Digitalisierung und Industrie 4.0 als ganzheitliches Konzept glasverarbeitender Betriebe

Doch der Fachkräftemangel, nicht optimal ineinandergreifende Prozesse, ein hoher interner Abstimmungsbedarf sowie der steigende Termin- und Kostendruck können selbst in den Betrieben zu Engpässen führen, die ansonsten eigentlich gut aufgestellt sind. Die ganzheitliche Betrachtung von Abläufen, Maschinen, den Mitarbeitern, der Kommunikation und Produkten bietet für diese Aufgabenstellungen einen Lösungsansatz, mit dem die Prozesse digital unterstützt, die vorhandenen Mittel noch besser genutzt und ein noch reibungsloserer Materialfluss erzielt werden sollen. Industrie 4.0 und Digitalisierung sind die aktuellen Schlagworte dazu und beschreiben einen Entwicklungsprozess, der die Glasindustrie bereits erfasst hatte, bevor diese Begriffe definiert waren. Früh galt es mit CNC-Maschinen den Glaszuschnitt zu vereinfachen und zu beschleunigen. Automatische Beschickungen traten an, um die Schneidlinien taktgenau und bedienerfreundlich mit Glas zu versorgen. Es folgten Restblatthandlingsysteme wie der ReMaster, der sowohl Ressourcen spart, zum Erhalt der Glasqualität beiträgt als auch die Mitarbeiter von einer zeit- und kraftraubenden Tätigkeit erlöst. Sortiersysteme waren schließlich die logische Konsequenz dieser Entwicklungen – führten Sie doch mit ihrem übergreifenden Konzept dazu, dass der Glasfluss über die gesamte Schneidlinie verbessert und homogenisiert wurde.

Stand über Jahre die Automation im Vordergrund der Prozess­optimierungen, hat sich der Fokus mit den immer neuen Möglichkeiten der Digitalisierung zunehmend auf weitere Bereiche vergrößert. „Der Umbau der Produktionen zu einem ganzheitlichen, übergreifenden Prozess wird die Übergänge zwischen den Maschinen und auch die Interaktionsformen mit dem Bedienpersonal, die Taktzeiten und auch den Materialfluss noch weiter verbessern und immer neue Bereiche einbeziehen“, betont Bernhard Hötger, Geschäftsführer der HEGLA-Gruppe. Um das gesamte Potential der Anlagen dann ausschöpfen zu können, müssen mit dem steigenden Grad der Automation zunehmend auch die Aufgabenstellungen und Abhängigkeiten der internen Glaslogistik einer Fertigung geklärt werden. Der Begriff der Shop-Floor-Logistik beschreibt diesen Veränderungsprozess der klassischen Produktionen treffend: Vielfach ist bei zeitgemäßer Ausstattung nicht mehr unbedingt die Leistung der Maschinen entscheidend für die Effizienz der Fertigung, sondern wie schnell und taktgenau das Glas an den einzelnen Bearbeitungsstationen zur Verfügung steht. Die Menge der Scheiben und der hohe Zeitdruck erfordern einen reibungslosen, exakten und transparenten Materiallauf um beispielsweise Stillstände durch manuelles Handling oder fehlendes Glas reduzieren oder vermeiden zu können.

Wichtiger Erfolgsfaktor für diese ganzheitliche Transformation der Fertigung ist die Software, die je nach Steuerungskonzept und Integrationstiefe nicht nur die Produktion in ihren Teilbereichen, sondern auch die einzelnen Scheiben digital abbildet und deren Fluss durch die Fertigung optimiert. Die Voraussetzung dafür ist, die benötigten Daten und Kennzahlen zu selektieren, zu erfassen, zu sammeln und zu Informationen zu wandeln. „Anhand dieser Daten ist es dann möglich, die Abläufe zunächst zu simulieren, Idealabläufe zu definieren und Verbesserungspotentiale abzuleiten“, erklärt der Geschäftsführer des Softwarespezialisten HEGLA-Hanic Dr. Jan Schäpers. Zwar lagen Daten bereits in der Vergangenheit mehr oder weniger vollständig vor, diese waren jedoch vor allem theoretische Abbildungen der Wirklichkeit, die auf Planwerten und Wahrscheinlichkeiten beruhten. Umso mehr ist es ein Ziel der Industrie 4.0, die Prozesse genau und in Echtzeit abzubilden, mittels Sensorik in den Anlagen abzufragen oder beispielsweise per Scan lasermarkierte Scheiben zu erfassen und zu tracken. Ist ein Soll-/Ist-Vergleich einer Fertigung anhand dieser Daten erst einmal möglich, können die Abläufe noch tiefgreifender optimiert, ggf. die Kapazitäten angepasst oder auch die Engstellen identifiziert werden, bei denen eine weitere Automation Vorteile verspricht. So kann es ein Ziel dieser Analysen sein, die vorhandenen Mitarbeiter durch eine Ablaufveränderung oder Prozessoptimierung an den Stellen der Fertigung einzusetzen, an denen sie entsprechend ihrer handwerklichen und technischen Fähigkeiten am meisten zur Wertschöpfung eines Unternehmens beitragen können. Weiter gilt es, die Mitarbeiter auch auf Maschinenseite zusätzlich bei ihrer Arbeit zu unterstützen – sei es durch Hilfestellungen zu den Arbeitsabläufen, Daten zu den Aufträgen, Steuerungs­hinweise, Informationen zum Anlagenzustand oder insgesamt durch eine noch bediener­freundlichere und intuitive Steuerung.

Mit dem steigenden Grad der Digitalisierung und Vernetzung werden zusätzliche Möglichkeiten zur digitalen Unterstützung und Prozesslenkung entstehen. So wird der Bediener zukünftig nicht mehr nur auf den lokalen Datenzugriff an der Anlage oder über das Bedienpult angewiesen sein, vielmehr kann er beispielsweise über eine von der HEGLA New Technology entwickelte App unter anderem den Neuauftrag für ein beschädigtes Glas auslösen, den Abstellplatz eines Glasgestells oder den Folgeprozess ermitteln, Wartungsinformationen abrufen, eine Störung melden oder Verbrauchsmittel nachbestellen.

Die Transparenz und überhaupt die exakte Kenntnis der Prozesse gibt auch der Fertigungsleitung und der Arbeitsvorbereitung neue Flexibilität. Aufträge können auf dem Desktop oder über die App überwacht und je nach Datenspeicherung Jahre später noch nachvollzogen werden; möglich wird es auch, die Kapazitäts- und Produktionsplanung in Echtzeit anzupassen oder zu optimieren. Vor allem bei eiligen Bestellungen ergeben sich weitere Flexibilität, um Scheiben oder Veredelungen vorzuziehen oder entsprechend der Anforderungen umzuplanen und zu tracken.

Möglich werden die Szenarien einer vernetzten und ganzheitlichen Produktion durch die Bereitstellung immer weiterer Daten und Einblicke in die Prozesse. Umso mehr wird es wichtig sein, zukünftig bei den Maschinen und der Software über gemeinsame, definierte und offene Schnittstellen zu verfügen, die diese tiefgreifende Vernetzung bei den Qualitätsanbietern von Maschinen und Software untereinander verlässlich möglich machen. Ein Lenkungskreis des VDMA arbeitet hier beispielsweise unter Beteiligung der HEGLA-Hanic, der Firma Grenzebach und A+W an einer gemeinsamen OPC UA Plattform (Open Platform Communications Unified Architecture), um die Grundlage für diese Prozesse zu schaffen.

In welcher Form und wie tiefgreifend eine Produktion oder sogar das gesamte Unternehmen sich auf die zukünftigen Anforderungen der Industrie 4.0 einstellen sollte oder von diesen Entwicklungen profitieren könnte, hängt vom Einzelfall ab. So kann es je nach Produktportfolio oder Nische zu unterschiedlichen Einschätzungen kommen. Dr. Jan Schäpers rät hier zu einer vollständigen Analyse sowohl des vorhandenen Maschinen­parks, der bestehenden Workflows, der Kommunikation, des Informationsbedarfs, der vorhandenen Software und auch der Kosten-/Nutzenabwägung der sich ergebenden Vorteile. So kann es bei anspruchsvollen Produktionen mit hochpreisigen und zeit­aufwendigen Gläsern sinnvoll sein, ein Tracking über eine Lasermarkierung einzusetzen, bei kleinen Betrieben empfiehlt sich ggf. der Einsatz und die Integration einer aktuellen und zukunftsgerichteten ERP-Software mit Zugriff auf die Maschinenebene und Anbindung an eine App. In vielen anderen Fällen seien – neben einer weiteren Automatisierung beispielsweise durch fahrerlose Transportsysteme zwischen den einzelnen Bearbeitungszentren – die sich erweiternden Möglichkeiten der Fernwartung sowie der zunehmende Anteil von Sensorik in Maschinen interessant. So können die Anlagen durch kontinuierliche Abfragen sowohl den technischen Zustand überwachen als auch vorausschauend auf anstehende Wartungen und den Austausch von Verschleißteilen hinweisen.

Schrittweise ist über die Ermittlung der relevanten und nutzenversprechenden Bereiche eine tiefgreifende Integration und Vernetzung realisierbar, die am Ende den Betrieb oder das Unternehmen vom Auftragseingang, über alle kaufmännischen Prozesse, über die Produktionsplanung bis zur Produktionssteuerung vollständig umfasst und maximale, organisch wachsende Potentiale zur Steuerung, Optimierung oder Abwicklung aller Abläufe bietet.

HEGLA GmbH & Co. KG
37688 Beverungen

Carsten Koch
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