Industrieunternehmen stehen unter Druck, ihre CO₂-Emissionen und den Energieverbrauch zu senken. Wie gut die Digitalisierung dabei helfen kann, zeigt sich in der ETA-Fabrik der Technischen Universität Darmstadt, die von der Software AG unterstützt wird.

Die Herausforderungen für Unternehmen waren selten so groß wie heute. Kriege, Krisen, hohe Energiepreise und anspruchsvolle CO₂-Grenzwerte machen es vor allem auch der Industrie schwer. Alle Ressourcen in der Produktion so gezielt, flexibel und sparsam wie möglich einzusetzen, steht für viele Vorstände, Geschäftsführer und Abteilungsleiter ganz oben auf ihrer Agenda. Die große Frage ist nur, wie sich diese hehren Ziele und Absichten in einer Maschinenhalle verwirklichen lassen – dort, wo tagtäglich produziert und Energie verbraucht wird, im laufenden Betrieb.

Das erforschen Matthias Weigold und sein Team aus 20 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vom Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen an der Technischen Universität (TU) Darmstadt. In der eigens konzipierten ETA-Fabrik auf dem Campus – ETA steht für „Energietechnologien und Anwendungen in der Produktion“ – ermitteln sie unter möglichst realistischen Bedingungen, was konkret nötig und sinnvoll ist, um die industrielle Produktion Schritt für Schritt effizienter und CO₂-neutral zu machen. Ein besonderes Augenmerk richten sie dabei auf die Digitalisierung und welche Möglichkeiten sie in der Praxis bietet, die Effizienz zu steigern, Energieflüsse optimal zu steuern und Produktionsanlagen effizienter zu planen. Die Software AG ist Forschungspartner. „Wir haben eine Prozesskette mit unterschiedlichen Maschinen installiert und alles darauf ausgerichtet, die Abläufe akribisch unter die Lupe zu nehmen, um die Fabrik neu zu denken“, sagt Matthias Weigold, Leiter des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen an der TU.

3.000 Datenpunkte sorgen für Transparenz

In der ETA-Fabrik wird eine Steuerplatte gefertigt, wie sie im Maschinen- oder Automobilbau verwendet wird und die alle dafür nötigen Arbeitsschritte auf verschiedenen Maschinen regelt: Drehen, Bohren, Reinigen, Wärmebehandlung, Schleifen und wiederum Reinigen. Laufend werden Daten von rund 3.000 Datenpunkten erhoben, gespeichert und analysiert. Die Basis dafür liefert die Software AG.

„Verbessern lässt sich etwas nur, wenn man es kontinuierlich misst, und messen bedeutet, Daten zu erheben“, sagt Dr. Stefan Sigg, Chief Product Officer der Software AG. „In der ETA-Fabrik sind unsere Produkte installiert und via IoT mit Maschinen und Komponenten vernetzt. Sie bilden das digitale Rückgrat, um ein lückenloses Monitoring und, darauf aufbauend, eine kontinuierliche Verbesserung der Steuerplattenfertigung zu ermöglichen.“

Die Bandbreite der erhobenen Informationen reicht vom Stromverbrauch über die Leistung und Drehzahl der Maschinen bis zum Wasserverbrauch, dem Schleifdruck und den Kennzahlen des Kühlsystems oder der Hydraulik. „Sobald die Daten vorliegen, kommt der spannende Teil“, sagt Stefan Sigg. „Wir wenden Process Mining auf die Realität der Produktion in der Fabrik an und könnten dies sogar bis auf die Lieferkette und damit auf wirklich strategische Bereiche eines industriellen Unternehmens ausweiten.“

Process Mining schafft Verbesserungen

Ein Ergebnis im Projekt: Die Prozessanalyse liefert eine Antwort auf die Frage, ob es einen Unterschied macht, wann das Schleifen erfolgt – vor oder nach der Wärmebehandlung? Bei dem ursprünglichen Verfahren wurde das Schleifen nach der Wärmebehandlung durchgeführt. Aber eigentlich ist es effizienter, es andersherum zu machen. Mittels Process Mining lässt sich das zeigen und exakt belegen, und es lässt sich ohne großen Aufwand ein alternativer, besserer Ablauf modellieren. Setzt man dieses digitale Modell in die Praxis um, werden dauerhaft die Weichen gestellt, um den Stromverbrauch zu senken und einen höheren Anteil der Abwärme zu nutzen.