Daher müssen beide Seiten einbezogen werden.“

Sepe sagte, dass der Einsatz von Informationstechnologie angesichts der produzierten Daten und der Cybersicherheitsbedenken von entscheidender Bedeutung sei. IT könne auch dazu beitragen, die Veralterung von Hard- und Software zu bewältigen.

„Sobald ein Gerät in einer Anlage installiert wird, läuft die Zeit, und die Geräte veralten“, sagte er. „Firmware und Software werden ständig aktualisiert. Und selbst bei Microsoft oder anderen Betriebssystemen gibt es ständig neue Patches. Wenn IT und OT nicht zusammenarbeiten, kann der Zeitpunkt der Patch-Updates oft zu Produktionsunterbrechungen oder Sicherheitslücken führen. Nichts davon ist gut.“

Datensicherheit

Ein Vorteil des Smart-Manufacturing-Ansatzes ist die Fülle an Daten, die generiert werden. Diese Daten könnten genutzt werden, um den Durchsatz weiter zu verbessern und Abfall zu minimieren. Die enorme Datenmenge und die Notwendigkeit, diese unternehmensweit – auch an andere Standorte – zu verteilen, stellen jedoch die bereits erwähnten Herausforderungen für die Cybersicherheit dar.

„Die Datenflut nimmt ständig zu. Manche davon befinden sich in der Ausrüstung, manche im Werk, manche werden absichtlich außerhalb des Werks übertragen. Dennoch müssen sie geschützt werden“, sagte Sepe. „Cybersicherheit ist daher ein weiterer Bereich, wenn es um den neuesten Stand der Technik geht.“

Laut Sepe erfordert die Implementierung von Cybersicherheit ein Verständnis dafür, wer Zugriff auf welche Informationen benötigt, wer Informationen und andere Variablen ändern darf und wie die Hierarchie innerhalb der Organisation aussehen muss. Darauf aufbauend ist es wichtig, zunächst grundlegende Maßnahmen zur Cybersicherheit zu ergreifen, beispielsweise die Implementierung eines geeigneten Passwortschutzes.

„Und dann spricht man über die Ausrüstung und das vorhandene Automatisierungssystem“, sagte Sepe. „Man kann einen Switch bei Best Buy kaufen, aber ist es ein Managed Switch, der eine Validierung oder Authentifizierung benötigt? Um darauf zuzugreifen – auf Informationen zuzugreifen oder Einstellungen zu ändern – gibt es Managed Switches. Die gesamte Netzwerkarchitektur, also der Datentransfer von einem Gerät oder einer Anlage zu einem SCADA-System oder einem Leitsystem –, muss berücksichtigt werden. Die gesamte Hard- und Softwarearchitektur sowie die vorhandenen Verfahren müssen berücksichtigt werden.“

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