Maßnahmen umsetzen

Retrofitting

Erkenntnisse

  • Retrofitting allein bringt nichts – es muss in Verbindung mit fortgeschrittenen Datenanalysen betrachtet werden: erst Retrofit, dann Datenanalyse
  • individuelles Vorgehen notwendig: es gibt nicht ‚den einen Ablauf‘ für alle Maschinen/Unternehmen und Anforderungen
  • Retrofit ist ein Team- bzw. Mannschaftssport, d.h. für die Umsetzung werden verschiedene Kompetenzen und Qualifikationen benötigt.

In Moonrise wurde eine Eingrenzung auf folgende Anwendungsfälle vorgenommen

  • Energiemessung
  • Erkennung von Bauteilen in der Produktion über QR Codes und Kameras

Empfohlene Schritte für die Energiemessung

Individuelle Anforderungsanalyse

  • Anwendungsfall & Ziel definieren
  • Fragen, die dabei gestellt werden sollen

Was soll durch Retrofitting erreicht werden?

Was soll getrackt und ausgewertet werden?

Welche Daten bringen etwas?

Was soll mit den gewonnenen Daten gemacht werden?

Um welche Abteilungen/Bereiche/Maschinen geht es?

  • Ausstiegskriterien festlegen: wenn xx nicht erfüllt ist oder es an Stelle xy nicht weitergeht, dann soll abgebrochen werden
  • Feinheiten: Strom, Leistungsverlauf, verbrauchte Energie usw.

Analyse Einsatzort (Maschinenpark/Maschinen/Messstellen)

  • Welche Maschinen bieten sich an (Alter, Zustand etc.)?
  • jede Maschine muss individuell betrachten werden
  • Wer hat Wissen zur Maschine? Ist eine Maschinendokumentation vorhanden? Muss der Maschinenhersteller eingebunden werden?
  • technischen Daten (z.B. Drehzahlen der zu analysierenden Bauteile/Aggregate, Temperaturen, elektrische Anschlussleistung)
  • baulichen Gegebenheiten (z.B. Befestigungsmöglichkeiten an/in der Maschine, Bauraum für zusätzliche Komponenten, müssen Kabel neu verlegt werden)
  • Analyse, wo Sensor o.ä. korrekt und sinnvoll sitzen kann/soll. Ist der erforderliche Bauraum verfügbar?
  • können Sensoren so angebracht werden, dass sie auch richtig wirken (Bsp. Drucksensoren)
  • müssen spezielle Umgebungsbedingungen beachtet werden (z.B. Staub, Öle, Fette, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung, Kontrast)
  • Energieversorgung (z.B. Spannung, Strom, Leistung, Aufbau Schaltschrank)
  • IT-Infrastruktur an der Maschine (z.B. Ethernet, WLAN…)
  • rechtliche Fragen: hat ein Einbau zusätzlicher Geräte Auswirkungen z.B. auf: die bestehende Gewährleistung,
    die CE-Konformitätserklärung der Maschine (Richtung Maschinensicherheit),
    den Bestandsschutz, erlischt die Betriebserlaubnis durch eine Veränderung etc.
  • Kosten-Nutzen: macht ein Retrofit kostenseitig Sinn oder ist eine Neuanschaffung in Betracht zu ziehen?

Ansprechpartner (idealerweise sind mehrere Fachbereiche involviert)

  • Maschinenverantwortlicher/-führer, Meister o.ä.
  • Instandhaltung intern/extern
  • IT (intern/extern)
  • Elektriker (intern/extern) mit Schaltberechtigung für die Installation am Versorgungsanschluss der Maschine
  • Kontakt Hersteller für Fragen

Übersicht, Analyse und Auswahl der nachzurüstenden Technik

  • Festlegung der Messstellen
  • Auswahl der Geräte (Messgeräte, Sensoren, Wandler etc.)
  • zugehörige Anschlüsse
  • sonstige Elektroinstallation (z.B. Zuleitungen, Verteiler, Absicherung)
  • Integration in Unternehmensnetzwerk

Umsetzung

  • Einbau der neuen Komponenten
  • sämtliche Anschlüsse in/out
  • IT-seitige Einbindung, hierbei sind Security-Themen der IT-Infrastruktur zu beachten

Dokumentation

  • Technik
  • Einbau
  • Details

Datenbereitstellung (noch Retrofit oder schon Datenanalyse?)

  • Daten zum Monitoring oder zur Analyse?
  • Wo werden die Daten gesammelt?
  • In welchem Intervall (nötig/sinnvoll)?
  • Wo werden sie wie aggregiert (Durchschnittswerte, kumulierte Werte etc.)?
  • In welchem Format werden sie bereitgestellt?
  • Wo werden sie gespeichert?

Datenanalyse

Erkenntnisse

·        fortgeschrittene Datenanalysen i.d.R. nur nach vorangehenden Maßnahmen möglich, z.B. Einführung eines MES, Retrofit etc.

·        verschiedenste Analysen möglich – verschiedenste Ausgangssysteme/-lagen – kein standardisiertes Vorgehen möglich

In Moonrise wurde eine Eingrenzung auf folgende Anwendungsfälle vorgenommen

·        Material Zu- und Abgänge, sowie Maschinenzeiten zur Verbesserung der Nachkalkulation

·        Detaillierte Berichte für Maschinen- und Betriebsdaten zur Anomalieerkennung

Empfohlene Schritte zur Datenanalyse

Analyse, was im Unternehmen sinnvoll sein könnte

  • Ziel – was möchte ich wie auswerten können?
  • Empfänger – für wen sind die Auswertungen bestimmt (Abteilung/Bereich/Personenkreis)?

Analyse vorhandene Daten

  • Welche Daten sind schon digital vorhanden (z.B. über Abbildung Systemlandschaft, Datenflussdiagramm)?
  • Wo sind diese Daten wie lange gespeichert?
  • Kommt man an die Daten heran?
  • Wie ist die bestehende Datenqualität (vollständig, Dublettencheck usw.), müssen erst Daten bereinigt werden?

Aufnahme & Analyse vorhandener Reports

  • Was wird schon ausgewertet?
  • Sind Erweiterungen/Verbesserungen möglich & notwendig?

Gapanalyse

  • Was möchte ich auswerten und welche Daten fehlen mir dazu?
  • Woher können die fehlenden Daten beschafft werden (Daten/Schnittstellen schon vorhanden?)?
  • Müssen erst vorhergehende Schritte (Einführung MES, Retrofit etc.) ausgeführt werden, um Daten digital verfügbar zu machen?
  • Ist zusätzliche bzw. bessere Hardware notwendig (z.B. DB-Server Upgrade)?
  • Was ist softwareseitig notwendig?

Ergebnisbereitstellung/-darstellung

  • regelmäßige, automatische Bereitstellung & Aktualisierung oder on demand
  • Berechtigungen analog Empfänger
  • statische Berichte oder variable Auswertungsmöglichkeiten: z.B. einzelne fertige Reports, Datenpool, visuelle Darstellung (stationär/mobil), nur einzelne Maschine oder als ‚Leitstand‘ über mehrere Maschinen hinweg, Dashboards
  • Analysen selbständig anpass-/erweiterbar oder Spezialist benötigt
  • auf welchen Endgeräten (PC, Tablets, Smartphoneapps etc

 

MES (in Verbindung mit mobilen Endgeräten)

Die Ausgangslage in produzierenden KMU ist häufig ähnlich

  • Büroarbeit bereits weitgehend digitalisiert
  • Fertigungsarbeitsplatz immer noch stark papierbasiert: Arbeitsanweisungen, Fertigungsaufträge, Rückmeldungen, Maschineneinstellungen etc.

 

Eine Möglichkeit in Richtung digitaler Fertigungsarbeitsplatz ist die Einführung eines Manufacturing Execution Systems (MES) => siehe Definition

  • Nachfolger der Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme (PPS)
  • umfassende Softwarelösung für den Produktionsbetrieb
  • Möglichkeit zur Steuerung, Überwachung und Kontrolle der Produktion in Echtzeit durch digitales Abbild der Produktion
  • Bindeglied zwischen ERP-System und Maschinenebene
  • Arbeit in der Fertigungshalle soll ähnlich digital wie Büroarbeit werden

Überblick (das Customizing orientiert sich an HiCuMES)

Empfohlene Schritte für die Einführung eines MES

Anforderungen aufnehmen

Die Anforderungen an das neue System müssen aus Sicht verschiedener Nutzergruppen aufgenommen werden.

ERP-Umfang prüfen

Es sollte geprüft werden, ob im bestehenden ERP bereits ein Produktionsmodul enthalten und nutzbar ist.

Marktüberblick verschaffen

Für den Marktüberblick sollten Kriterien wie z.B. Funktionsumfang, Kosten, On Premise vs. Cloud-Lösungen herangezogen werden.

Systemdemos

Von favorisierten Anbietern sollte man sich eine Demo des MES zeigen lassen.

Abgleich Anforderungen

Die eigenen Anforderungen müssen mit den Funktionen des neuen Systems abgeglichen werden.

Systemwahl

Letztendlich muss unter Berücksichtigung der Kosten eine Entscheidung für einen Anbieter getroffen werden.

Planung der Einführung

Die Einführung (Zeitraum, Meilensteine, Team etc.) muss geplant werden.

IT-Basischeck

Die grundlegende IT-Systeminfrastruktur (WLAN, Server, Security, Systemlandschaft etc.) muss überprüft und ggf. angepasst werden.

Installation/Einrichtung

Das System muss beim Anwendungspartner installiert bzw. eingerichtet werden.

Prozessaufnahme detailliert

Die Prozesse müssen detailliert in Camunda aufgenommen werden (Standard- & Sonderabläufe).

Schnittstellen

Die Schnittstellen zum ERP (Hin- und Rückweg) sowie Waagen, CAQ-Systemen etc. müssen analysiert werden.

Daten

Je Prozessschritt müssen die notwendigen Daten (Stamm- & Bewegungsdaten) erfasst werden.

Mapping

Die Daten aus dem Altsystem müssen zu den Daten im Neusystem gemappt werden.

Anpassungen System vs. Ablauf

Es muss entschieden werden, inwieweit das neue System (Customizing, Programmierung) bzw. bestehende Prozesse angepasst werden müssen.

Dokumente

Es muss geklärt werden, ob weiterhin Ausdrucke/Etiketten o.ä. benötigt werden.

UI

Die Benutzeroberfläche muss gestaltet werden (welche Felder/Informationen sollen wo angezeigt werden).

Useraccounts

Für alle zukünftigen Nutzer müssen Zugänge eingerichtet werden und ggf. mit entsprechenden Berechtigungen versehen werden.

Auswertungen

Um die erfassten Daten auch auswerten zu können, muss es die Möglichkeit von Datenextrakten/Auswertungen geben.

Endgeräte

Die erforderlichen Endgeräte (Tablet, Scanner etc.) müssen ausgewählt und beschafft werden.

Tests

Verschiedene Nutzergruppen müssen das neue System testen und eventuell auftretende Fehler aufgenommen und behoben werden.

Schulungen

Insbesondere die Endanwender müssen geschult werden.

GoLive

Der GoLive sollte von den Beratern unterstützt und begleitet werden.

Rollout

Ggfs. soll ein Rollout auf weitere Abteilungen, Standorte etc. erfolgen.

Verbesserungsprozess

Im Rahmen eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses sollte weiter an der Optimierung des Systems gearbeitet werden.

VR - Virtuell Reality

Bedeutung von VR für KMU wurde anfangs zu hoch eingeschätzt

  • VR ist eher ein ‚nice to have‘, vorher sind grundlegendere Themen der Digitalisierung zu betrachten à erst digitale Grundlage schaffen, auf der dann aufgebaut werden kann, danach erst Visualisierungsthemen angehen
  • Unternehmen aber auf jeden Fall für neue Möglichkeiten sensibilisieren

In Moonrise wurde eine Eingrenzung auf folgende Anwendungsfälle vorgenommen

  • 360°-Produktionsrundgang: immersiver, virtueller Rundgang durch die Produktion
  • VR-Visualisierung von Produkten vor deren Fertigung

Empfohlene Schritte zur Erstellung eines 360° Produktionsrundgangs

Erstellung Storyboard

  • Überblick/Konzept/Plan, was dargestellt werden soll
  • Welchen Umfang/Länge soll das Ergebnis haben?
  • Zielgruppe (Kunden, Lieferanten, zukünftige Mitarbeitende usw.)?
  • Grundriss/Laufplan mit Stationen für Orientierung und/oder Erstellung Rundgang (wo sollen Marker auftauchen)
  • Was ist zu beachten bzgl. Geheimhaltung (was/wer darf später zu sehen sein – dabei die Aufnahme mit 360° beachten)
  • Auf welchen Endgeräten soll das Ergebnis nutzbar sein (PC-VR, Standalone, Browser)

Bildaufnahmen (inkl. Auswahl, Nachbearbeitung, ggf. weitere Aufnahmen)

  • 360°-Kamera mit Stativ (z.B. Insta360 X4)
  • Auflösung mind. 8K
  • Stitching/Zusammenfügen der Bilder z.B. über Kamerasoftware
  • vorab Bildbearbeitung über Standard-Bildbearbeitungssoftware
  • Grundriss bzw. Laufplan für Orientierung/Erstellung Rundgang àMarker

Video-/Tonaufnahmen (inkl. Auswahl, Nachbearbeitung, ggf. weitere Aufnahmen)

  • keine Spezialkamera/Mikro benötigt
  • Ausleuchtung
  • Aufnahmeort: vor Ort, Greenscreen o.ä.
  • aufzunehmende Person(en): ein oder mehrere SprecherInnen, Ganzkörper/nur Oberkörper
  • spontane Beschreibung oder vorformulierter Text
  • Videobearbeitung: ggf. Greenscreen raus, in kompatiblem Format speichern (muss Transparenz unterstützen)

Zusammenführen der Aufnahmen und finale Erstellung

  • B. über A-Frame: VR-Inhalte im Browser erstellen (WebXR)
  • weitere Informationen einblenden (Videos, Infopunkte, dynamische Hotspots, Detailbilder etc.)

Präsentationsform

  • VR-Brille (z.B. für Messeauftritte)
  • Abspielen auf Leinwand/TV (z.B. Messe)
  • Smartphone
  • Einbindung auf Website/Social Media etc.

Empfohlene Schritte zur Erstellung eines 360° Produktionsrundgangs

  • Überprüfen, in welchen Formaten die eingesetzte CAD Software Daten exportieren kann.
  • Test von Konvertierungssoftware, um aus CAD Datenformat ein für VR verarbeitbares Format zu bekommen (z.B. FBX)
  • Experimentieren mit verschiedenen Einstellungen für den Export um einen guten Kompromiss zwischen Qualität und Komplexität (potenzielle Performance Probleme) zu finden
  • In favorisierter Game Engine (Unity 6, Unreal 5, Godot, …) 3D Modelle importieren und Materialien hinzufügen
  • 3D Modelle in Modellierungssoftware (z.B. Blender) nachbearbeiten
  • Umgebung hinzufügen
  • Interaktionsmöglichkeiten hinzufügen (z.B. Türen zum Öffnen, Schubläden zum aufziehen)
  • Lichter erstellen und Qualitätseinstellungen überprüfen.
  • Mit Postprocessing-Effekten noch bessere visuelle Ergebnisse erzielen (z.B. Bloom)