Retrofit: Maschinen digital aufrüsten

Retrofit hilft Unternehmen dabei, die Vorteile der Industrie 4.0 zu nutzen. Und die sind enorm wichtig. Um nicht zu sagen: die Konnektivität von Maschinen ist unabdingbar. Firmen, die nicht auf den digitalen Workflow setzen, werden den Anschluss verlieren. Digitale Fabriken werden sie im Rennen um die Wettbewerbsfähigkeit überholen. Schließlich haben die für das richtige Tuning gesorgt.

So können digitale Fabriken zum Beispiel auf wechselnde Anforderungen flexibel reagieren. Ferner werden ihre Ausfälle durch das Predictive Maintenance Prinzip reduziert. Und ihre Anlagen laufen effektiver durch treffsichere Vorhersageanalysen. Dadurch ermöglichen sie eine punktgenaue Produktion. Das ist echtes Tuning durch Konnektivität. Wer im Rennen aber ganz hinten mitläuft, wird einsehen: Wer produzieren will, kann auf das Internet der Dinge nicht verzichten.

Was aber mache ich, wenn ich bereits Maschinen besitze und diese noch wie am Schnürchen arbeiten? Zudem waren meine Anlagen teuer und besitzen eine lange Lebensdauer. Muss ich das Rennen dann nun gleich aufgeben? Nein, natürlich nicht. Denn es gibt verschiedene Variablen, die einem zum Retrofit verhelfen. Und die sollte man nutzen.

Alte Maschinen müssen connected werden

Große Industrieanlagen und Maschinen besitzen oft eine lange Nutzbarkeit. Manche sind 15 bis 30 Jahre und länger in Betrieb. Die lange Lebensdauer bietet sicher Vorteile. Unter Umständen ist so eine Anlage ja auch teuer. Und sie rentiert sich dann eben durch Langlebigkeit. Was man aber auch bedenken muss, ist die Tatsache, dass ältere Maschinen möglicherweise weniger effizient sind. Sie besitzen weniger Rechenleistung. Oder sie verfügen über einen geringen Speicher zum Aufzeichnen von Daten. Im Vergleich zu neuen digital arbeitenden Kollegen bieten sie oft auch eine eingeschränkte Konnektivität.  Dadurch wird es schwierig, veraltete Maschinen mit neuen Industriecomputern oder speicherprogrammierbaren Steuerungen kompatibel zu machen.

Eine eingeschränkte oder nicht vorhandene Konnektivität verhindert das Tuning zur Industrie 4.0. Um als intelligente Fabrik für Produktivität zu sorgen, müssen Maschinen kommunizieren können. Darüber hinaus müssen sie  Entscheidungen in Echtzeit treffen. Genau das funktioniert nur, wenn  Maschinen oder einzelne Komponenten vernetzt sind. Erst dadurch ist es möglich, vorausschauende Analysen oder die Optimierung von Prozessen zu gewährleisten. Wichtig ist es also zunächst, die Maschinen smart zu machen. Die Challenge dabei liegt oft in der technischen Machbarkeit. Aber auch das ist nicht unmöglich. Maschinen können nachgerüstet werden. Man sollte sich nur nicht scheuen, neue Wege zu gehen. Oder vielleicht auch Geld in die Hand zu nehmen. Der Vorteil beim großen Rennen um die Wettbewerbsfähigkeit wird sich auszahlen.

Wie dir Retrofit zur Industrie 4.0 verhilft

Um die Fabrik smart für die Zukunft zu machen, gilt zunächst die Bestandsaufnahme. Dazu muss ich folgendes festhalten:

• Welche Maschinen können bereits welche Daten aufnehmen
• Welche Komponenten müssen trotz aller Möglichkeiten ersetzt werden
• Wo brauche ich zusätzliche Verbindungen, um M2M-Kommunikationen (Machine to Maschine) zu implementieren.
• Was für Informationen brauche ich für smarte Wartungen und vorrauschauende Analysen.

Gerade die Analysen sind schließlich wichtig, um den Durchblick zu haben, ob meine Produktion effektiv ist. Allein das Überwachen der Maschinenlaufzeit in Zusammenhang mit der Produktionsmenge  geben Aufschluss über Wirksamkeit und Leistung.

Die digitale Fabrik erzählt einem in der Regel sogar noch mehr. Wenn man sie lässt. Retrofitting fügt dem Gerät das entsprechende Sprachrohr zu. Dazu werden meist neue Sensoren an eine Maschine oder einzelne Komponenten angeschlossen.  Durch das Ausstatten der Bestandsanlagen mit moderner Sensorik und Kommunikationstechnik sind auch diese dann in der Lage, sich mitzuteilen.

Dabei ist das digitale Retrofitting in der Regel bei jeder Maschine möglich. Egal, wie alt sie ist oder welche Nutzungsdauer sie besitzt. Inzwischen gibt es einige Hersteller, die Retrofit-Komponenten zur Nachrüstung anbieten.

Schneller durch IoT-Getaways

Natürlich gibt es auch universelle Lösungen. So gelingt die Nachrüstung zum Beispiel mit dem Smart-Bridge-Adapter. Damit können Prozessdaten, die erfasst wurden, per Bluetooth übermittelt werden. Folglich können Daten, die sonst in der Maschine verbleiben, zur Berechnung weitergegeben werden.

Auch Firmen wie Bosch, Intel, Hilscher oder Festo haben das Potential erkannt. Sie bieten daher Geräte und Lösungen, mit denen die Konnektivität älterer Geräte erhöht wird. Und nutzen sie selbst. So konnte Bosch Rexroth etwa mit seinem IoT-Gateway die Kosten an einem der deutschen Standorte immens senken. Die Ersparnis lag bei 25 Prozent.  Ein solcher IoT-Gateway ermöglicht nämlich die Anbindung an die Cloud. Dort werden die Daten dann gesammelt, analysiert und ausgewertet. Für wichtige Erkenntnisse und eine flexible Produktionsgestaltung. Und am Ende auch für die Steigerung von Produktivität und Effizienz.

Die Implementierung eines solchen IoT-Gateways ist gar nicht schwer. Als Schnittstelle zum Internet of things setzt er prinzipiell auf offene Software-Standards. Als Betriebssystem wird das quelloffene Linux verwendet. Außerdem werden durch die integrierte Java Virtual Machine auch Java-Anwendungen und zugehörige Cloud-Dienste bereitgestellt. Die Sensoren der Maschinen selbst werden beim Gateway über die Devices App konfiguriert. Die Daten können dadurch in der Processing App bearbeitet und an überlagerte Systeme gesendet werden.  Auf diese Weise gelingt das Retrofitting recht unkompliziert.

Wie intelligente Anlagen funktionieren

Durch die Überwachung der Daten wird nicht bloß die Effizienz erhöht. Dank der permanenten Möglichkeit zur Diagnose werden auch ungeplante Ausfallzeiten verhindert. Eine bessere Organisation ist ebenfalls möglich. Wie bereits erwähnt, ermöglicht Retrofit durch IoT-Getwaway oder Adapter, physische Größen wie Temperatur, Stromverbrauch oder Druck zu messen. Das wiederum ermöglicht die intelligente Automatisierung der Produktion, z. B. in Form von Predictive Maintenance. Die Messwerte werden ja ganz easy durch den Gateway ausgelesen. Dadurch sind keine Eingriffe in die sensible SPS-Steuerung einer Anlage nötig. Trotzdem können Maschinenzustände überall und immer, z. B. über ein Dashboard, überprüft und genutzt werden.  

Smarte Maschinen sind die Zukunft

Die intelligente Nutzung von digitalen Potentialen ist erkannt worden. Laut einer Studie, die im Auftrag des Digitalverbandes Bitcom durchgeführt wurde, nutzen bereits 12% der Unternehmen die Künstliche Intelligenz. Vor allem im Hinblick auf die Industrie 4.0.  Das bedeutet, dass bereits jedes 10. Unternehmen auf Maschinelles Lernen bzw. KI setzt. Auf die Frage, wie wahrscheinlich es sei, dass bestehende Geschäftsmodelle auch in der Zukunft durch Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz nachhaltig verändert werden, gab jedes zweite Unternehmen (49 Prozent) ein positives Feedback. Und man kann davon ausgehen, dass diese Unternehmen nicht ausschließlich neue Maschinen einsetzen werden. Das Retrofit-Prinzip wird bei diesen Veränderungen wohl eine große Rolle spielen.

---