Unternehmen sind es gewohnt, die Kapitalrendite neuer Produktionsmaschinen zu berechnen. Zum Beispiel die einer neuen Presse, welche mehr Produkte mit einer kürzeren Zykluszeit herstellen kann. Oder eines effizienteren Motors, der die Energiekosten reduziert. Bei Investitionen in Digitalisierungskonzepte ist die Kapitalrendite jedoch weniger greifbar, da Verbesserungen auf einer besseren Datennutzung anstelle von physischen Zählungen und Messungen beruhen. Damit gehört der Nachweis, dass Projekte ihre ROI liefern werden, zu den schwierigsten Herausforderungen.
Letztlich ist Industrie 4.0 auf intelligente Technologien angewiesen, um Daten zu erfassen, aus denen Erkenntnisse gewonnen werden können, die wiederum Handlungen ermöglichen. Denn wenn Daten nicht genau gemessen werden, lässt sich der Prozess nicht verbessern. Ohne Verbesserungen liefert die Technologie keine Kapitalrendite.
Red Lion: Klare Zielvorstellung ist das A und O
Red Lion, ein Partner von Farnell, ist auf Lösungen spezialisiert, die es Unternehmen ermöglichen, ihre Prozessdaten zu visualisieren, um damit Verbesserungen zu erzielen. Barry Turner, Technical Business Development Manager bei Red Lion, erklärt: „Wenn wir keine klare Zielvorstellung haben, ist es wirklich schwierig zu entscheiden, ob wir diese erreicht haben oder nicht. Zu Beginn eines Projekts müssen wir das Geschäftsergebnis festlegen, das wir erreichen möchten, wenn wir beispielsweise Prozesssteuerungsdaten mit unserem IT-Datensystem verbinden. Was wollen wir tun und wie werden wir das im Nachhinein messen, um festzustellen, ob wir unser gestecktes Ziel erreicht haben?“
Drei Schlüsselbereiche für eine höhere Kapitalrendite
Um die erwünschte Kapitalrendite für ein Projekt zu erreichen und nachzuweisen, dass sie tatsächlich erreicht wurde, muss man sich auf einige Schlüsselbereiche konzentrieren.
• Beurteilung von wichtigen Leistungsindikatoren: Industrie 4.0 kann dazu beitragen, die Produktqualität, Effizienz, Produktionsverfügbarkeit und den Energieverbrauch zu verbessern. Unternehmen müssen ihre relevanten Leistungskennzahlen in diesen Bereichen identifizieren und sie dann vor, während und nach der Projektumsetzung nachverfolgen. Auf diese Weise können Hersteller eine stichhaltige Kapitalrendite nachweisen. Es kann auch qualitative Vorteile geben, die zwar keinen Einfluss auf den Gewinn haben, allerdings zu einem effektiveren Betrieb führen können, indem beispielsweise Daten zeitnaher zur Verfügung stehen. Dadurch können unter Umständen gestörte Prozesse früher wieder auf Spezifikation gebracht, Verluste vermieden und die hohe Produktqualität aufrechterhalten werden.
• Suche nach Schwachstellen: Die beste Gesamtstrategie für die Umsetzung von Industrie 4.0 besteht darin, Bereiche mit dem größten Potenzial für Verbesserungen, welche die Gewinnmargen steigern könnten, anzugehen. Indem der Schwerpunkt auf die größten Schwachstellen gelegt wird, können Daten genutzt werden, um Maßnahmen in die Wege zu leiten, welche die Leistung verbessern. Eine angemessene Kapitalrendite lässt sich am besten durch kleine Projekte erreichen, die über einen Zeitraum von 90 bis 120 Tagen eine messbare Verbesserung bringen. Kevin Goohs, Director of IoT Implementation Strategy beim Farnell-Partner Omega Engineering, und Experte für Prozessüberwachungs- und Sensorlösungen: „Um eine bestimmte Kapitalrendite zu erreichen, sollte nach der Integration der Daten mit einem Pilotprojekt gestartet werden. So lassen sich Muster bei den Betriebsmitteln aufdecken, die zuvor nicht sichtbar waren. Anschließend lässt sich beobachten, wie die Qualität des Produkts und des Prozesses mit diesen Daten verbessert werden.“
• Effizienterer Einsatz der Mitarbeiter: Auf Industrie 4.0 zu setzen, bedeutet, Arbeitskräfte besser und effektiver einzusetzen, indem vermieden wird, dass physische Messwerte von Messgeräten abgelesen und die Ergebnisse auf Papier aufgezeichnet werden müssen. Schnellere, genauere Messwerte sorgen für eine bessere Qualität und weniger Beanstandungen. Dadurch steigen die Qualität und Effizienz in der gesamten Anlage, was wiederum zu einer hohen allgemeinen Kapitalrendite beiträgt.
Advantech: Schneller Zugriff auf gute Daten
Ob eine messbare Kapitalrendite erreicht wird, hängt oft vom schnellen Zugriff auf Daten ab, die zeigen können, wo Verbesserungen in einem vernünftigen Zeitrahmen vorgenommen werden können. Diese Daten müssen über ein Dashboard aggregiert werden, um die wesentlichen Informationen und Erkenntnisse anzuzeigen, die Manager benötigen. Intelligente Technologien unterstützen das schnelle Erfassen und Zusammenstellen von Daten, was wiederum die Verwaltung, Überwachung und Rechtfertigung der Kapitalrendite erleichtert.
Der Farnell-Partner Advantech bietet eine Reihe von Datenerfassungslösungen an, die von smarten Sensoren bis hin zu Modulen mit integrierter Intelligenz reichen. Das Unternehmen bietet auch Backend-Lösungen an, mit denen Benutzer verschiedene Arten von Kapitalrendite-Berechnungen wie die Gesamtanlageneffektivität (GAE) und den Energieverbrauch per Mausklick ausführen können.
Matt Dentino, Industrial Internet of Things Channel Manager für Nordamerika bei Advantech, erklärt: „Unsere Module bieten die Backend-Intelligenz, mit der sich Daten einfach und schnell in Erkenntnisse verwandeln lassen, die der Führungsebene sofort zur Verfügung stehen. Sie brauchen weder die Schwingungsanalyse noch die Daten der Ölprobe. Jedoch müssen sie wissen, wie sich diese Werte auf die Produktionslinie auswirken, wie auf die Anzahl der hergestellten Produkte, wie sie das Endergebnis beeinflussen und wie hoch die Ausschusskosten sind. All das kann in einfach erstellbare Dashboard-Displays integriert werden, die die Kapitalrendite bereitstellen.“
Die Kosten des Nichtbetriebs
Produktionsunterbrechungen durch ausgefallene Maschinen können in kurzer Zeit viele hunderttausend Euro kosten. So hat zum Beispiel eine Analyse von ABB Motors die möglichen Kosten dargelegt, die entstehen können, wenn ein Motor ausfällt1: Untersucht wurde ein 315kW-Motor mit einem Wirkungsgrad von 95,5% in einem kontinuierlichen Prozess. Bei Energiekosten von 11p/kWh und einer Betriebsdauer von 8.400h/Jahr würden die Kosten für seinen Betrieb über eine Lebensdauer von 20 Jahren bei 6.094.704£ liegen. Dies ist im Vergleich zum typischen Anschaffungspreis des Motors von 18.000£ äußerst hoch.
Die Kosten dafür, den Motor nicht einzuschalten, sind jedoch gleichermaßen hoch. In der Analyse wird ein Beispiel für einen Motor angeführt, der in der Öl- und Gasindustrie verwendet wird, wo ein solcher Ausfall zu Verlusten in Höhe von 220.000£/h führen könnte. Damit würde ein einzelner Stillstand von zehn Stunden über die 20-jährige Lebensdauer des Motors Verluste in Höhe von 2.200.000£ bedeuten.
Solche Arten von potenziellen Verlusten können herangezogen werden, wenn es darum geht, Investitionen in Industrie 4.0-Technologien zu rechtfertigen. Sie werden häufig durch mangelnde Erfahrung im Bereich der vorausschauenden Wartung verursacht, die anhand von Daten und Analysen feststellt, bei welchen Maschinen Ausfälle drohen, lange bevor diese tatsächlich eintreten.
Eaton: vorausschauende Wartung wird wichtiger
Alexandra Rangel ist als National PowerXpert Anwendungsingenieurin für die Sparte Stromversorgungskomponenten von Eaton tätig und befasst sich mit Zählern, Relais und digitaler Software. Zur Bedeutung der datengesteuerten vorausschauenden Wartung für die Erreichung der anvisierten Kapitalrendite sagt sie: „Viele Menschen, die Anlagen warten und betreiben, gehen langsam in Rente und ihr Wissen wird nicht weitergegeben. Deshalb beginnen immer mehr Fertigungsunternehmen über vorausschauende statt vorbeugende Wartung nachzudenken.“ Es sei von entscheidender Bedeutung, Daten zu verschiedenen Systemzustandsparametern erfassen oder Alarme von jedem Bauteil empfangen und an einem zentralen Ort zusammentragen zu können. Damit ist es möglich, Vorhersagen darüber zu treffen, was in der nächsten Wartungsrunde priorisiert werden soll, weil die Daten zeigen, dass etwas nicht stimmt, oder alternativ aktiv einzugreifen, bevor etwas tatsächlich passiert.
„Die geplante vorbeugende Wartung findet zwar regelmäßig statt, wäre aber nicht immer erforderlich. Zudem können dabei Anzeichen für drohende Ausfälle übersehen werden, weil niemand nach einem Problem bei etwas sucht, das erst letzten Monat gewartet wurde“, erklärt Rangel und zeigt die wichtigsten Fragen auf: „Welche Kosten fallen bei einem möglichen Ausfall dieses Werkzeugs an? Was ist, wenn es die gesamte Fertigung ausfällt, welcher Verlust entsteht beispielsweise nach acht Stunden Produktionsausfall? Die Fähigkeit, Daten zu erfassen und intelligente Entscheidungen darüber zu treffen, wird also etwas sein, das in die Kapitalrendite als Ganzes einfließen wird.“
Fazit
Der Einsatz von IIoT-Technologie und Industrie 4.0-Techniken in einer Fertigungsumgebung bringt große Vorteile, aber auch erhebliche Herausforderungen mit sich. Eine dieser Herausforderungen besteht darin, die Kosten der vorgeschlagenen Lösungen zu rechtfertigen, indem nachgewiesen wird, dass sie eine angemessene Kapitalrendite erzielen können.
Anbieter von Industrie 4.0-Lösungen wie Red Lion, Advantech und Eaton, deren Produkte bei Farnell erhältlich sind, können Herstellern dabei helfen, diese Herausforderungen und den Übergang zu Industrie 4.0 erfolgreich zu meistern.
Abschließend bemerkt Kevin Goohs von Omega: „Ich denke, dass die Kapitalrendite im Laufe der Zeit offensichtlich sein wird. Entweder Sie sind dabei, oder es wird für Sie langsam schwierig werden, Ihre Anlagen optimal zu betreiben. Die Kapitalrendite wird sich von selbst ergeben, wenn Ihre Konkurrenzfähigkeit auf dem Markt und die Qualität Ihrer Produkte steigen.“
