Digitalisierung der Fertigung

„Ausgelöst durch die Pandemie, sehen wir uns mit gestörten globale Lieferketten sowie Engpässe bei Maschinenersatzteilen konfrontiert“, erklärt Matthias Morath, PLM-Innovation Consultant bei Liebherr IT Services. „Hinzu kamen eine fehlende Planungssicherheit beim Bezug von Neumaschinen, neue Anforderungen in Bezug auf das Verarbeiten von Maschinendaten und IT-Security Richtlinien. Das zeigte uns, dass wir die Vernetzung nicht durch das Herauswachsen und schrittweise Ersetzen des Maschinenparks lösen können“. 

Der Anforderungskatalog beinhaltete auch ein umfassendes Monitoring für die Überwachung sämtlicher IT-Komponenten, deren Abhängigkeiten und Services. Durch eine automatisierte Diagnose können zusammenhängende Fehlerbilder schnell erkannt und dem dementsprechenden First sowie Second Level Support zugewiesen werden. Für den sicheren Remote-Zugriff ist die Implementierung diverser standardisierter Schnittstellen vorgesehen. Sowohl die Wartung als auch die Problemüberwachung und -behebung sowie die Realisierung von Optimierungsmöglichkeiten sollen so zu jeder Uhrzeit vor Ort und remote gewährleistet sein.

Allianz für die Entwicklungsarbeit 

„Innovationen brauchen Freiräume und können nicht in einer aktiven Fertigung verprobt werde. Hierfür wird eine Spielwiese benötigt, in der sich Experten zwanglos und in einem offenen Ansatz treffen und kollaborieren können“, weiß Matthias Morath aus dem Arbeitsalltag. Bei der Erprobung der IIoT Box wurde dieser Ansatz bestätigt. Mit der Aachner Werkzeugbau Akademie (WBA) sowie dem European 4.0 Transformation Center (E4TC) wurde in enger Zusammenarbeit mit Cisco das Funktionsspektrum erweitert und auf Herz und Nieren geprüft. Die WBA und das E4TC sind beides Center auf dem RWTH Aachen Campus. Cisco brachte das Knowhow und die Erfahrung im Bereich der Integration von klassischer IT mit OT- Umgebung mit ein. Die WBA steuerte zum Projekt die technische Expertise in Micro Service, der Visualisierung sowie Auswertung der fertigungsrelevanten Daten bei. Zukunftsweisende Lösungen wurden in der Demo-Fabrik an drei Fertigungseinrichtungen in der RWTH verprobt. „Wir begrüßen den offenen Ansatz und die enge Zusammenarbeit von Liebherr und Cisco. Als Berater von mittelständischen Unternehmen bei der Planung und Einführung moderner Industrie-Landschaften profitieren wir alle davon“, verdeutlicht Jan-Hendrik Wiese, Leiter Innovation und digitale Lösungen an der WBA.

Erfolgreiche Integration unterschiedlicher Dienstleistungen

Heute kann die Liebherr mit der neuen Lösung seine OT-basierten Geräte auf einer einheitlichen Kommunikationsplattform miteinander verbinden. Damit wurde die Grundlage für aktuelle und zukünftige Anforderungen für die Vernetzung in der Smart Factory geschaffen. Ein gängiges Beispiel ist das Freischalten eines Remote Services. Netzwerkprofile im Switch könne vor Ort bei Bedarf über einen Schlüsselschalter freigeschalten werden. Eine aktive Freischaltung wird über eine Signallampe ausgegeben. Über den Alarmausgang des Cisco Catalyst IE3400 Rugged Series Switch lassen sich ebenfalls einzelne Komponenten oder Bereiche zur Fehlerdiagnose ein- oder ausschalten. Dadurch kann bei Störungen im Produktionsprozess eine schnelle automatisierte Diagnose realisiert werden. Der Catalyst IE3400 Rugged Series Switch wurde für den Betrieb in kritischen Umgebungen konzipiert. Er kann in einem Schaltschrank verbaut werden und bleibt auch in Umgebungen mit hohen Temperaturen hochverfügbar.

Applikationsvielfalt im IIoT erhöht die Produktivität

Durch das Anbieten einer IIoT Box ist die Basis dafür geschaffen worden, dass jegliche Fertigungseinrichtung vernetzt sowie auf einen definierten aktuellen Standard gehoben werden kann. Durch die Eigenfertigung der BOX können Umbausätze problemlos erstellt sowie in Fläche ausgerollt werden. Die Standardisierung ermöglicht ein gemeinsames Schulungskonzept und fördert den standortübergreifenden Wissensaustausch. Ebenfalls wird die sichere Konnektivität zu den bekannten Systemen wie zum Beispiel das Manufacturing Execution System (MES) sowie die Betriebsdatenerfassung (BDE) erleichtert. Die Option zur vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) verringert Produktionsausfälle. Ein aktives Monitoring ermöglicht über alle Komponenten des Maschinenparks hinweg eine aktuelle Zustandsbeschreibung. Durch die Steuerung und Überwachen der technischen Infrastruktur wie zum Beispiel die technischen Gase inklusive Druckluft, Kühlung, Heizung können vorhanden Ressourcen effizienter einsetzen werden. Die modernisierte Produktionsumgebung soll eine umfassende Transparenz sowie die Optimierung der Kostenkontrolle ermöglichen. Echtzeitnahe sowie historische Daten decken Verschwendungen auf und fördern die Agilität. Durch ein Retrofit können komplett abgeschrieben Bestandsanlage zudem nachträglich vernetzt werden. Das verlängert die Abschreibungsfristen für den Maschinenpark. Teure Investitionen in Neuanlagen können entfallen. „Die Harmonisierung und Standardisierung unserer Fertigung mit unserer IT-Umgebung ist ein fortlaufender Prozess. Durch die IIoT Box haben wir die Basis für einen höhere Transparenz erreicht. Das ermöglicht uns, schnell und agil auf Engpässe oder Veränderung zu reagieren“, zieht Matthias Morath ein vorläufiges Resümee.