Vernetzte Anlagen, vernetzte Produktion - Effizienz durch intelligente Verkettung

Mit den schwindelerregenden Fortschritten auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz (KI) in den vergangenen Jahren rückt auch die Vision der Autonomen Fabrik einen großen Schritt näher. Die Schnittstellen sowohl zur Verbindung von Einzelsystemen innerhalb eines Produktionskomplexes als auch zur Außenwelt sind vorhanden. Durch den Einsatz von KI lassen sich die vorhandenen Möglichkeiten beträchtlich erweitern und die unterschiedlichsten Fertigungsprozesse auf hocheffiziente Weise zueinander in Beziehung setzen.
 

Trotz vielseitiger neuer Impulse: An den grundsätzlichen Zielen, die an die Umsetzung der Autonomen Fabrik geknüpft sind, hat sich nichts geändert. Immer noch geht es darum, hohe Qualität mit maximaler Kosteneffizienz zu kombinieren, um so wettbewerbsfähig wie möglich produzieren zu können. Im Zuge dessen wird weiterhin nach neuen Möglichkeiten gesucht, die Effizienz von Fertigungsprozessen zu steigern, indem der Output erhöht oder der Produktionsaufwand reduziert wird – dies verstärkt auch außerhalb der Fabrik.
 

Der Wandel vollzieht sich derzeit im erhöhten Tempo. Die Maßgabe lautet „Hands off“: die Funktion des Bedieners beschränkt sich nur noch auf die Überwachung der Fertigungsprozesse. Der Einsatz von intelligenter Software für ein zielgerichtetes Monitoring erweitert die Autarkie um einen weiteren wesentlichen Schritt. Systeme werden damit in die Lage versetzt, Probleme selbstständig zu detektieren und präzise anzuzeigen („Eyes off“) und schließlich dahingehend weiterentwickelt, dass sie erkannte Fehler selbst beheben können („Mind off“). Der Mensch kann dabei selbst bestimmen, bis zu welchem Punkt das System jede Problemlage selbsttätig lösen kann und soll.

Die Auswirkungen, welche die optimale Anbindung der Schnittstellen auf die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) mit sich bringen, sind beträchtlich. Sie beziehen eine Reihe von Parametern ein, deren Daten innerhalb des Fertigungsprozesses aufgenommen und verarbeitet werden. Im Fall von metallverarbeitenden Maschinen gehören dazu präzise Angaben hinsichtlich der gelieferten Rohmaterialien (wie z. B. deren Zusammensetzung, Dicke, Breite, Oberflächenbeschaffenheit), die Vergabe von Seriennummern (z. B. durch Markierung mittels Laser) und weiterer, die Anlage selbst betreffender Prozessparameter (etwa Laserleistung, Gasdruck oder Schnittgeschwindigkeit) bis hin zum Festhalten von Informationen, welche Lagerverwaltung und Versand betreffen. Gerade im Fertigungsbereich können die hier gewonnenen Daten und deren intelligente Vernetzung den Verarbeitungsprozess maßgeblich beschleunigen und mögliche Zeitverluste reduzieren.

Die Bereiche, in denen durch eine intelligente Vernetzung der Produktion entsprechende Vorteile erzielt werden können, lassen sich dabei wie folgt definieren:
 

1. Steigerung der Ausbringung

In Presswerken kann bereits eine Erhöhung der Hubzahl um wenige Hub in der Minute mit prozentual hohen Leistungssteigerungen einhergehen. Simulations- oder Einrichtungstools wie DigiSim oder der Smart Assist von ANDRITZ Schuler unterstützen dabei, potenzielle Hubzahlerhöhungen zu realisieren. Die Prozessstabilität lässt sich durch den Einsatz von Kameraüberwachungssystemen erhöhen.

2. Optimierung der Verfügbarkeit

Neben der unmittelbaren Leistungssteigerung ist die Steigerung der Verfügbarkeit einer der wesentlichen Hebel zur Optimierung der OEE. Dabei sollten neben der (automatischen) Erfassung und Bewertung von Stillstandzeiten auch angebundene Prozesse wie Coil- und Werkzeugwechsel sowie zusätzliche Informationen durch den Bediener einbezogen werden​.

3. Reduzierung von Ausschuss​

Um Produktionsausschuss weitgehend automatisch zu minimieren, müssen die entsprechenden Einflussgrößen identifiziert, verortet und deren mögliche Ursachen ausgeschaltet werden. Dabei kann eine automatisierte, kamerabasierte Qualitätsprüfung – inline wie offline – ebenso wertvolle Unterstützung liefern wie Tools, die Prozessabweichungen oder Prozessschwankungen erfassen​.

4. Erhöhung der Nachhaltigkeit​

In Verbindung mit vorausschauender Ressourcenplanung und optimaler Materialausnutzung lassen sich durch nachhaltige Maßnahmen auch die Kostenseite schonen. Tools wie der Energy Monitor von ANDRITZ Schuler erfassen den Energiebedarf im Rahmen der Produktion​ und liefern damit die Datengrundlage zum Beispiel für den von EU eingeführten Digitale Produktpass (DPP)​ als Nachweis zur Abbildung der eigenen Kreislaufwirtschaft.
 

Zeitgleich dazu ist in den vergangenen Jahren ein Paradigmenwechsel in der Datenanalyse zu beobachten. Die Entwicklung führt dabei von der benutzergenerierten Auswertung der Daten über deren Auswertung in Echtzeit („Agentic AI“) bis hin zur vollständigen Integration von KI-gestützten Systemen. Denkt man die Vision einer Autonomen Fabrik vor diesem Hintergrund also zu Ende, so steht dort eine noch intensivere Partnerschaft von Lieferanten und Kunden. Die neuen Plattformen werden Ein- und Verkäufern nicht nur für den Austausch im Rahmen der Kerngeschäftstätigkeit dienen, sondern ganz neue Möglichkeiten zur Kollaboration schaffen, die wir heute noch nicht einmal erahnen können.