Industrie 4.0 in der Praxis

Mit Betriebsdaten die Qualität sichern

Jürgen Hill ist Teamleiter Technologie. Thematisch ist der studierte Diplom-Journalist und Informatiker im Bereich Communications mit all seinen Facetten zuhause. 
Elektrodraht für höchste Ansprüche im Elektromotoren- und Transformatorbau produziert die Schwering & Hasse Elektrodraht GmbH. Die automatische Auswertung der Messdaten aus der Fertigung sichert die Qualität und verringert den Ausschuss.
Rund 150.000 km Kupferlackdraht produziert Schwering & Hasse täglich.
Rund 150.000 km Kupferlackdraht produziert Schwering & Hasse täglich.
Foto: Schwering & Hasse

Kupferlackdraht, wie er im Elektromotoren- und Transformatorenbau genutzt wird, ist für viele nicht mehr wie ein Stück ordinärer Draht. Doch mittlerweile handelt es sich hierbei um ein Stück Hightech, an das je nach Verwendung - wie etwa beim Bau von elektrischen Spulen, Transformatoren oder Maschinen, lötbaren Schaltdrähten oder Hochfrequenzlitze - die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt werden. Eine weitere Herausforderung sind die hohen und individuellen Anforderungen der Kunden. Zusätzlich sind in der Autoindustrie die Ansprüche an die elektronische Rückverfolgbarkeit sowie die permanente Prozess- und Produktüberwachung sehr hoch.

Herausforderung Qualitätssicherung

Ansprüche mit denen sich auch die Schwering & Hasse Elektrodraht GmbH in Lügde konfrontiert sah. Zumal die Qualitätssicherung bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 1000 m/Minute eine Herausforderung ist, wenn eine gleichbleibend hohe Qualität für jeden Zentimeter Draht sicherzustellen ist. Manuell ist dies allerdings ein Ding der Unmöglichkeit, denn die Maschinenbediener können nur ein Prozent der Produktion und die Mitarbeiter aus der Qualitätssicherung 0,004 Prozent prüfen. Dabei produziert das niedersächsische Unternehmen mit rund 230 Mitarbeitern auf 300 Produktionsmaschinen rund 150.000 km Kupferlackdraht pro Tag. Zwar wurde die Produktion schon früher überwacht, doch die Messdaten wurden nur teilweise automatisiert genutzt, denn pro Tag fallen mehrere Millionen Datensätze an - was schließlich mehreren Tausend pro Sekunde entspricht.

Die Qualitätssicherung ist bei Geschwindigkeiten von bis zu 1000 m/Minute eine Herausforderung.
Die Qualitätssicherung ist bei Geschwindigkeiten von bis zu 1000 m/Minute eine Herausforderung.
Foto: Schwering & Hasse

Unter Gesichtspunkten der Qualitätssicherung und mit Blick auf die permanente Prozess- und Produktüberwachung kam das Unternehmen zu dem Schluss, dass sich die Wertschöpfung nur mit entsprechender Integration erhöhen lässt. Zudem müssen Abweichungen im Produktionsprozess deutlich schneller identifiziert und der Prozess angepasst werden, um so erhebliche Kosteneinsparungen beim Ausschuss erzielen zu können. "Daher müssen wir durch automatisierte Abläufe dafür sorgen, dass der Prozess sicher ist und der Draht die hohen und sehr unterschiedlichen Anforderungen der Kunden erfüllt", erklärt Dirk Jäger, EDV-Leiter bei Schwering & Hasse und Geschäftsführer der Jäger ProzessInnovationen Informatik GmbH.

Betriebsdaten auswerten

Um die Produktions- und Betriebsdaten wie Ofentemperaturen, Lüfterdrehzahlen, Geschwindigkeiten und weitere Betriebszustände zur Qualitätsüberwachung und -verbesserung zu nutzen, werden diese Gebindebezogen gesammelt und ausgewertet. Hierzu hat das Unternehmen die Maschinensteuerung mit seinem ERP-System von Proalpha integriert. Sobald kritische Eckwerte erreicht sind, werden die Messdaten als Ereignis an das ERP-System übergeben. Dadurch sehen die Werker Abweichungen auf einen Blick und können direkt in den Prozess eingreifen, bevor es zu qualitätsrelevanten Auswirkungen kommt: "Wenn ein Draht nicht mehr die Anforderungen erfüllt, kann sofort auf ein neues Gebinde gewechselt werden. Hierdurch vermeiden wir Ausschuss, was zu immensen Kosteneinsparungen beiträgt", so Jäger.

Zwei Technikwelten vereinen

IT-Leiter Dirk Jäger setzt auf automatisierte Abläufe.
IT-Leiter Dirk Jäger setzt auf automatisierte Abläufe.
Foto: Schwering & Hasse

Was sich hier so einfach liest, war in der Praxis dann nicht so tivial, denn es galt zwei Technikwelten zu vereinen: die Byte- und Bus-lastige Maschinensteuerung in der Produktion und die IT mit ihrem ERP-System. "Selbst wenn beide Bereiche über EDV redeten, war es nicht immer einfach, eine einheitliche Sprache zu finden", blickt Jäger zurück. Des Weiteren mussten die Maschinenschnittstellen verbessert werden. Hierzu wurde teilweise eigene Hardware dazwischengesetzt, um einen eigenen Standard zu schaffen und die Daten in beide Richtungen schieben zu können. Mit der Entwicklung eines eigenen, internen Standards auf Basis von langfristig wartbaren Baugruppen, vermied es der Mittelständler, auf übergreifende Industriestandards warten zu müssen. Das Thema Datensicherheit spielte bei der Projektrealisierung nur eine untergeordnete Rolle, denn Schwering & Hasse hatte vorgesorgt: Für die Lösung wird ein getrenntes, internes Netz betrieben. "Ansonsten ist das definitiv ein Thema, denn Datenmanipulation muss man als Gefahr ernstnehmen", so der IT-Leiter.

Mittelständischen Unternehmen, die ebenfalls das Potenzial von Industrie 4.0 heben wollen, rät Jäger, sich fortlaufend mit ihren Prozessen zu befassen und einen einheitlichen Informationsfluss zwischen ERP und Maschinenebene zu schaffen. Bei Schwering & Hasse selbst kann man sich vorstellen, weitere Schritte in Richtung Industrie 4.0 zu gehen.