Technische Infrastruktur: Einsteiger*innen

Die Grafik zeigt, in welchem Bereich des Tools man sich befindet: Technische Infrastruktur/Einsteiger.© VDI ZRE

Einsatz von Sensoren und Aktoren

Voraussetzungen

Der Einsatz und die Vernetzung von Sensoren und Aktoren sind zentraler Bestandteil der Digitalisierungsstrategie eines fertigenden Unternehmens. Sie schaffen die Basis zur Digitalisierung der Wertschöpfung, indem sie z. B. Betriebs- und Maschinendaten kontinuierlich erfassen und an weiterverarbeitende Softwaresysteme kommunizieren (z. B. ERP). Durch eine anschließende Auswertung sowie erweiterte Betrachtung und Analyse kombinierter Datenquellen können Einsparpotenziale aufgedeckt werden. Zudem schafft eine koordinierte Datenerfassung vorliegender Sensorik und Aktorik durch die erhöhte Transparenz eine integrierte Sicht auf ablaufende Prozesse in Produktion und Fertigung* VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (2017): Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 - Potenziale für KMU des verarbeitenden Gewerbes. VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH, Berlin. .

Gute Praxis Beispiele

Material sparen durch Industrie 4.0 bei der Entwicklung und Produktion

Um Material im Produktionsprozess zu sparen, können Unternehmen zahlreiche Maßnahmen ergreifen. Zwei Beispiele aus der Praxis veranschaulichen, wie Maßnahmen im Zuge der Digitalisierung zu einer deutlichen Steigerung der Ressourceneffizienz führen können.

Die Wetropa GmbH im hessischen Mörfelden entwirft individuelle Verpackungen aus Schaumstoff für Kunden in der Automobil- und Elektroindustrie, der Medizin- und Messtechnik sowie für Handwerksbetriebe. Um auch kleinste Losgrößen, wie individuelle Werkzeug- oder Kameraverpackungen, möglichst material- und kosteneffizient zu produzieren, hat das Unternehmen eine App entwickelt, mit der der Kunde den Entwicklungsprozess selbst durchführen kann. So kann er die Schaumstoffeinlage und den Transportkoffer individuell an seine Bedürfnisse anpassen. Vorteil der Digitalisierung: Da die Konstruktionsdaten sofort online vorliegen, können - ohne großen Aufwand - mehrere kleinere Aufträge zu einem Produktionsprozess gebündelt werden. Darüber hinaus müssen keine Muster mehr an den Kunden zur Voransicht geschickt werden. Beides spart etwa 25% Material, was jährlichen Einsparungen von 7 Tonnen CO2-äq entspricht.

Um Ressourcen zu sparen, setzt die J. Schmalz GmbH in Glatten ebenfalls auf die Digitalisierung. Das Unternehmen produziert unter anderem Vakuumgreifer für den Maschinenbau, die individuell nach den Anforderungen des Kunden hergestellt werden. Per Telefon werden die benötigten Parameter mit dem Kunden abgestimmt. Anschließend erhält das zu fertigende Produkt einen Produktschlüssel. Dieser wird digital an die Produktion weitergegeben. Durch Industrie 4.0 wird der Produktionsablauf hier optimiert. Entsprechend des Produktionsschlüssels werden nur die Komponenten vorgefertigt, die anschließend im „One-Piece-Flow“ auch benötigt werden. Diese Just-in-Time Produktion ermöglicht einen sehr effizienten Umgang mit Materialien. Die Lagerhaltung wird auf Null reduziert. Kommt es zu Änderungen durch den Kunden oder läuft ein Produkt aus, entstehen keine überschüssigen Lagerbestände. Hier belaufen sich die jährlichen Einsparungen durch die Effizienzmaßnahmen auf etwa 230 kg Aluminium, 2600 kg Schaumstoff und umgerechnet 17,5 Tonnen CO2-äq.

Literatur:

VDI ZRE (2017): Material sparen durch Industrie 4.0 bei der Entwicklung und Produktion [abgerufen am: 05.07.2022], verfügbar unter: youtu.be/QXY80IEk6ag

Einsatz von Ortungs- und Lokalisierungssystemen

Voraussetzungen

Durch Ortungs- und Lokalisierungssysteme können gefertigte Produkte und Maschinen in der Produktionsstätte leichter gefunden und zugeordnet werden. Die so generierten Daten bieten die Chance, die Transparenz von Fertigungs- und Logistikprozessen zu steigern. Somit können zunächst u. a. unternehmensinterne Logistikprozesse optimiert sowie unnötige Lagerhaltung und Transporte vermieden werden. Durch den entsprechenden Ausbau der digitalen Infrastruktur, z. B. durch Einführung von ERP oder Warehouse Management Systemen, können sich Maschinen, Werkstückträger und Transportsysteme nach dem Ansatz selbst lokalisieren, autonom navigieren und untereinander kooperieren. In fortgeschrittenen Ausbaustufen können auch Prozesse und Vorgänge entlang der gesamten Lieferkette in die Betrachtungen einfließen.* VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (2017): Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 - Potenziale für KMU des verarbeitenden Gewerbes. VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH, Berlin.

Gute Praxis Beispiele

Data on a Stick

Die Sensitec GmbH hat durch Anbringung von USB-Sticks an den Werkstückträger diesen zum Informationsträger ausgebaut. Dadurch wurde die papierlose Produktion ermöglicht. Des Weiteren müssen jetzt zur Fehleranalyse nicht mehr die Daten vom Papier digitalisiert werden.

Literatur:

VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (2021): Potenziale der schwachen künstlichen Intelligenz für die betriebliche Ressourceneffizienz, Berlin [abgerufen am: 12.10.2021], verfügbar unter: www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/1_Themen/h_Publikationen/Studien/VDI-ZRE_Studie_KI-betriebliche-Ressourceneffizienz_Web_bf.pdf

Optimierte Geschäftsprozesse

Der mittelständische Hersteller von Magnesiumdruckgussteilen C&C Bark Metalldruckguss und Formenbau GmbH hat ein Enterprise-Resource-Planning-System (ERP-System) über alle Produktionsprozesse eingeführt. Dadurch können von der Kundenauftragserfassung im Vertrieb über die Produktionsplanung und -steuerung (PPS), die Buchung von Lagerorten bis hin zum Einkauf Daten in allen Bereichen des Unternehmens erfasst und miteinander verknüpft werden. Zudem ist es über die Finanzbuchhaltung verbunden, was ein effizientes Arbeiten begünstigt.

Alle wichtigen Maschinen- und Prozessdaten werden automatisch über WLAN erfasst. Auf Werkstattmonitoren sind diese jederzeit abrufbar, wodurch Rückschlüsse auf die jeweiligen Prozesse gezogen werden können. Zudem können Informationen z. B. über Maschinenlaufzeiten, Maschinenstillstandzeiten und Störgründe oder Nacharbeitsquoten ausgewertet werden. Auch ältere Maschinen (teilweise mehr als 30 Jahre alt) wurden dafür umgerüstet und mit Impuls-Schnittstellen und Sensoren an den Türen ausgestattet. Durch das ERP-System kann jederzeit angezeigt werden, wo sich wie viele Teile einer Charge aufhalten, auch wenn sie sich außerhalb des eigenen Betriebs befinden. Diese Transparenz ermöglicht schnelle Eingriffe in den Prozess und kurzfristige Änderungen am Produkt. Das hat wiederum positive Auswirkungen auf die Reduktion von Ausschuss und Nacharbeit.

Ziel der Implementierung des ERP-Systems waren in erster Linie die Reduktion der Durchlaufzeiten und eine Steigerung der Produktivität. Vor Eingliederung des ERP-Systems war eine derartige Vernetzung nicht gegeben. Innerbetriebliche Prozesse liefen isoliert voneinander ab. Somit konnten der Materialumlauf und der Materialeinsatz von Magnesium effizienter gestaltet werden. Dies spart Lagerbestände. Neben der Effektivitätssteigerung können die über das ERP-System generierten Daten auch für das Mitarbeiterbewertungssystem verwendet werden. So können feinere leistungsorientierte Kennzahlen abgebildet und Personalressourcen optimal eingesetzt werden.

Literatur:

VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (2017): Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 - Potenziale für KMU des verarbeitenden Gewerbes. VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH, Berlin. Online verfügbar unter: www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/1_Themen/h_Publikationen/Studien/Studie_Ressourceneffizienz_durch_Industrie_4.0.pdf

Weitere Informationen zur Stufe „Einsteiger*innen“