Übernehmen jetzt die Roboter?

Eine intelligente Walze mit Gedächtnis. Gibt’s nicht? Gibt’s doch. Im Internet der Dinge. Was sich nach Science-Fiction anhört, ist bei der Firma Derichs in Krefeld jetzt Wirklichkeit geworden. Die Firma steht für hochwertige Präzisions-, Heiz- und Kühlwalzen für die Kunststoffindustrie. Nun hat das Unternehmen rund um die Doppelspitze Maria Barthels und Stephanie Holzmann für Ihre Walzen ein Innenleben entwickelt. „Soweit wir wissen ist es das erste Mal, dass eine Walze per Bluetooth Informationen direkt aus ihrem Inneren an ein mobiles Endgerät überträgt“, erklärt Maria Barthels. In der Praxis liefert das digitale Gedächtnis der Walze Informationen über Temperatur, Durchfluss, Druck und mögliche Komplikationen. Alle Daten werden digital und vor allem drahtlos an entsprechende Empfänger übermittelt und können wo und von wem immer gewünscht oder gefordert eingesehen werden. Der Wartungsingenieur hat auf diese Weise einen guten Einblick, ob in naher Zukunft Wartungsarbeiten nötig werden und kann diese in die produktionsruhige oder -freie Zeit legen. „Früher waren die Walzen plötzlich defekt und die Fertigung stand still. Eine vorausschauende Planung war nicht möglich. Nun können wir schon lange Zeit vorher sagen, wann eine Walze ausgebaut werden muss und rechtzeitig für Ersatz sorgen“, sagt Maria Barthels. Gleichzeitig liefert die Walze alle Produktionsdaten. Auf dieser Basis können Erfahrungen gesammelt werden, deren Auswertung die Produktivität letztlich steigern kann.

 

Obwohl die Derichs GmbH mit fünf Mitarbeitern ein vergleichsweise kleines Unternehmen ist, ist den Krefelderinnen ein großer Clou und der Einstieg in Industrie 4.0 gelungen. Der Begriff steht für die echtzeitfähige, daten-volumenstarke und multimodale Kommunikation und Vernetzung zwischen cyber-physischen Systemen und Menschen. Die massenhafte, wirtschaftliche Verfügbarkeit von Daten und Informationen – wenn notwendig, in Echtzeit – ermöglicht ein Verständnis über Zusammenhänge und ist die Basis für schnellere Entscheidungsprozesse. Durch die Onlineschaltung der Anlagen, Logistik und Produkte wird die Mensch-Maschine- Interaktion auf einer neuen Ebene ermöglicht, auf der direkt miteinander kommuniziert und kooperiert werden kann und das Internet der Dinge erschaffen wird. „Durch die Vernetzung der gesamten Wertschöpfungskette und die dadurch verfügbaren Informationen und Daten, entsteht ein unternehmensübergreifendes dynamisches Netzwerk, durch das sich die Ressourcen, Kosten und die Verfügbarkeit der Produkte stark optimieren lassen. Dadurch entwickeln sich die Unternehmen weiter zu sogenannten „Smart Factories“ oder „intelligenten Fabriken“, erklärt Professor Dr. Volker Stich, Geschäftsführer des Forschungsinstituts für Rationalisierung (FIR) an der RWTH Aachen.

 

Derichs hat für seine mit dieser Innovation auf der internationalen Leitmesse für die Veredelung und Verarbeitung von Papier, Film und Folie den Industrie 4.0-Award bekommen gewonnen. „Das unsere Idee Realität geworden ist, verdanken wir unserem großen Netzwerk. Denn auch wenn wir klein sind, operieren wir in der ganzen Welt“, sagt Maria Barthels. Die spannende Entwicklung der intelligenten Walze begann 2014 mit der Suche nach Kooperationspartnern. Fündig sind sie an der Züricher Hochschule für angewandte Wissenschaften (ZHAW) geworden. Ein Das dortiges Team um Prof. Roland Küng hat sie bei der Entwicklung der Walze unterstützt. Der Prototyp läuft nun seit Jahresbeginn in ausgewählten Unternehmen des Derichs-Kundenstamms – mit durchschlagendem Erfolg: „Die Testläufe waren sehr gut. Einige Unternehmen haben noch Verbesserungsvorschläge gemacht. Alle Tester haben die Modifikation für weitere neuen Walzen bereits bestellt“, freut sich Maria Barthels. Momentan läuft die CE-Prüfung, zum Ende des Jahres rechnen die Geschäftsführerinnen mit einem fertigen Produkt. Bis dahin haben die Krefelderinnen einen sechsstelligen Betrag aus eigener Tasche investiert. Eine Anlage, die sich lohnt, ist sich Maria Barthels sicher: „Wir haben bei der Entwicklung im Prinzip nur einen Fehler gemacht, in dem wir uns zu spät um Fördergelder gekümmert haben. Diese hätten wir nämlich schon beantragen müssen, bevor wir in die Entwicklungsphase eingestiegen sind.“

 

Die Zusammenarbeit mit einer Hochschule, wie es Derichs gemacht hat, ist ein guter Weg. Doch den einen Einstieg zur Industrie 4.0 gibt es nicht, sagt auch Professor Stich: „Das Motto muss sein: Think Big and Start Small. Jedes Unternehmen entwickelt sich individuell, aber der Weg muss systematisch sein. Und das ganzheitlich und in allen Bereichen: Ressourcen, Informationssysteme, Organisationsstruktur und Kultur.“ Mit minimum viable approach, einem Ansatz der kleinsten, realistisch umsetzbaren Veränderungen, erreichen Unternehmen die notwendige Agilität, um ihr Unternehmen zukunftsorientiert zu gestalten. Unterstützung des Mittelstands bei der digitalen Transformation gibt es zum Beispiel bei der IHK in Zusammenarbeit mit „Digital in NRW - Das Kompetenzzentrum für den Mittelstand". Das Kompetenzzentrum bereitet die Themen Digitalisierung und Vernetzung gezielt für kleine und mittlere Unternehmen in Nordrhein-Westfalen und über die Landesgrenzen hinweg auf und macht kostenlose und praxisorientierte Angebote für die erste Beratung und gemeinsame Umsetzung.

 

 

Helmut Beyers will die vollständige Vernetzung

 

Bei Helmut Beyers hat die völlige Vernetzung der Produktion vor drei Jahren begonnen und ist nun weit fortgeschritten. Der Hersteller von elektronischen Baugruppen und Komplettsystemen aus Mönchengladbach hat einen „digitalen Schatten“ seiner gesamten Fertigungsprozesse geschaffen. Vom Wareneingang und Lager über maschinelle und manuelle Fertigungsschritte und Produktprüfung bis hin zum Warenausgang können durch das Abbild alle wichtigen Prozessdaten gespeichert werden. Das System, der Factory Conductor, verbindet dabei den Produktionsprozess, die Mitarbeiter und das Warenwirtschaftssystem miteinander. Aufgenommene Daten werden einerseits direkt ins Warenwirtschaftssystem eingespielt, andererseits in einer browserbasierten Anwendung graphisch dargestellt. „Mit diesen Erkenntnissen können wir unsere Produktion weiter verbessern“, sagt Dr. Jan Renker, Manager Strategie und Innovation bei Helmut Beyers. Alle Daten über die Dauer der Produktionsabläufe und den Materialverbrauch fließen zeitgleich in ein Manufacturing-Execution-System. „Unsere Mitarbeiter können sofort erkennen, wie der Warenbestand in unserem Lager gerade aussieht“, so Renker. 

 

Mit Einzug der Digitalisierung in das Unternehmen mit rund 170 Mitarbeitern konnte der Umsatz um rund 30 Prozent gesteigert werden. Und man ist noch nicht am Ende. Schon jetzt arbeitet man bei Beyers eng mit den Kunden zusammen und stellt ihnen die gesammelten Daten zu ihrem Produkt zur Verfügung. „So profitieren auch die Kunden und können schon mit den Daten arbeiten, bevor die Baugruppe ausgeliefert ist“, so Renker.  In Zukunft will das Unternehmen in seinem System noch eine Schnittstelle für die Kunden schaffen. Damit sie jederzeit den Stand ihres Auftrags einsehen können.

 

Professor Stich vom FIR sieht einen Vorteil von Industrie 4.0 ebenfalls in der transparenteren Zusammenarbeit mit den Kunden. Die Unternehmen können produktiver und agiler auf Kundenwünsche reagieren. „Kunden sind nicht mehr an den kostengünstigsten Produkten interessiert, sondern an individuellen, ihren Wünschen entsprechenden, schnell lieferbaren Produkten und Dienstleistungen“, so der Experte. Für Deutschland bedeutet das: Qualität beibehalten, schneller und reaktionsfähiger werden, Kundenwünsche schneller bearbeiten und am besten im Vorfeld antizipieren. Insbesondere der Mittelstand profitiere durch mehr Flexibilität, Agilität und weniger Bürokratie. Industrie 4.0 sorge für Marktdifferenzierung und Alleinstellungsmerkmale im globalen Wettbewerb und schafft Vorteile, indem man „schneller“ als der Wettbewerb ist.

 

Stünings Medien hat die MediaFactory 4.0 gestartet

 

Krefelds größte Druckerei Stünings Medien, hat die MediaFactory 4.0 gestartet. Stünings Medien vereint in Krefeld die vier eng vernetzten Geschäftsbereiche Verlag, Internet, Werbung und Druck. Die rund 110 Mitarbeiter des 1929 gegründeten Unternehmens produzieren Fachzeitschriften, Reiseführer, Bücher, Nachschlagewerke, Prospekte, Kataloge und Kundenmagazine sowie Komplettlösungen fürs Internet und Apps für Smart Phones und Tablets. „Seit zehn Jahren bauen wir unsere Digitalisierung sukzessive aus. Die Factory ist nun der vorläufige Höhepunkt“, erklärt Verlagsleiter Jörg Montag. Mehr als vier Millionen Euro hat Stünings in die Entwicklung und den Ausbau der digitalen Medienproduktion investiert. Herzstück der MediaFactory ist eine Zehnfarben-Druckmaschine. Technische Vorrichtungen, wie die Wendeeinrichtung, der simultane Plattenwechsel „AutoPlate Pro“ und die höhere Geschwindigkeit von bis zu 15.000 Druckbogen pro Stunde beschleunigen die Abläufe an der großen Offset-Druckmaschine erheblich. Doch das Konzept „MediaFactory 4.0“ beinhaltet weit mehr als die Investition in neue Druckmaschinen. Dahinter steckt vor allem die nicht auf den ersten Blick sichtbare Digitalisierung – Tausende kleinere und größerer Adaptionen, verbunden mit vielen Investitionen und Qualifizierungen der Mitarbeiter. Und auch die Integration der Logistik für die zahlreichen Kunden aus ganz Deutschland spielt eine wesentliche Rolle. Stück für Stück hat Stünings Medien in den vergangenen Jahren die im Drucksektor traditionelle Arbeitsweise modernisiert und die verschiedenen, bislang voneinander isolierten Arbeitsgänge mit modernster Software zusammengeführt.

 

Eine praktische Anwendung der MediaFactory 4.0 ist das „PrintLogistikSystem (PLS)“, eine Eigenentwicklung von Stünings Medien. Mit diesem System können Unternehmen und Verbände ihre komplette Versorgung mit Printprodukten und Werbeartikeln abwickeln – bis zu 1.000 verschiedene Artikel von der Visitenkarte über Flyer, Prospekte und Plakate. Die Kunden, die in der Regel 20 bis 50 Niederlassungen oder Filialen haben, können bequem über das Internet ihre Lagerartikel bestellen, die innerhalb eines Tages versendet werden. Täglich verlassen zwischen 150 und 400 Pakete das Logistiklager in Krefeld. „Dank der Investitionen in neue Technologien konnten wir Erfahrungen sammeln und schaffen. Auf deren Basis haben wir unsere Arbeitsabläufe professionalisiert und verkürzt“, sagt Montag. Als nächstes Thema der MediaFactory 4.0 steht die Mehrsprachigkeit auf dem Plan.

 

SMS Digital bietet digitale Lösungen für die Kunden

 

Als Businesszweig hat man Industrie 4.0 bei der SMS Gruppe erkannt. Der Anlagenbauer hat vor zwei Jahren ein Tochterunternehmen für die Digitalisierung gegründet. Aber nicht etwa für die Digitalisierung der eigenen Unternehmen. Vielmehr hilft SMS Digital den Kunden der Gruppe auf ihrem Weg zur Industrie 4.0. „Wir haben ursprünglich überlegt, was wir anbieten können, um unser Portfolio zu komplettieren. Herausgekommen sind digitale Lösungen für unsere Kunden“, sagt SMS-Digital Geschäftsführer Maximilian Wagner. Smart Alarm heißt die Software, die die Profis bei SMS Digital entwickelt haben. Sie sorgt für mehr Überblick und bessere Kontrolle bei den unzähligen Alarmen, die tagtäglich in den Anlagen ausgelöst werden. Dank einer intelligenten Priorisierung, transparenter Visualisierung und der direkten Verknüpfung von Lösungshinweisen macht Smart Alarm Schluss mit langwierigen Fehleranalysen. „Um eine maximale Anlagenverfügbarkeit zu erreichen, ist es für unsere Kunden extrem wichtig den Anlagenzustand zu überwachen. In Interviews haben wir erfahren, dass herkömmliche Visualisierungssysteme auf HMIs (Human Machine Interfaces) diesem Anspruch nicht immer gerecht werden. Smart Alarm hilft ihnen dabei, produktiver zu sein. Gibt es einen Fehler in der Anlage, kann er schnell behoben werden“, erklärt Wagner.

 

Und die 12 Mitarbeiter des Unternehmens sind mit ihrer Entwicklung noch längst nicht fertig. Bisher werden die Fehlermeldungen nach einer bestimmten Zeit überschrieben. In Zukunft soll das System sie als Erfahrungswerte speichern können, um so Fehler und Ausfälle von vornherein zu vermeiden. „Mal angenommen, es fällt immer mal wieder ein Motor aus, nachdem ein paar Stunden vorher ein Temperaturalarm stattgefunden hat. Vorher hat man zwischen Motorausfall und Temperatur keinen Zusammenhang gesehen, weil die Zeitspanne zu groß war oder beides an unterschiedlichen Orten der Anlage stattgefunden hat. Das System aber speichert solche Regelmäßigkeiten und weißt auf Zusammenhänge hin. Beim nächsten mal kann dann bei einem Temperaturalarm gehandelt werden, bevor der Motor kaputt geht“, so Wagner.

 

Gemo konnte durch die Digitalisierung Personal aufstocken

 

Jede Neuerung hat auch seine Kritiker. Zum Beispiel die eigenen Mitarbeiter, die der Digitalisierung skeptisch gegenüberstehen. Bald übernehmen Roboter meinen Job und ich bin arbeitslos. Diese Ängste treiben viele Mitarbeiter um, wenn es um das Thema Digitalisierung geht. Dabei ist diese Denkweise ein Trugschluss. Im Gegenteil, durch die gesteigerte Produktivität können die Unternehmen zusätzliche Arbeitsplätze schaffen. So zum Beispiel bei Gemo in Krefeld. Dank der modernisierten Anlagen und der damit einhergehenden Verbesserung der Wettbewerbssituation konnte das Personal um 26 Mitarbeiter aufgestockt werden. „Die Gefahr besteht eher darin, den Digitalisierungsprozess nicht mitzugehen. Vielmehr sollten Mitarbeiter den digitalen Wandel aktiv mitgestalten. Die Neuerungen durch Industrie 4.0 sind Assistenzsysteme, die es gerade älteren Mitarbeitern ermöglichen, weiterhin ihren Job auszuführen und ihnen den Arbeitsalltag erleichtern. Kritische Fragen gehören aber natürlich dazu und müssen diskutiert werden“, sagt auch Professor Stich vom FIR. Die Angst vieler Mitarbeiter um ihren Arbeitsplatz kennt auch Elke Hohmann von der IHK, hält sie allerdings ebenfalls für unberechtigt: „Durch die Industrie 4.0 wird es höchstens eine Umstrukturierung der Arbeitsplätze geben. Aber wir werden nie zu einer menschenleeren Produktion kommen.“ Hohmann berät bei der IHK Unternehmen in Sachen Industrie 4.0.

 

Bei Gemo ziehen alle Mitarbeiter in Sachen Digitalisierung an einem Strang. Schon zu Beginn der 2000er-Jahre hat das Unternehmen angefangen, die Produktion anhand von Kennzahlen zu steuern, die zuvor im Alltagsbetrieb ermittelt wurden. Die Maschinen bei Gemo verfügen alle über Datenbanken, in denen alle wesentlichen Produktparameter hinterlegt sind. Der Werker wählt nach dem Bestücken nur noch den Artikel aus und startet die Anlage. Die Produktmerkmale werden mit Hilfe von Lasern ermittelt und an die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) übergeben und überwacht. Sollte es zu Abweichungen kommen, hat der Werker innerhalb der eingestellten Reaktionszeit die Möglichkeit, die Anlage nachzujustieren, oder diese stoppt automatisch. Dies sorgt nicht nur für höhere Qualität und Liefermengen, sondern lässt die Krefelder flexibler auf kurzfristige Aufträge reagieren.

 

Das Gemo mit der Digitalisierung der Anlagen schon so früh begonnen hat, ist für Geschäftsführer Detlev Moritz ganz normal, denn das Thema Digitalisierung wurde in seinem Unternehmen schon immer ganz entspannt angegangen: „Wir hatten noch nie Angst davor, uns zu verändern. Wir gehörten in den 1970er-Jahren zu den ersten Mittelständlern, die in die computergesteuerte Produktion eingestiegen sind.“ Von da an hat sich das Unternehmen stetig weiterentwickelt. Moritz spricht auch nur ungern von einer vierten industriellen Revolution: „Für mich ist das eher eine Weiterentwicklung. Die Digitalisierung hat ja schon viel früher angefangen. Jetzt wird nur noch vernetzt, was schon vorher alleine lief.“

 

 

Als Global Player verbringt Moritz viel Zeit im Ausland und kann einschätzen, wie Deutschland im Vergleich aufgestellt ist. „Wir sind ein sehr stark ingenieurgetriebenes Land. Bei allem was die Produktion angeht, gerade bei hochpräzisen Teilen, sind wir ganz weit vorne. Im IT-Bereich und der Digitalisierung, hängen wir allerdings ziemlich weit hinterher. Ein Beispiel ist der Ausbau des Glasfasernetzes. In China sind kleine Dörfer da besser aufgestellt als Deutsche Ballungsräume. Das ist einfach peinlich.“ Dass Deutschland nicht ganz vorne dabei, aber auch nicht abgeschlagen ist, hat man auch beim FIR bemerkt. Deutschland, USA und China sind recht aktiv bei der Digitalisierung. Andere Länder machen sich aber auch zunehmend Gedanken. Russland zieht sehr aktiv nach, ebenso Mexiko. Der Fortschritt hängt sehr individuell vom Unternehmen ab. Ein Grund für das Zögern: „Das Thema ist schwer in den Mittelstand zu bringen. Diverse Themen zu Industrie 4.0 haben noch keinen quantifizierbaren Benefit, noch keine Prognosen über den Gewinn für das Unternehmen. Das möchten Unternehmer aber immer gerne haben, bevor sie investieren“, so Professor Stich.