Siempelkamp hat gemeinsam mit den Partnern ABP Induction Systems GmbH und Zorc Technology GmbH die erste vollständige Digitalisierung eines Schmelzbetriebes in Deutschland vollzogen. Sie reagiert damit auf die aktuellen Herausforderungen am Markt: sprunghaft steigende Energiepreise, dazu der Trend zur Dekarbonisierung und der demographische Wandel.
Das Drei-Schritt-Modell
- Gestartet wurde das Projekt mit dem Engineering und der Vorbereitung. Dazu gehörten die Analyse der Datenstruktur, das Bereitstellen von Datenmodellen und das Anschließen des Equipments.
- Im zweiten Schritt ging es an die Bereitstellung und das Testen. Hierzu gehörte die Installation des ABP Edge Gateways, die Implementierung der Apps und die Überprüfung der Datenerfassung und Kommunikation.
- Schritt drei beinhaltete das eigentliche Release und die Freigabe, inklusive Benutzertraining und Definierung der nächsten Schritte.
Anfang Juni 2021 hatten die drei Partner die Neukonzeption des Schmelzofens vereinbart, bis zum Jahresende 2021 liefen die Vorbereitungen zur Umsetzung. Mit der regulären Abschaltung der Öfen Ende 2021 erfolgte die finale Installation für eine voll digitalisierte Wiederaufnahme des Betriebs ab Januar 2022. Im digitalisiertem Regelbetrieb wurden seitdem regelmäßige Optimierungsschleifen eingeplant. Jetzt läuft die Anlage in Krefeld volldigitalisiert an.
Der Weg zur digitalen Gießerei
Zentraler Bestandteil einer erfolgreichen Digitalisierung ist, dass man alle Produktionsdaten zuordnen kann.
Wolfgang Braungart von ZORC Technology GmbH erklärt:
„Dafür braucht man ein Workflow Management System, um so etwas in einem Business Process beschreiben zu können. Dazu nutzen wir eine eigene Sprache – die Business Process Model Notation“. Die einzelnen Schritte des Produktionsprozesses werden dabei graphisch repräsentiert und von der Software in Einzelschritte zerlegt.
Zusammengefasst heißt das: Alle Daten werden erfasst und ausgewertet, stehen zusammengeführt zum Geschäftsmodell zur Verfügung, und der einzelne Mitarbeiter fokussiert sich nur auf seine Aufgabe. Das Workflow Management System hat also den Charme, dass der Mitarbeiter an den einzelnen Arbeitsstationen immer nur Informationen auf seinem Bildschirm oder Tablet zu genau den Aufgaben bekommt, die für ihn relevant sind.”
Wie entsteht ein “Produktionsbaum”?
Für die Steuerung der Software benötigt man Ablauforganisationsdiagramme. Sie geben wieder, wie Arbeitsabläufe strukturiert sind. Was man dafür brauche, seien zugeordnete Datensätze, aus denen sich Produktionsbäume ableiten lassen.
Ein Produktionsbaum kann so aussehen: In der Chargierinne wird das Material aus den verschiedenen Bunkern gesammelt und dann in den Ofen gegeben. Nach dem Aufschmelzen wird eine Spektrometer-Probe und eine Thermoanalyse durchgeführt. Aus den erfassten Informationen können Rückschlüsse gezogen werden, ob über die Ofenbühne Materialmengen korrigiert werden müssen, Mangan zum Beispiel
So entsteht ein Produktionsbaum, der alle relevanten Informationen enthält. Die Äste werden von allen Rohmaterialien und Messwerten, Energiewerten und Zeiten gebildet; sie spiegeln also als Prozess wider, was am Ende entsteht: Das fertige Gussstück als Stamm des Baumes.
Die Wurzeln des Produktionsbaumes liefert dann im übertragenen Sinne die Qualitätsabteilung, mit Daten zu Zugfestigkeitsergebnissen, Mikrostruktur, Dimension und Oberfläche. Also alles, was der Kunde in der Abschlussdokumentation erhalten möchte.
Digitalisierung als notwendiger Entwicklungsschritt
Bei Siempelkamp laufen jetzt alle Prozesse zentral in einem System zusammen:
„Die Kunst ist, die einzelnen Daten so zusammenzuführen, dass konvergente Daten vorliegen, die aus den unterschiedlichsten Bereichen und Subsystemen kommen, um sie interpretieren und nutzen zu können“, sagt Dr. Georg Geier von Siempelkamp.
Diese Verknüpfung sei nicht trivial gewesen:
„Wir arbeiten in gewachsenen Strukturen mit ganz unterschiedlichen Ausprägungen, Hardware- und Softwarearchitekturen, und das muss integriert werden. Hier kommen die Partner ABP und ZORC ins Spiel – ohne die geht es nicht. Sie brauchen wir an unserer Seite, denn ich bin mir sicher: Ohne Digitalisierung unserer Prozesse und Geschäftsmodelle werden wir in Zukunft keinen akzeptablen ROI mehr erwirtschaften können“, unterstreicht Dr. Georg Geier.