UMFORMtechnik (Massiv)

 
 
   

Alles, was man digitalisieren kann, wird irgendwann digitalisiert

Gießereien, Walzwerke und Schmieden sind klassische Industrie. Digitalisierte Geschäftsmodelle wären insoweit Sache der Zukunft, oder? Falsch! Das Messequartett „Gifa“, „Metec“, „Thermprocess“ und „Newcast“ soll Juni 2019 zeigen, dass wir schon mittendrin stecken in der Transformation.

Industrie 4.0 und Digitale Transformation sind auch in der Metallbranche kein Zukunftsthema mehr. Sensortechnik liefert in Gießereien und Stahlwerken immer mehr Daten aus dem Produktionsablauf. Jede Bramme, jedes gewalzte Stahlband erfordert tausende Daten. Selbst ein eher kleineres Hüttenwerk wie das der Saarstahl in Völklingen produziert mit 2,5 Mio. t Stahl p.a. mehr als 100 TB Prozessdaten. Das entspricht dem Inhalt von 30 Mio. Telefonbüchern. Nicht mehr allein die Genauigkeit der Daten ist Grundlage für Information, sondern die schiere Masse. Sie auszuwerten, Muster zu erkennen und Information zu gewinnen, ist mit klassischen IT-Methoden nicht mehr zu schaffen.

Big-Data-Analyse, Künstliche Intelligenz und vernetzte Cloud-Systeme treten an die Stelle der Rechenzentren und relationalen Datenbanken. Die digitale Überwachung von Maschinen und Anlagen reduziert Instandhaltungskosten, steigert die Wirtschaftlichkeit und hat das Potenzial, Produkte zu optimieren. Cloud-Technologien mit kaum begrenztem Speichervolumen begünstigen, aus operativen Produkt- und Maschinendaten mit neuen Dienstleistungen mehr Umsatz zu generieren.

Anlagenbauer wie SMS erhoffen sich von digitalen Dienstleistungen eine Kompensation des schwächelnden Stammgeschäfts. Stahlhersteller und Gießereien vernetzen via IT Einkauf, Verkauf, Produktion und Logistik. Digitale Kanäle rücken den Kunden in das Zentrum. Für Thyssenkrupp ist die vernetzte Stahlfabrik mit digitalem Kanal zum Kunden Stand der Technik. Das Warmwalzwerk Hoesch Hohenlimburg ist mit dem Vormateriallieferanten Hüttenwerke Krupp Mannesmann Duisburg vernetzt. Dort werden die Brammen vergossen, dann in Hagen zu Mittelband gewalzt und von Blechverarbeitern überwiegend zu Komponenten für die Autoindustrie verarbeitetet. Während des Prozesses kann der Kunde am PC, Smartphone oder Tablet-PC festlegen, wann sein Bandstahl in Produktion geht und Blechstärke und -breite ändern.

Aufholjagd auf digitalen Feldern

Aus Daten Wissen abzuleiten und umzusetzen, steht auch bei Aluminium- und Eisengießern auf der Agenda. Gefragt sind Lösungen wie die Kopplung der Gießprozess-Simulation mit datengetriebenen Prozessmodellen: ein Ansatz, den die auf Simulationssoftware spezialisierte Magma in Aachen verfolgt. Immer ein Thema, gerade für energieintensive Unternehmen wie eine Eisengießerei, ist Energie- und Ressourceneffizienz. Unter Leitung von Dierk Hartmann optimiert die Hochschule Kempten die Eisengießerei Adam Hönig. Diese setzt Barcodes ein, die von Mitarbeitern mit dem Smartphone eingescannt an eine Datenbank übermittelt werden. So können neue Parameter in der Fertigung aufgenommen und der Produktionsablauf nachverfolgt werden. Ziel ist, die Überproduktion an flüssigem Metall zu verringern.

„Gießereien sind geübt im Umgang mit datengetriebenen Geschäftsmodellen“, sagt Heinz Nelissen, Präsident Gifa 2019 und Newcast und Geschäftsführer Vesuvius GmbH, Foseco Foundry Division in Borken. Ansätze rund um Maschine-zu-Maschine-Kommunikation, Automatisierung und Robotereinsatz, computergestützte Technik, Produkt- und Prozessentwicklung sind ein Schwerpunkt auf der Messe. Wie Industrie 4.0 in der Praxis aussehen kann, lässt sich bei Karl Casper Guss in Pforzheim verfolgen. Die Gießerei fertigt handgeformte Teile mit Stückgewichten von 100 kg bis zu 9,5 t. Um auf sich ändernde Kundenanforderungen schnell reagieren zu können und gleichzeitig Produktionssicherheit und Qualität zu gewährleisten, setzt Casper Guss auf eine durchgängige Industrie 4.0-Lösung mit drei Säulen:
1. Vernetzung aller betrieblichen Einrichtungen
2. Planung- und Steuerung der Prozesse mit hundertprozentiger Rückverfolgbarkeit über das ERP-System
3. Webportal als Interface zum Extranet, über das die Kunden Zugang zu den Fertigungsinformationen erhalten.
Einzelaufträge lassen sich direkt verplanen. Das ERP-System prüft automatisch die Machbarkeit. Die Rückmeldung aller Produktionsschritte verbessert Durchlauf und Qualität. Über das Webportal können Kunden aus dem Extranet Fertigungsinformation zu ihrer Bestellung abrufen und Ergänzungen, Termin- oder Stückänderungen einpflegen. „Die Vernetzung der Kundensysteme mit den eigenen Systemen führt zu einer schnelleren und sichereren Abwicklung der Aufträge“, resümiert Casper.

Die Digitaltechnik öffnet Startups die Türen. Sprachsteuerung mit Mobiltelefon, Gesichtserkennung bei Social Media – was Facebook und Amazon, Google und Apple recht ist, hält auch in der Stahlbranche Einzug. Waren selbstlernende Algorithmen bis vor wenigen Jahren Thema akademischer Forschung, durchdringen sie heute immer stärker unseren Alltag und die Industrie.

„Mit Fero Software können unsere Kunden ihren Produktionsprozess besser zu verstehen und profitabler machen“, sagt Tim Eschert von Fero Labs. Er sieht darin eine Brücke zwischen konventionellen Analysemethoden wie Six Sigma dem modernen Machine Learning: „Der Bereich des statistischen ML kombiniert diese zwei Felder, und wir bei Fero sind stolz darauf, die ersten zu sein, die diese Methoden aus der akademischen Forschung in die Fertigung getragen haben.“ Im Stahlbereich hat das Startup seine Software auf verschiedene Fälle angewandt und erforscht. Hierzu gehören die Zunderreduktion und Vorhersage der Materialeigenschaften in einer Warm-Breitbandstraße; Qualitätsverbesserung in einer Rohrstraße; Erkennung von Einschlussfehlern in einer Drahtstraße und Optimierung des Legierungseinsatzes in einer Stabstraße.

Zu den Stahlkunden zählt Gerdau in Brasilien mit einer Stahlerzeugung in der Größenordnung von Thyssenkrupp. Für Fero Labs liege der Fokus dort auf einer Reduktion der Produktionskosten mittels ML. Wie Eschert berichtet, kombinierte Fero Labs Daten verschiedener Datenbanken, um ein vollständiges Bild vom Stahl- bis zum Walzwerk zu erhalten. „Das ergab hunderte von Parametern wie Prozess- und Sensordaten sowie Qualitätsmetriken. Anhand von Daten aus wenigen Monaten schulte „Fero“ maschinelle Lernmodule, die sich bei der Vorhersage von Zielkennzahlen als genau erwiesen. Heute nutzen bei Gerdau Shopfloor-Manager, Qualitätsmanagement-Teams und Prozessingenieure die Fero Software, um nichtlineare Zusammenhänge zwischen Produktion und Zielkennzahlen zu verstehen. „Derzeit nutzen sie diese Erkenntnisse, um Simulationen innerhalb der Software durchzuführen und die optimalen Produktionsparameter für jede Produktqualität zu ermitteln“, berichtet Eschert.

Die Dynamik junger Startups spornt auch Etablierte an. SMS etwa setzt bei der Realisierung neuer digitaler Dienstleistungen auf den so genannten Design-Thinking-Ansatz, wie ihn auch typische Startups verfolgen. Mit Unterstützung der auf digitale Transformation spezialisierten Unternehmensberatung Etventure, als Spezialist für digitale Transformation ein Teil der Beratungsgesellschaft Ernst+Young, hat sich SMS vor zwei Jahren seine eigene Kreativschmiede aufgebaut: SMS Digital. Erste Lösungen wurden bereits zur Marktreife entwickelt, etwa das Alarmmanagement „Smart Alarm.“ Es überwacht den Zustand von Anlagen. Jedoch werden herkömmliche Visualisierungssysteme mit Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) diesem Anspruch nicht immer gerecht, wie SMS herausgefunden hat. Mit dem neuen Alarmmanagement lassen sich alle Anlagen eines Stahlunternehmens in ein System integrieren. Das Auswerten des Anlagenzustandes erfolgt durch Trendanalysen, wobei sich dank einer einfachen und intuitiven Bedienung eine zeitaufwändige Einarbeitung erübrige. Im Alarmfall erfolgt ein automatisierter SMS und E-Mail. Aktuell arbeitet die Digitalschmiede an der Vorhersage von Alarmen, sowie an der Identifikation des auslösenden Alarms bei Alarmfluten.

Dass es dem Anlagenbauer ernst mit der Digitalisierung ist, zeigt sich in der oberen Führungsebene. So hat SMS-CEO Burkhard Dahmen April 2018 Katja Windt in den Vorstand berufen. Als Geschäftsführerin Digitalisierung verantwortet die promovierte Maschinenbauingenieurin die SMS-Bereiche Digital Solutions sowie Elektrik und Automation. Als Professorin der Jacobs University Bremen ist sie Expertin für Produktionstechnik und hatte bereits Digitalisierungs- und Logistikprojekte für Kunden aus der Stahlindustrie realisiert.

Chance Digitalisierung, Gefahr Disruption

Die Digitalisierung der Produktion erzeugt ein dynamisches Ökosystem. Neuen Wettbewerbern aus der Startup-Szene eröffnet dies die Chance, mit neuen Dienstleistungen etablierte Unternehmen anzugreifen. „Digitalisierung und Disruption betreffen jedes Unternehmen und jede Branche“, sagt Philipp Depiereux, Gründer und Geschäftsführer von Etventure. Unterschiedlich sei nur das Tempo der Veränderung. „Was die Verlags- und Musikbranche bereits schmerzlich erfahren musste, kann künftig auch Stahlwerke und Gießereien treffen.“ Dies zeigten Beispiele aus eher traditionellen Branchen wie die Heizungsindustrie. Dort habe sich das Startup Thermondo mit einem digitalen Angebot in kurzer Zeit zwischen Endkunde und Anbieter geschoben und sei heute der größte Heizungsinstallateur Deutschlands. Depiereux, der mit Etventure außer SMS den Stahlhändler Klöckner beraten und zu einem digitalen Geschäftsmodell verholfen hat, ist sich sicher: „Auch Stahlwerke und Gießereien müssen sich eines klar machen:

Alles, was man digitalisieren kann, wird irgendwann digitalisiert werden. Sie müssen sich fragen, ob sie bei diesem Wandel nur zuschauen wollen oder selber aktiv werden, ehe sie ein digitaler Player in ihrem Kerngeschäft angreift.“ Einen Rat hat der Digitalexperte für etablierte Unternehmen ebenfalls parat: „Vor allem müssen sie verstehen, was diese großen digitalen Player und Startups anders machen und sich deren Erfolgsfaktoren zu eigen machen.“ Dass Stahlhersteller und Gießereien, Schmieden und Walzwerke mit ihren schweren und sperrigen Produkten als klassische Vertreter der Old Economy für neue Geschäftsmodelle der digitalen Transformation auf den ersten Blick wenig affin erscheinen, überzeugt Depiereux nicht. „Natürlich ist es komplexer, eine Stahlbramme digital zu verkaufen als ein Buch. Das bedeutet aber nicht, dass es nicht gelingen kann und dass es zwangsläufig irgendwann jemand machen wird.“ Die Messen „Gifa“, „Metec“, „Thermprocess“ und „Newcast“ finden 25. bis 29. Juni 2019 unter dem gemeinsamen Dach der „The Bright World of Metals” in Düsseldorf statt.

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