Digital Connectivity: Die versteckte Revolution

Henry Ford hat zwar das Konzept der Fließband-Fertigung nicht erfunden, aber mit einem berühmten Zitat manifestiert: „You can get it in any color – as long as it is black!“. Varianten, Sondertypen, Diversifikation – all das sind Dinge, die den Fluss der Produktion stören und zwangsläufig die Kosten in die Höhe treiben. Und in der Tat: Eine fest verkettete Automatisierung ermöglicht erhebliche Skaleneffekte. 

Doch Automatisierung und möglichst viele Gleichteile genügen heute nicht mehr. Die Nachfrage der Kunden im Consumer- und Industriesegment hat sich erheblich spezialisiert. Dafür gibt es zwei wesentliche Gründe: Zum einen versuchen Hersteller, über ein breit differenziertes Angebot einen Vorsprung vor der Konkurrenz zu entwickeln. So waren 2019 in Deutschland rund 15.000 verschiedene Fahrzeugtypen und -varianten zugelassen. Zum anderen unterliegen aber gewerbliche Nachfrager selbst einem enormen Wettbewerbs- und damit Kostendruck. Statt also „Eins für alle“-Produkte braucht es oft spezialisierte Komponenten, die gezielt eine bestimmte Aufgabe erfüllen, die restlichen Funktionen einschränken oder weglassen und damit für niedrigere Kosten sorgen. Aus diesem Grund umfasst allein das Angebot für industrielle Switches von Siemens mehr als 250 Typen – vom kleinen „Ethernet-Verteiler“ CSM12/24 für die Logo! Kleinsteuerung bis zum leistungsfähigen Scalance XR500 mit über 50 Ports, Unterstützung unterschiedlicher Übertragungsmedien und redundantem Aufbau für das Hallen-Netzwerk einer Fabrik. 

Wie kann also die Fertigung der Zukunft organisiert werden? Die Antwort besteht aus einer Mischung aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen, innovativen Technologien und neuen Abläufen. Eines haben aber fast alle Lösungsansätze gemeinsam: Sie nutzen Daten aus der Feldebene, gewinnen neue Informationen durch neue Sensoren (im weitesten Sinne), oder vernetzen Informationen in Echtzeit. Die horizontale und vertikale Kommunikation zwischen Mitarbeitern, IT-Systemen, Lieferanten und Kunden ist der Schlüssel für höhere Flexibilität, Produktivität und Qualität in der Industrie 4.0-Fertigung. 

In der Praxis ist manche Veränderung jedoch recht unscheinbar. Beispiel: Die Belieferung des Siemens-Werks in Karlsruhe mit sogenannten C-Teilen wie Schrauben oder Bolzen. Würth Industrie Service kümmert sich um die Versorgung der Fabrik – allerdings nicht nach Planungszyklen oder Erfahrungswerten, sondern gesteuert durch den tatsächlichen und aktuellen Verbrauch. Dazu sind die Materialbehälter mit Simatic RF600 RFID-Transpondern ausgestattet. Wird ein Behälter leer, stellen die Werker ihn einfach auf ein spezielles Kanban-Regal. Ein dort eingebautes RFID-Lesegerät erfasst die Identifikationsnummer des Behälters und funkt diese über Scalance Netzwerkkomponenten von Siemens an einen Server bei Würth. Durch die Verknüpfung der Echtzeit-Daten mit den Bestellinformationen kann eine Nachlieferung durch Würth noch am nächsten Tag erfolgen – und der Kanban-Prozess im Werk bleibt dabei unverändert. 

Ein zweites Beispiel sind die mobilen Materialcontainer, die zum Transport der Erzeugnisse zwischen den unterschiedlichen Fertigungsstufen genutzt werden. Im Alltag muss vielfach zum Barcode-Scanner gegriffen werden, um das richtige Material zu identifizieren. Manchmal muss der Werker auch auf die Suche gehen, zum Beispiel weil der Container versehentlich falsch abgestellt wurde, oder weil der interne Transport den Behälter noch gar nicht geliefert hat (im Material-Management-System wird immer die Abholung gebucht). All das kostet wertvolle Minuten und lässt Produktionskapazitäten ungenutzt.

Das Funkortungssystem (Real-Time Locating System, RTLS) Simatic RTLS von Siemens schafft hier Abhilfe. Dazu werden die Materialcontainer mit einem RTLS-Transponder ausgestattet, die nun kontinuierlich und präzise in der Fabrik geortet werden. Die Integration der Ortungsdaten mit der Materialwirtschaft sorgt dafür, dass der Standort jedes Behälters jederzeit mit wenigen Mausklicks abrufbar ist – bei Bedarf auch auf mobilen Geräten wie dem Industrie-Tablet Simatic ITP1000. Ein besonderer Clou: Die in die RTLS-Transponder integrierten User Interface-Elemente wie Display, Taster und eine per Funk steuerbare LED. Sie ermöglichen eine aktive Kommunikation mit den Mitarbeitern vor Ort, zum Beispiel indem die Anzeige auf dem gesuchten Material solange blinkt, bis der Werker den Suchauftrag per Tastendruck quittiert und damit gleichzeitig die Materialabholung bestätigt. Im Zweifel hilft ein Blick auf das Display, was sich aktuell im Behälter befindet. 

Die Beispiele aus dem Karlsruher Werk zeigen eindrucksvoll, wie industrielle Kommunikationstechnologien neuartige Fertigungskonzepte ermöglichen. Selbstredend ist die Zuverlässigkeit der Systeme entscheidend: Ausfälle und Störungen lassen den Flexibilitäts- und Kostenvorteil schnell dahinschmelzen. Aus diesem Grund investiert Siemens erhebliche Aufwände in die Entwicklung und Test seiner Komponenten, die im eigenen Werk sowie bei zahlreichen, zufriedenen Industriekunden zum Einsatz kommen. Ein Beispiel ist die sogenannte HALT-Kammer, bei der jeder neue Produkttyp und Samples aus der Fertigung bis an die Temperatur- und Vibrationsgrenzen und darüber hinaus getestet wird – damit eine ausreichende Reserve zwischen Messwerten und Spezifikation den problemlosen Betrieb sicherstellt. Denn auch in der neuen Welt der digitalen Transformation, im IIoT und bei Industrie 4.0 gilt ein uraltes Industrie-Paradigma: Es zählt nur, was am Ende herauskommt.

von Markus Weinländer