Erschienen am: 14.04.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN Hannover Messe 2017

Mitarbeiter-Know-how prägt die Zukunft der Automatisierung

Die intelligente Vernetzung von Maschinen im Zuge des 'Industrial Internet of Things' (IIoT) macht Produktionsprozesse effizienter, digitaler und transparenter. Damit steigen zugleich aber auch die Anforderungen an das Know-how der Mitarbeiter: Mehr Teamfähigkeit, tiefgehendes Verständnis der Belange des Endkunden und IT-Kompetenzen müssen gefördert und entwickelt werden. Wollen Unternehmen das Potenzial des IIoT vollständig nutzen, müssen sie daher geeignete Qualifizierungsmaßnahmen ergreifen.


Stillstand führt zu Ineffizienz. Dieses Motto gilt zwar in vielen Branchen - aber nirgends so sehr wie in der Produktion. Technologische Neuerungen wie das Internet of Things (IoT), Big Data und Cloud-Computing haben hier einen tiefgreifenden Wandel in Gang gesetzt, der von der Cybersicherheit bis zur Supply Chain reicht. So gehen beispielsweise aktuelle Schätzungen davon aus, dass die Zahl der vernetzten Dinge bis 2020 auf 30 Milliarden ansteigen wird, wobei das produzierende Gewerbe neben der Energieerzeugung und der Telekommunikation einen der drei Hauptabsatzmärkte darstellt. Mit dem Industrial Internet of Things (IIoT) ist zudem ein ganz eigener Teilbereich des IoT entstanden, der Prozessautomatisierung und Fertigung von Grund auf revolutioniert: Unternehmen können ihre Geschäftsabläufe künftig nicht nur verwalten, sondern in Echtzeit steuern. Denn das IIoT macht es möglich, unterschiedlichste vernetzte Sensoren nahtlos in das Prozesskontrollsystem zu integrieren. Mithilfe der dabei gewonnenen Daten lassen sich zum einen die Produktionsabläufe deutlich effizienter gestalten. Zum anderen können auch andere geschäftskritische Faktoren - wie z.B. Anlagensicherheit, Umweltschutz, Ausfallsicherheit und Rentabilität - direkt auf Anlagenebene gesteuert werden. Damit dies gelingt, müssen Mitarbeiter jedoch in der Lage sein, auf Basis einer Fülle von Produktionsdaten die richtigen Daten zu selektieren, Schlüsse zu ziehen um so fundierte Echtzeit-Entscheidungen zu treffen.

Digitale Kompetenz und technologische Weichenstellungen sind entscheidend

Über Jahrzehnte hinweg setzte das Zusammenspiel von Informationstechnologie und Anlagentechnik der Architektur von Automatisierungssystemen Grenzen. Intelligente Steuerungssysteme, die passgenau auf die Topologie eines Industriebetriebes zugeschnitten sind, ließen sich deshalb nur schwer realisieren. Die Umstellung auf eine vollumfassende Echtzeit-Prozesssteuerung stellte für Unternehmen daher eine enorme Herausforderung dar und schien lange Zeit sogar unmöglich. Blickt man auf die Zukunft der Prozessautomatisierung, so fallen jedoch einige frühere technologische Einschränkungen weg. Einzelne Komponenten wie z.B. intelligente Pumpen und Aktoren sind mittlerweile in der Lage, quasi autonom zu agieren, d.h. sich selbst zu steuern und zu überwachen. Nach dem 'Bottom-Up-Prinzip' werden Industrieautomatisierung und Methoden zur Prozessoptimierung künftig alle Hierarchiestufen des Produktionsverbunds umfassen - von der Maschine über die einzelnen Funktionseinheiten und Produktionsabschnitte bis hin zu ganzen Fertigungsstandorten. Wichtige geschäftskritische Faktoren wie Sicherheit und Zuverlässigkeit können so künftig direkt auf Anlagenebene gesteuert werden. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass der zuständige Asset Manager auch hinreichende Informationen über die jeweilige Prozessdynamik erhält bzw. in die Lage versetzt wird, geschäftskritische Faktoren auch sinnvoll in den Automatisierungsprozess einzubinden. Denn die Produktionsumgebung der Zukunft benötigt Fachpersonal, dessen Aufgabenbereich über die bloße Effizienzkontrolle einzelner Prozesse hinausgehen wird. Zeitgemäße Automatisierungsstrategien müssen daher nicht nur positive menschliche Eigenschaften wie Urteils- und Anpassungsfähigkeit berücksichtigen. Sie sollten die Mitarbeiter darüber hinaus auch aktiver in die zugrundeliegenden Betriebsprozesse einbinden und sie durch geeignete Technologien und Qualifizierungsmaßnahmen zu fundierten Echtzeit-Entscheidungen befähigen. Doch wie lässt sich das konkret umsetzen?

Moderne Visualisierungen und intelligent aufbereitete Daten unterstützen Entscheidungsprozesse

Echtzeit-Entscheidungen im industriellen Umfeld müssen heute zügig und meist auf begrenzter Datengrundlage getroffen werden. Zur Verbesserung von Entscheidungsfindung und Prozessmanagement werden allerdings nicht zwingend mehr, sondern vor allem intelligent aufbereitete und kontextbasierte Daten benötigt. Von entscheidender Bedeutung sind hier ausgefeilte Mensch-Maschine-Schnittstellen (Human Machine Interfaces/HMI). Sollen sie die Interaktion zwischen Mensch und Maschine optimal unterstützen, müssen sie nicht nur den jüngsten Industrietrends gerecht werden (immer komplexere Kontrollsysteme, wachsende Datenmengen, generell höhere Automatisierungsgrade, vermehrter Einsatz von Fernwirksystemen), sondern auch mit Blick auf die Situational Awareness konzipiert sein. Nur so können Bedienfehler auch bei weniger geschulten Mitarbeitern verringert und kritische Situationen identifiziert werden, noch bevor sie einzelne Prozessabläufe beeinträchtigen. Neuere HMIs ermöglichen zudem nicht nur die vereinfachte Darstellung von Produktionsdaten, sondern liefern auch kontextbasierte Informationen zu den jeweiligen Abläufen. Durch optimierte Situational Awareness lassen sich Fehlfunktionen so bereits im Vorfeld bis zu fünfmal schneller identifizieren. Kommt es tatsächlich zu einem kritischen Ereignis, können verbesserte Navigationssysteme die Reaktionszeit der Mitarbeiter um mehr als vierzig Prozent senken. Angepasste HMI-Designs mit integrierter Situational Awareness können somit nicht nur ausfallzeitbedingte wirtschaftliche Verluste reduzieren, sondern optimieren auch Prozesssicherheit und Durchlaufleistung sowie die allgemeine Anlagen- bzw. Geschäftsperformance. Moderne Dashboard-Designs, die bei der Darstellung von Alarmsignalen standardisierte Stile, Farben und Schriftarten verwenden, sorgen außerdem für eine verbesserte Arbeitseffizienz und mehr Sicherheit.

Produktionsausfälle vermeiden

Auch vorausschauende Instandhaltung und Decision-Support-Plattformen eröffnen Produktionsleitern neue Möglichkeiten zur Kontrolle von Betriebskosten sowie zur Steigerung von organisatorischer Effizienz und Durchlaufleistung. Denn im Schnitt verursacht ein unvorhergesehener Shutdown oder Slowdown jährlich 6,2 Tage Produktionsausfall, was ganz erhebliche finanzielle Schäden zur Folge haben kann. Leistungsfähige Tools zur vorausschauenden Instandhaltung können dieses Ausfallrisiko reduzieren, indem sie frühzeitig Aufschluss über den Anlagen-Output sowie über Abweichungen in den Soll-Betriebsabläufen geben. Die Einführungskosten für solche Softwaretools amortisieren sich aufgrund der verringerten Ausfallzeiten bereits innerhalb von drei Monaten. Eine weitere Maßnahme zur besseren Einbindung personeller Ressourcen sind Ethernet-fähige Process Automation Controller (ePACs). Diese Controller wurden eigens für das IIoT entwickelt. Sie verfügen über eine größere Verarbeitungs- und Speicherkapazität, bieten höhere Redundanzlevel und unterstützen alle gängigen I/O-Schnittstellen. Dieses Plus an Leistung und Vernetzung macht laufende Prozesse transparenter und beschleunigt somit die Entscheidungsabläufe. ePACs verringern darüber hinaus die Time-to-Market nachweislich und können den Energieverbrauch im Produktionsverbund um bis zu 30 Prozent senken.

Wertvolles Know-how erfahrener

Mitarbeiter erhalten

Mindestens ebenso wichtig wie diese technologischen Weichenstellungen sind für Unternehmen aber auch gezielte Qualifizierungsmaßnahmen auf Personalebene. Denn das durchschnittliche Arbeitnehmeralter in den Industrienationen steigt zwar derzeit noch kontinuierlich an. In naher Zukunft wird jedoch die sogenannte 'Millennial Generation' der 'Digital Natives' den Großteil der Belegschaft ausmachen. Um Wissen und Erfahrung der über 50-jährigen Arbeitnehmer auch nach deren Ausscheiden zu erhalten, sollten Unternehmen beizeiten geeignete Maßnahmen treffen. Der Aufbau von Mentoren-Programmen, bei denen ältere und jüngere Mitarbeiter wechselseitig vom Wissen des jeweils anderen profitieren, kann hier entscheidende Vorteile bringen. Zusätzlich lohnt es sich, die Dokumentationen erfahrener Techniker (z.B. alte Handbücher, Schalt- oder Wartungspläne) zu digitalisieren, um sie anschließend dem gesamten Kollegenkreis zugänglich machen zu können. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch Berufsanfänger zu jeder Zeit Zugang zum Know-how ihrer erfahrenen Kollegen erhalten. Angesichts der Tatsache, dass Kenntnisse im Umgang mit klassischen SPS-Technologien auch in Zukunft einen hohen Stellenwert besitzen werden, ist das von essentieller Bedeutung. Zudem können Unternehmen ihren Angestellten Zugang zu einem sogenannten 'Smart Logbook' gewähren. Dies sind Apps, die heutzutage für jeden Browser und fast jedes Smartphone erhältlich sind und eine Fülle an nützlichen Features bieten. Mit ihrer Hilfe können Mitarbeiter u.a. Berichte erstellen und teilen, Alarmmeldungen auf Geräteebene verwalten, Energieverbrauchsdaten einsehen sowie Instandhaltungsmaßnahmen und Protokollverläufe dokumentieren.

Fazit

Das IIoT hat zu einem nachhaltigen Wandel innerhalb der Industrielandschaft geführt bzw. wird das noch tun. Doch trotz aller Vorteile, die eine stärkere Vernetzung mit sich bringt, schöpfen die meisten Fertigungsbetriebe ihr Potenzial in puncto Anlageneffizienz nicht vollständig aus. Geschulte Mitarbeiter, die in der Lage sind, Risiken bei Cyber-, Ausfall- und Anlagensicherheit sowie der Rentabilität richtig einzuschätzen und angemessen zu reagieren, wirken dem erfolgreich entgegen. Wollen Unternehmen den Übergang zwischen Unternehmensmanagement und umfassender Operational Intelligence meistern, sind geeignete Technologien sowie zielführende Maßnahmen in Sachen Personalsuche, Schulung und Talentbindung notwendig. Das Zusammenspiel von individuellem Know-how und intelligenten Automatisierungskomponenten macht das IIoT dann zu einem entscheidenden Wachstumsfaktor und bringt messbare Verbesserungen im operativen Ergebnis. Moderne Automatisierungskonzepte werten Mitarbeiter somit von reinen Bedienern zu autonomen Entscheidern auf. Genau darin liegt die Zukunft der Automation.