Retrofit liegt im Trend. Das Um- und Nachrüsten vorhandener Produktionsanlagen scheint vielen Mittelständlern gegenüber der kompletten Neuanschaffung einer Maschine oder Anlage oft der weniger riskante Weg. Ein Retrofit kann nicht nur die Lebensdauer der Anlage verlängern, sondern ist oft 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*innen 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 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 einer zögerlichen Kreditvergabe an Mittelständler erscheint Retrofit auf absehbare Zeit eine vernünftige Strategie zu sein.
Zukunftsfähig durch Nachrüsten
Gleichzeitig bietet Retrofit für viele Unternehmen eine Chance, die Produktionsanlagen besser in den Griff zu bekommen, sich nachhaltiger aufzustellen und sogar mögliche neue Geschäftsmodelle zu erkunden. 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.
Kein Quantensprung
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
Das mittel- bis langfristige Ziel eines digitalen Retrofit sind Qualitätsverbesserungen in der Produktion und für das ganze Unternehmen. Erstrebenswerte Entwicklungsstufen sind z.B.:
Predictive Maintenance: Dank der ausgelesenen Maschinendaten und künstlicher 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 Software und einem integrierten ERP-System der Carbon Footprint von Produkten oder einer ganzen Fabrik ermitteln. Die sogenannte Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) 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 kann sich der Einstieg mit den Sensordaten in cloud-fähige Anwendungen lohnen, um die Produktion insgesamt flüssiger zu gestalten.
Rechtliches beachten
Das Erreichen dieser Evolutionsstufen kann für das einzelne Unternehmen nachhaltige Wirkkraft erzielen – ausgelöst durch Sensoren an alten Maschinen. Folglich sind Unternehmen gut beraten, diesen Weg mit genügend Weitblick zu beschreiten. Denn 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.
Ziele definieren
Vor jedem Projekt soll in jedem Fall definiert werden, was erreicht werden soll. Folgende Fragen gilt es dabei zu beantworten:
- 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?
Hilfe suchen
Die zuvor genannten Entwicklungssprünge erfordern Strategie und Erfahrung. 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 etwa die Industrial Digital Twin Association (IDTA). 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 Kommunikationsstandards, wie OPC UA oder MQTT, gibt es auch Nutzervereinigungen wie die Open Industry 4.0 Alliance, die 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 mittelständische Unternehmen mit einfachen Mitteln auf die Reise in die Zukunft begeben.
