Autor: Ragna Sonderleittner 

Fallbeispiel: Einstieg in die Digitalisierung

Alle reden von Digitalisierung. Was gehört dazu, bis man sich „digitalisiert“ nennen kann? Digitalisierung bedeutet erst einmal nur, analoge Informationen in ein digitales Format, einen Code oder Daten umzuwandeln. Der Zweck von Daten ist es, Informationen maschinenlesbar und -verarbeitbar zu machen. Digitalisierung bezeichnet auch die Vernetzung von Geräten und Gegenständen – und somit auch von Menschen, die diese benutzen. Man kann aber nicht auf einen Schlag gleich alles in einem Unternehmen digitalisieren. Wir zeigen am Beispiel eines Mittelständlers, wie ein softer Einstieg aussehen kann.

Ausgangslage

Die Fa. Koch Werkzeugbau GmbH ist ein mittelständischer Werkzeughersteller für Stanz- und Umformtechnik mit Sitz in Wuppertal – ein Familien- Unternehmen in der 3. Generation.
Neben der Herstellung von Werkzeugen für Pressen fertigt die Firma Formteile für die Verarbeitung unter anderem in der Automobilindustrie. Dabei ist das Unternehmen Koch ein Tier 2 Lieferant in der Produktionskette, die Formteile werden extern weiterverarbeitet und veredelt.

Das geht doch besser, irgendwie?

Das Unternehmen suchte nach einer Lösung für die Digitalisierung und Visualisierung der Produktionsdaten für die Fertigung von Zierelementen in der Serie. Man wollte Produktionsverzögerungen sichtbar machen, die Gründe analysieren und mit diesen Erfahrungen den Produktionsprozess dann verbessern. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden die Betriebsdaten manuell erfasst und zum Teil erst Tage später ausgewertet. Es gab keine systematische Aufstellung über die Häufigkeit von bisher unbekannten Stillstandsgründen. 

In diesem Projekt sollten die Pressenhübe aller Pressen in Echtzeit erfasst und über die Zeitachse einer Schicht ausgewertet werden. Alle Kennzahlen wie Hubzahl, Taktzeit und Stillstandszeiten sollten zentral auf einem Monitor in der Fertigungshalle sichtbar sein. Es sollte eine Aufzeichnung der Produktionsdaten sowie eine Darstellung der Daten via Webserver geben. Dauer, Grund und Häufigkeit der Stillstände sollten dokumentiert werden. Die vier Pressen in der Fertigung von Zierelementen werden durch zwei Siemens S7 Steuerungen sowie zwei Pilz Steuerungen betrieben.

Schritt 1: Automatische Datenerfassung und Speicherung

Das Projekt wurde von ATEG umgesetzt. Die automatische Datenerfassung und Speicherung wurde mit FlexEdge DA50A mit HDMI Port von ATEG gelöst. FlexEdge ist ein Gateway und bietet leicht konfigurierbare Kommunikationsschnittstellen, die sich unabhängig von Protokoll oder Hersteller mit jeder industriellen Kommunikationsanwendung verknüpfen lassen.

  Schritt 2: Erfassung von Stillstandsgründen an der Maschine über HMI – Human Machine Interface

Zusätzlich wurde je ein Bediengerät der Red Lion Serie CR1000 an jeder einzelnen Presse installiert. Hier werden über den intuitiven 4“ Touchscreen Informationen über Stillstand und Ausschussteile manuell eingegeben: Der Werker wählt bei einem Stillstand einen die vier definierten Gründe „Warten“, „Rüsten“, „Defekt“ und „Pause“ aus.

Herausforderungen waren die Schnittstellen der unterschiedlichen SPS-Steuerungen. Die Pressen mit der Siemens Steuerung S7 konnten direkt angeschlossen und die Produktionszähler ausgelesen werden. Die Produktionstakte der Pressen mit Steuerungen des Herstellers Pilz wurden über Koppelrelais ausgekoppelt und über ein Eingangsmodul der PTV (das Visualisierungsgerät) entgegengenommen und zu KPIs weiterverarbeitet.

Zusätzlich wurde je ein Bediengerät der Red Lion Serie CR1000 an jeder einzelnen Presse installiert. Hier werden über den intuitiven 4“ Touchscreen Informationen über Stillstand und Ausschussteile manuell eingegeben: Der Werker wählt bei einem Stillstand einen die vier definierten Gründe „Warten“, „Rüsten“, „Defekt“ und „Pause“ aus.

Herausforderungen waren die Schnittstellen der unterschiedlichen SPS-Steuerungen. Die Pressen mit der Siemens Steuerung S7 konnten direkt angeschlossen und die Produktionszähler ausgelesen werden. Die Produktionstakte der Pressen mit Steuerungen des Herstellers Pilz wurden über Koppelrelais ausgekoppelt und über ein Eingangsmodul der PTV (das Visualisierungsgerät) entgegengenommen und zu KPIs weiterverarbeitet.

Schritt 3: Visualisierung der KPI in der Produktionsleitung und der Geschäftsführung.

Für die Visualisierung wurde die Automationssoftware Crimson von Red Lion verwendet. Die Automationssoftware Crimson 3.x ist eine intuitive Software zur Entwicklung von Automatisierungsumgebungen im Einsatz mit der Hardware – hier ProducTVity Station (kurz PTV) und die HMI Serie CR1000 – von Red Lion Controls. Crimson bietet eine unkomplizierte Datenerfassung, Datenverarbeitung, Visualisierung und weitere Funktionen. So kommt die Information von der OT zur IT. Dort werden Soll- und Ist-Werte und Trends für jede Presse einzeln abgebildet.

Schritt 4: Visualisierung der berechneten KPI auf TV in der Produktion mittels Anbindung des TV über den HDMI Port des zentralen Edge Devices

Für die Visualisierung der Produktionszeiten installierte das Team von Red Lion die ProducTVity Station (PTV) mit zusätzlichem Ethernet-Modul und digitaler Eingangskarte. Die ProducTVity Station ist ein einsatzbereites Daten-Managementsystem, welches KPI-Daten (Key Performance Indicator) und Zustands- oder Fehlermeldungen über eine HDMI Schnittstelle an einen handelsüblichen TV sendet und diese visuell darstellt. Dieses Daten-Visualisierungssystem eignet sich ideal für Produktionen, wo die Leistung verfolgt und überwacht wird.

Das Ergebnis

Die Umsetzung erfolgte in drei Arbeitstagen, wobei die Produktion während der Inbetriebnahme weiterlief.

Die Visualisierung der erfassten Daten hat sich bereits nach nur einem Quartal ausgezahlt: Das Erfassen der BDE-Daten führte zu einer Steigerung der Produktivität von 10-12 Prozent für das Unternehmen. Warum? Bei einem Produktionsstop wird der Produktionsleiter umgehend vom System informiert und kann sich zeitnah darum kümmern. Die Aufschlüsselung der Stopgründe erlaubt Maßnahmen zur Abstellung. So können Qualitätsmängel in der Produktion früher erkannt und abgestellt werden, während vorher regelmäßig eine 2-tägige Verzögerung üblich war.  

Die Flexibilität der Software Crimson erlaubt eine dynamische Anpassung der Produktion an zukünftige Erweiterungen oder Upgrades im ERP System.

Der nächste Schritt für die Koch Werkzeugbau wird sein, die Ausfälle vorherzusagen.

Ragna Sonderleittner

in Kooperation mit unserem Premium Medienpartner SPS-Magazin