Predictive Quality: Wenn Extruderdaten und Qualitätsergebnisse korreliert werden, lassen sich Prozessprobleme früher erkennen und korrigieren. Foto: Albis

Mit Big Data optimiert Albis die Produktion

Industrie 4.0

In der Digitalisierung ist man beim Compoundeur weit fortgeschritten – künftig werden die Daten für Predictive Quality und Energieeffizienz genutzt.

Bei Albis setzt man konsequent auf die Digitalisierung der Produktion im Allgemeinen und die Einführung von Industrie-4.0-Prozessen im Besonderen. Bereits 2003 ist Albis die ersten Schritte gegangen, als man die Waagen in der Produktion mit SAP vernetzte und ebenso die Scanner im Lager. Zugleich begann man, die Prozesse weitestgehend zu automatisieren. In einem zweiten Schritt wurden die Extruder über ein Manufacturing-Execution-Systeme (MES) in das SAP-System eingebunden, all das schon Jahre bevor der Begriff „Industrie 4.0“ überhaupt geprägt wurde.
„Bei Albis sind wir mit der Digitalisierung heute bereits weit fortgeschritten. Das beinhaltet die Steuerung der Extruder, aber auch die Vernetzung von Sensoren in den Werkshallen“, berichtet Dr. Markus Söte, Senior Director IT und Prokurist der Albis Plastic GmbH, Hamburg. Konzernweit hat das Unternehmen SAP im Einsatz und arbeitet auch über alle Konzernteile gemeinsam in diesem System. Die Vernetzung der Maschinen- und Gerätetechnik erfolgt über Standards wie OPC (Open Platform Communications).

Eine Roadmap
Big-Data-Ansatz Mit der horizontalen Vernetzung der Maschinen und Anlagen ist bei Albis heute eine wichtige Grundlage für Industrie 4.0 geschaffen. Als Nächstes stehen Maßnahmen zur Predictive Quality an und als weiterer Schritt zur Predictive Maintenance. Tatsächlich steht der Big-Data-Ansatz auf der Agenda: Alles, was an Nutzen aus der wachsenden zur Verfügung stehenden Datenmenge gezogen werden kann, damit werde man sich in Zukunft intensiv auseinandersetzen. Das Zusammenführen von Prozess- und Sensordaten aus allen Bereichen der Produktion mit Daten aus anderen Bereichen wie etwa dem ERP-System und dann das algorithmische Auswerten von Zusammenhängen im Umfeld der Prozesssteuerung plant man als Erstes anzugehen, da hier auch der größte Mehrwert erwartet wird.

Industrie 4.0 nutzt gesammelte Daten neu

Der Sinn einer digitalisierten Produktion bei Albis ist es, Effizienz- und Qualitätssteigerungen zu erzielen und Kapazitäten besser zu nutzen. „Wir haben alle Daten, die Extrudersteuerungen sind über das Netz miteinander verknüpft, und da kommt der eigentliche Gedanke von Industrie 4.0 ins Spiel. Es geht darum, dass wir den Schritt hin zu effizienteren individuellen Prozessen gehen“, unterstreicht Söte. Über die optimierte Steuerung der einzelnen Maschine hinaus rückt die effizientere Steuerung aller Extruder im Verbund in den Fokus. Oder auch der Ansatz, aus der Fülle der Daten Nutzen zu ziehen im Sinne von Predictive Maintenance oder Predictive Quality. Alles Überlegungen, die vor der Digitalisierung der Produktion noch keinen Sinn gemacht hätten, erläutert Söte: „Vor fünf Jahren hätten wir solche Ideen noch nicht verfolgt.“

Big Data entdeckt Prozessparameter 
für mehr Qualität

Predictive Quality läuft bei Albis in konkreten Projekten. „Wenn man Extruderdaten und Qualitätsergebnisse aus dem ERP-System korreliert, lassen sich mithilfe analytischer Algorithmen bestimmte Aspekte der Produktqualität vorhersagen. Das wird uns die Möglichkeit geben, früher als bisher korrigierend in den Prozess einzugreifen“, schildert IT-Leiter Söte.

1 Datennetzwerk für nahezu alle Produktionsmaschinen von Albis weltweit – Stand heute

Höherer Vernetzungsgrad und die Durchgängigkeit der Daten, das macht Industrie 4.0 aus. Nach der vertikalen Integration folgt heute die horizontale Integration, also die Vernetzung von Maschinen und Geräten untereinander. Bei Albis Plastic hat man mittlerweile weltweit fast alle Produktionsmaschinen im Datennetzwerk erfasst und schafft damit weltweit Zugriff auf die Daten. Gerade in den vergangenen Monaten ist das Projekt vorangetrieben worden, die Daten auf Shopfloor-Ebene zusammenzuführen und für den Zugriff bereitzuhalten. Zudem sind die Daten aus allen Werken über das OPC-Protokoll verfügbar. „Hier spielt auch der moderne Maschinenbau eine wichtige Rolle. Selbst Geräte, die früher recht einfach waren und lediglich einen Ein-Aus-Schalter besaßen, bringen heute eine elektronische Steuerung mit, die sich per OPC-Schnittstelle erreichen lässt“, schildert Söte.

Energieeffizienz 4.0 bringt rasch Mehrwert

Ähnlich der Identifizierung der Parameter von Qualitätsprozessen lässt sich laut Söte auch die Energieeffizienz erst mit Industrie 4.0 wirklich optimieren. „Bereits heute können wir den Verbrauch der einzelnen Maschine messen und beispielsweise Aggregate identifizieren, die am meisten Strom verbrauchen, um somit vielleicht Verbesserungen im Einzelnen vorzunehmen. Richtig spannend könnte es aber werden, wenn Produktionsdaten mit Energiedaten verknüpft werden, um daraus den produktabhängigen Energieverbrauch zu berechnen. Das können wir im Moment noch nicht, ist aber eine der Ideen, wie wir in naher Zukunft unser Datennetz nutzen können, um tatsächlich monetären Mehrwert daraus zu ziehen.“

Ganz konkret sieht sich das Albis-IT-Management derzeit nach Datenanalysewerkzeugen um. „Wie die meisten Softwareanbieter hat beispielsweise auch die SAP mit HANA ein eigenes Werkzeug für Big-Data-Analysen, ebenso gibt es auf der Basis von Microsoft Azure oder Amazon Webservices Lösungen“, berichtet Söte. Zudem gibt es verschiedene Auswertetools am Markt. Aber das ist sowohl für die IT-Abteilung als auch für die Fachleute aus der Produktion natürlich Neuland. „Als Mittelständler können wir uns keine eigenen Data Scientists leisten.“

Masterbatchdosierung: Extruder und Peripheriegeräte werden heute durchgängig über die OPC-Schnittstelle vernetzt und im Datennetzwerk erfasst. Foto: Albis
Masterbatchdosierung: Extruder und Peripheriegeräte werden heute durchgängig über die OPC-Schnittstelle vernetzt und im Datennetzwerk erfasst. Foto: Albis

Es habe sich auch gezeigt, dass selbst große Anbieter, die sich im Gespräch zuversichtlich zeigten, dass Projekte zügig realisiert werden könnten, im Konkreten wieder Rückzieher machen mussten. „Am Ende steht oft eine große Diskrepanz zwischen den Aussagen des Marketings/Vertriebs und dem, was man auf Projektebene kann. Da haben auch wir schon so manche Enttäuschung erlebt“, schildert IT-Leiter Dr. Söte etwas desillusioniert. Da müsse jeder Mittelständler seine eigenen Erfahrungen machen.

Vernetzung mit Kunden und Lieferanten

In puncto Vernetzung mit den Kunden setzt Albis schon lange auf den Austausch mittel EDI (Electronic Data Interchange). Dabei handelt es sich zunächst eher um eine Art elektronisches Nachrichtensystem, was bedeutet, dass die eigenen Datenbestände gegenüber der Außenwelt weiter geschützt bleiben. „Aber es ist eine sehr effiziente Art, miteinander zu kommunizieren“, betont Söte. Ebenso habe sich der Werkstoffexperte längst intensiv mit den Speditionsdienstleistern verbunden. So werden die externe Lagerung und der Transport ganz automatisiert angestoßen.
Es laufen auch bereits erste Projekte mit Kunden, denen zusätzliche Informationen zum Einlagern geliefert werden. „Das ist nicht Industrie 4.0, aber die Vernetzung in alle Richtungen, auch mit klassischen Medien, treiben wir genauso weiter voran“, verrät Söte.

Die Öffnung für den Blick von außen auf die „heißen Produktionsdaten“ ist dabei derzeit nicht vorgesehen, dafür ist auch kein Geschäftsmodell zu sehen.

Mobilzugang im Shopfloor und auf 
Managementebene

Spannend ist schließlich noch das Thema Mobilisierung in der Produktion. Hier werden bei Albis zurzeit die ersten Business Cases aufgebaut. Beispiel Regal- und Leiterprüfungen: Wo viele noch mit Klemmbrett und Fotoapparat losgehen, kann der Mitarbeiter sicherlich besser zeitsparend eine mobile Datenerfassung einsetzen.

Cloud oder eigene Server?
Schnellstart Die Cloud ist am Start eine feine Sache, denn man bekommt schnelle Ergebnisse für kleines Geld. Aber die Cloud-Nutzung kann mit der Zeit und bei wachsenden Projekten auch schnell teuer werden. Langfristig kann es dann sinnvoll sein, in eigene Hardware zu investieren. Albis-IT-Leiter Söte berichtet von mehreren Prototypen, die derzeit in verschiedenen Clouds getestet werden. Dabei schaue man sich ganz verschiedene Lösungen intensiv an.

Remotezugriff auf die aggregierten Maschinendaten mit dem mobilen Device könnte ebenso interessant werden. Damit könnten sich Vertreter des Produktionsmanagements auf Reisen zwischen zwei Standorten schnell informieren, wie es denn jetzt gerade im Leitstand eines Werkes aussieht.

Aber bei der Vernetzung über das Internet ist natürlich immer auch die Datensicherheit zu beachten. „Wir haben in den Nachrichten schon von einigen sehr gezielten Angriffen auf Industrieanlagen hören müssen. Die Betriebssicherheit ist sicher ein Thema, das man bei Industrie 4.0 immer mitdenken muss; anders, als wenn eine Maschine nur über das Display gesteuert wird. Mit einer direkten Anbindung einer Maschine an das Internet würde ich daher immer vorsichtig sein“, sagt Söte. Anders sehe es schon wieder mit Aggregations- und Staging-Ebenen aus, die sich besser abschirmen ließen und für die abgesicherte Zugänge eingerichtet werden. „Ich hätte aber sicher ein Problem damit, jemanden über das Internet direkt auf unsere Maschinen zugreifen zu lassen, das wäre eher fahrlässig.“

Arne Grävemeyer

Aufmacherbild: Albis