Digitale Transformation

Andreas Mühlbauer,

Retrofit – Chance für die Zukunft

Das Gute an herausfordernden Zeiten ist die Rückbesinnung auf alte Tugenden. So manches Unternehmen entdeckt seinen alten Erfindergeist wieder, der aus dem Mangel an wirtschaftlichen Möglichkeiten geboren wurde und über die Jahre verloren ging. Eine neue Maschine ist nicht immer die optimale Lösung. Eine Nachrüstung – das sogenannte Retrofit – ist oftmals sinnvoller.

Retrofit als Lösung auf dem Weg in die digitale Transformation. © istock / Pixhook

Retrofit liegt im Trend. Das Um- und Nachrüsten vorhandener Produktionsanlagen scheint vielen Mittelständlern gegenüber der kompletten Neuanschaffung einer Maschine oder Anlage der weniger riskante Weg. Ein Retrofit verlängert nicht nur die Lebensdauer der Anlage, sondern ist auch kostengünstiger als ein Neukauf. So lassen sich beispielsweise Produktivität und Energieeffizienz in bestimmtem Rahmen steigern. Ein weiterer Vorteil ist der reduzierte Schulungsbedarf, denn die Mitarbeiter sind bereits mit der Technik vertraut und müssen lediglich in die neuen Komponenten eingewiesen werden.

Zudem bleibt das Erfahrungswissen im Unternehmen bestehen, denn jede Maschine „tickt“ etwas anders. Zwar schätzt der deutsche Sachverständigenrat [1] das Wachstum des Bruttoinlandsprodukts für das Jahr 2023 mit 3,6 Prozent angesichts der derzeitigen Weltlage recht positiv ein, doch gleichzeitig weist er auf Unwägbarkeiten vor allem in der Energieversorgung hin. Auch vor dem Hintergrund der wieder zögerlichen Kreditvergabe an Mittelständler (siehe Kfw [2] im Juli 2022) scheint Retrofit auf absehbare Zeit demnach eine vernünftige Strategie zu sein.

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Gleichzeitig bietet Retrofit für viele Unternehmen eine große Chance, die Produktionsanlagen besser in den Griff zu bekommen, sich deutlich nachhaltiger aufzustellen und sogar mögliche neue Geschäftsmodelle zu erkunden. „Digitaler“ Retrofit ist der evolutionäre, organische Einstieg in Industrie 4.0. Durch die Nachrüstung von alten Anlagen mit neuen Sensoren – auch ohne groß in Elektronik und Mechanik einzugreifen – können mehr Daten ermittelt werden. Diese dienen vielfältigen Zwecken, je nach Nutzung und Auswertung. Die grundlegende Idee hinter einem digitalen Retrofit ist es, mehr Transparenz in die Produktion zu bringen.

Einen Quantensprung in der Produktivität können Unternehmen ohne größere technische Änderungen jedoch nicht erwarten – dennoch können dank eines digitalen Retrofits neue Strategien entwickelt und effizientere Prozessabläufe in der Herstellung etabliert werden.

Der Einstieg kann dabei stufenweise erfolgen. In einer ersten Phase lassen sich leicht kurzfristige Ziele realisieren. Dazu gehören etwa:

  • Betriebszustände von Maschinen mithilfe der Sensoren ermitteln
    Kapazitätsauslastung bestimmen
  • Stückzähler einbauen, um die Fertigungszeit von Aufträgen besser einzuschätzen
  • Visualisierungen auf Basis realer Daten – direkt an der Maschine oder virtuell

Das mittel- bis langfristige Ziel eines digitalen Retrofit ist jedoch eine hohe Qualität in der Produktion und für das ganze Unternehmen. Erstrebenswerte Entwicklungsstufen sind zum Beispiel:

  • Predictive Maintenance: Dank der ausgelesenen Maschinendaten und entsprechender Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) lassen sich frühzeitig Probleme in der Maschine oder Anlage erkennen und so Produktionsausfälle vermeiden.
  • Ermittlung des Carbon Footprint: Wenn Maschinen mehr Daten liefern, lässt sich in Verbindung mit entsprechender Software und einem integrierten ERP der Carbon Footprint von Produkten oder einer ganzen Fabrik ermitteln. Die sogenannte Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD [3]) der Europäischen Kommission wird voraussichtlich ab 2026 auch für den Mittelstand relevant.
  • Optimierung der Lieferkette: Der Austausch mit Unternehmen innerhalb der Lieferkette (nach unten und nach oben) geschieht künftig über Clouds. Auch hier lohnt sich der Einstieg mit den Sensordaten in cloud-fähige Anwendungen, um insgesamt eine Produktion flüssiger zu gestalten und sich als Partner der Zukunft zu präsentieren.

Das Erreichen der oben genannten Evolutionsstufen kann für das einzelne Unternehmen nachhaltige Wirkkraft erzielen - ausgelöst durch ein paar Sensoren an alten Maschinen. Folglich ist jedes Unternehmen gut beraten, diesen Weg mit genügend Weitblick zu beschreiten. Während ein Sensor schnell an einer Maschine befestigt ist, müssen vorher auch Auswirkungen juristischer Art bedacht werden.

Wird eine Maschine durch einen Industrie-4.0-Retrofit erweitert, so ist nach Arbeitsschutzgesetz, Betriebssicherheitsverordnung und Produktsicherheitsgesetz zu prüfen, ob ein sicherer Betrieb der Maschine noch gewährleistet ist. Ein Eingriff in den bestehenden Schaltschrank der Maschine kann möglicherweise Probleme bei der CE-Kennzeichnung und dem Arbeitsschutz verursachen. Falls Daten der menschlichen Bediener via der Sensoren ermittelt werden, ist auch der Betriebsrat hinzuzuziehen. Ein digitaler Retrofit ist umso weniger mit solchen Risiken behaftet, je weniger invasiv er ist.

Bei aller Faszination für die heutigen Möglichkeiten der Sensorik sollte vor jedem Projekt auf jeden Fall definiert werden, was erreicht werden soll. Deshalb müssen folgende Fragen im Retrofit-Projekt-Exposee beantwortet werden:

  • Was sind relevante Einflussparameter? Sollen Grenzwerte festgelegt werden?
  • Was soll gemessen werden und was soll mit den erfassten Daten erreicht werden?
  • Wie sieht die Bereitstellung für höher gelagerte Systeme in der Automatisierungs- bzw. Lieferantenkette aus?

Um die oben genannten Entwicklungssprünge zu verwirklichen, ist jedoch eine gehörige Portion Strategie und Erfahrung notwendig. Dabei spielen wichtige Industriestandards, etwa beim Datenfluss und -austausch, eine zentrale Rolle. Hier müssen Unternehmen jedoch nicht bei null beginnen. Inzwischen haben sich Verbände und Vereinigungen intensiv mit Industrie 4.0 und den dafür relevanten Industriestandards beschäftigt. Wichtige Anlaufstellen sind zum Beispiel die Industrial Digital Twin Association (IDTA) [4]. Sie wurde von dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) und dem Verband der Elektro- und Digitalindustrie (ZVEI) gemeinsam mit Bitkom und 20 Firmen aus der Elektroindustrie, dem Maschinenbau, der Softwarebranche und weiteren Anwendern als Nutzerorganisation für den Digitalen Zwilling im Rahmen von Industrie 4.0 gegründet.

Der Digitale Zwilling einer Maschine und die damit eng zusammenhängende Asset Administration Shell (AAS) sind die zentralen Cloud-Strategien für die Umsetzung einer digitalen Transformation. Neben Verbänden und relevanten Kommunikationsstandards, wie OPC UA oder MQTT, gibt es auch Nutzervereinigungen wie die Open Industry 4.0 Alliance [5], die ganz praktisch an der Implementierung solcher Standards arbeiten und die vernetzte Fabrik zum Ziel haben.

Es zeigt sich also: Inmitten schwieriger Umstände für die Industrie können sich vor allem jetzt mittelständische Unternehmen mit einfachen Mitteln auf die Reise in die Zukunft begeben. Der Moonshot ist möglich und er ist mittels aufeinander aufbauender „Trägerstufen“ wirtschaftlich erreichbar.

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