Industrie 4.0 Etablierte Technologien erfolgreich digitalisieren

Die weitere Digitalisierung etablierter Technologien wie Zustandsüberwachung und intelligente Sensoren könnte eine revolutionäre Wirkung auf die Fertigung haben. SKF zeigt, wie sich sowohl das eigene Dienstleistungsangebot, aber auch die Instandhaltung und Fertigung ändern wird.

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Auf dem Verbrauchermarkt ist die Digitalisierung am offensichtlichsten: Hier werden Musik-Downloads, Online-Shopping und Fernsehen-on-Demand als Wunder des digitalen Zeitalters begrüßt. Doch auch auf die Fertigung hat die Digitalisierung, bekannt unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“, einen enormen Effekt – und hier ist SKF nach eigenen Angaben Vorreiter, wenn es darum geht, sie zur Verbesserung des Unternehmens im Dienste der Kunden zu nutzen.

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Die Möglichkeit, immense Mengen an digitalen Informationen zu erfassen und handzuhaben, macht den Weg frei für die Fertigung der Zukunft. SKF macht sich die Digitalisierung für die Verbesserung ihres Kernangebots – Lagertechnik und verwandte Dienstleistungen – zunutze, damit Kunden die Leistung ihrer rotierenden Maschinen weiter steigern können. Durch den Fokus auf die industrielle Digitalisierung will SKF außerdem die weitere Optimierung von Kosten und Effizienz der gesamten Wertschöpfungskette vorantreiben, einschließlich einer hochklassigen Fertigung und der Integration der Beschaffungskette.

Was Digitalisierung schon heute in der Instandhaltung leisten kann

Die Digitalisierung wird sich auf sämtliche Bereiche der Wertschöpfungskette auswirken: von Konstruktion und Fertigung bis hin zum Einkauf und zur Instandhaltung.

Seit etwa 15 Jahren befasst sich SKF mit der Fernüberwachung von Maschinen, und inzwischen sind etwa 1 Mio. Lager mit der Cloud verbunden. Die Daten dieser Lager werden täglich erfasst und interpretiert, häufig mit Unterstützung von Experten. Da durch die Handhabung dieser Daten eine verbesserte Analyse möglich ist, kann SKF in rotierenden Maschinen frühzeitig potenzielle Ausfälle erkennen, die sich auf die Anlagenzuverlässigkeit auswirken, und gewinnt ein besseres Verständnis dafür, wie betriebswichtige Produkte und Systeme konstruiert sein müssen.

Es stehen bereits Plattformen zur Verfügung, die Kunden bei der Erfassung und Interpretation von Daten unterstützen. So hilft beispielsweise die Enlight-Plattform Bedienern dabei, Daten von verschiedenen Quellen mithilfe eines Smartphones oder Tablets zu visualisieren. Damit hat der Bediener „Big Data“ stets greifbar (Bild 1).

Die Konnektivität der Daten erfolgt in alle Richtungen und kann auf vielerlei Art genutzt werden; die einfachste ist die Verbindung eines Sensors mit einem Fernüberwachungszentrum. Die Daten – beispielsweise über den Zustand eines Lagers – können aber auch direkt zurück in die Konstruktionsabteilung geleitet werden, wo man sie für Produktoptimierungen nutzt.

Die verstärkte Digitalisierung erlaubt inzwischen auch eine kundenspezifischere Fertigung. Da mit ihrer Hilfe die Maschinenrüstzeiten bis nahezu null verkürzt werden können, bestehen weniger Einschränkungen bei der Herstellung kundenspezifischer Produkte. So wollte beispielsweise der Besitzer eines Aluminiumwerks kürzlich seine Produktivität mithilfe neuer Lager steigern – durch eine höhere Walzgeschwindigkeit – und dabei auch eine Reduzierung der Wartungskosten und den Wegfall ungeplanter Stillstandszeiten erzielen. SKF fertigte für den Kunden vierreihige Zylinderrollenlager – komplett mit optimierten Oberflächeneigenschaften und kundenspezifischen Beschichtungen –, um die Gebrauchsdauer und Robustheit zu optimieren sowie die Produktionskosten zu senken.

Wie Digitalisierung das Geschäftsmodell um Dienstleistungen erweitert

Die Digitalisierung wird auch das Dienstleistungsangebot gegenüber den Kunden prägen. Während weiterhin das herkömmliche „Transaktionsmodell“ der Versorgung mit Maschinentechnik im Vordergrund steht, wird es allmählich von eher leistungsbasierten Verträgen abgelöst werden. Hier wird SKF künftig sicherstellen, dass die Betriebe der Kunden effizient arbeiten können. Die Versorgung mit Technikprodukten wie Lagern wird dann jene Dienstleistungen – von zustandsabhängiger Instandhaltung bis zur Kompetenz bei Schmiersystemen – unterstützen, die diese zusätzliche Effizienz bereitstellen.

Beispielsweise unterzeichnete SKF kürzlich einen 5-Jahres-Vertrag für „Rotation For Life“ mit dem schwedischen Unternehmen Zinkgruvan Mining. SKF wird die Fernüberwachung von vier Zinkenfräsern in einer Zinkgruvan-Anreicherungsanlage übernehmen. Hierfür entrichtet das Unternehmen dann eine „Gebühr“, die darauf basiert, ob die Produktivitätsziele erreicht werden.

Diese Vereinbarung stützt sich auf die synchronisierte Zusammenarbeit der Digitalisierungstechnologien. Teil des Vertrags ist, dass Überwachungsdaten von einem Förderband automatisch erfasst werden und dass ein SKF-Experte bei Bedarf Abweichungen analysiert, während ein verteiltes Schmiersystem die optimale Effizienz des Bands sicherstellt.

Wie Digitalisierung in der Industrie Vorteile für den Maschinenbetreiber schafft

Die Fähigkeit, unterschiedlichste Daten zu korrelieren, kann die Leistung zusätzlich verbessern. Beispielsweise können in einer Zusammenarbeit mit Honeywell die Zustandsüberwachungsdaten, die SKF regelmäßig erfasst, nun mit Prozessdaten wie Maschinendrehzahl und Steuerparametern kombiniert werden. Durch die Zusammenführung dieser Datenströme konnte ein gemeinsamer Kunde, ein großer Kupferproduzent, sachkundigere Entscheidungen zur Instandhaltung und Leistungsfähigkeit seiner Anlagen treffen. Laut diesem Kunden hätte ein Ausfall von Komponenten früher zu einer Abschaltung geführt, doch ließe sich dies nun vermeiden: dank frühzeitiger Warnungen, die durch die Kombination aus Inspektions- und Überwachungsdaten möglich wären.

Der Zugriff auf diese umfassenderen Daten kann die Instandhaltung optimieren und Kunden dabei helfen, sachkundigere Entscheidungen zu treffen. Durch eine Analyse von sowohl Überwachungs- als auch Prozessdaten ließe sich zum Beispiel aufzeigen, dass die 3 %ige Verlangsamung einer Maschine das Wartungsintervall um vier Wochen verlängern würde. Der Kunde könnte dann eine leichte Drosselung der Produktion durch einen längeren Produktionszeitraum ausgleichen – und die bestmögliche Entscheidung treffen.

Wie Digitalisierung die Beschaffung von Ersatzteilen verändern wird

Das automatische Erkennen eines ausfallenden Lagers ist ein bedeutender Schritt hin zu mehr Effizienz. Die Abläufe bei der Bestellung eines Ersatzteils – einschließlich des Versands des Auftrags bis hin zur Fertigung, Abwägung der Durchlaufzeit und Lieferung des Teils – bedürfen allerdings weiterhin wesentlichen menschlichen Zutuns. SKF rüstet sich bereits für eine Zukunft, in der die fehlerhafte Komponente quasi ihr eigenes Ersatzteil bestellt. Da ein intelligenter Sensor schon jetzt sich selbst diagnostizieren kann, ist es durchaus vorstellbar, dass er eine automatisierte Nachricht den ganzen Weg zurück über die Beschaffungskette sendet.

Es geht jedoch noch weiter: Die zunehmende Digitalisierung rationalisiert den Fertigungsprozess (Bild 3). Sie hat bereits zur Verkürzung der Maschinenrüstzeiten beigetragen. Auf diese Weise lässt sich ein bestimmtes Ersatzteil so einplanen, dass es mit kürzester Wartezeit und minimaler Unterbrechung in die Fertigungsstraße integriert werden kann.

Die Kombination dieser beiden Faktoren – die präzise Vorhersage eines ausfallenden Teils mit der „Fertigung auf Bestellung“ – gewährleistet, dass ein Teil des „prognostizierten Bedarfs“ durch den „tatsächlichen Bedarf“ ersetzt wird. Dies erweitert das „Just in time“-Fertigungskonzept bis hin zur einzelnen Komponente und könnte eines Tages zu einem Lagerbestand von nahezu „Null“ führen. Eine Welt ohne Lagerhaltung ist nur schwer vorstellbar, doch die Vision ist zum Greifen nah (Bild 4).

Erst am Anfang der Digitalisierung in der Produktion

Diese Art von System muss noch entwickelt werden. SKF führt jedoch bereits in bestimmten Bereichen der Beschaffungskette entsprechende Pilotprojekte durch. Für die Zukunft ist geplant, diese Pilotprojekte zusammenzuführen und dadurch eine vollständige Digitalisierung von Anfang bis Ende zu ermöglichen.

Durch die enorme Kraft der vorhandenen digitalen Technologien, wie zum Beispiel Smartphones, denken wir womöglich, dass wir die Spitze der Leistungsfähigkeit erreicht hätten. Wir befinden uns allerdings erst am Anfang der Digitalisierung in der Fertigung. Jeder einzelne Aspekt der Fertigungs-Wertschöpfungskette lässt sich mithilfe der Digitalisierung optimieren. Einige sind bereits da, andere lassen sich nur erahnen.

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal MaschinenMarkt erschienen. Verantwortliche Redakteurin: Stefanie Michel

* Bernie van Leeuwen ist Director Product Management Digitalization bei SKF.

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