Intelligentes Wassermanagement in Obertauern

Denken Sie nur an das herrliche Gefühl, wenn das kalte, klare Wasser nach einer anstrengenden Sporteinheit langsam die Kehle hinunterrinnt und die Energiereserven wieder auffüllt. Oder noch viel besser, der Sprung in ein erfrischendes Schwimmbecken. 

Doch nicht nur für uns Menschen ist Wasser eine unverzichtbare Ressource. Gerade jetzt im Sommer sieht man in der Natur nach einigen heißen Tagen schnell, wie die Pflanzen nach jedem Tropfen Wasser lechzen.

Durchflüsse von Fließgewässern, der Grundwasserpegel und die Moore werden überwacht.
Durchflüsse von Fließgewässern, der Grundwasserpegel und die Moore werden überwacht. (Bildquelle: Microtronics)

In ihrem aktuellen Bestseller „Die Geschichte des Wassers“ zeigt die norwegische Schriftstellerin Maja Lunde, welche Folgen anhaltende Dürre und Wasserknappheit haben. Rasant entwickelt sich daraus ein Kampf ums bloße Überleben.

Dass „Die Geschichte des Wassers“ erschreckend schnell Realität werden kann, zeigen aktuelle Ereignisse in Kapstadt. Dass Swimmingpools leer bleiben, ist noch das kleinste Übel. Die Sparmaßnahmen gehen soweit, dass das Wasser vom Zähneputzen oder Haare waschen aufgefangen und ein weiteres Mal für die Spülung der Toiletten verwendet wird.

Seit drei Jahren hält eine verheerende Dürre in Südafrika an. Die Angst vom „Day Zero“, an dem in der Millionenmetropole Kapstadt das Wasser abgedreht wird, beherrscht die Bevölkerung.

Intelligentes Wassermanagement

In Kapstadt wurde der Wasserverbrauch seit Beginn der Dürre um 60% reduziert. In Mitteleuropa blicken wir aktuell auf eine relativ entspannte Situation. Damit dies auch so bleibt ist ein frühes Handeln notwendig.

Für den Tourismusort Obertauern wurde daher nun ein intelligentes Wassermanagementsystem entwickelt. Bevölkerung, Tourismus, Skipistenbetreiber und auch Moore eines Natura 2000 Gebiets erheben Anspruch auf die beschränkte Ressource Wasser.

Eine Messstelle in Obertauern
Eine Messstelle in Obertauern. (Bildquelle: Microtronics)

Mit 39 Stationen wird nun das Wasserdargebot und der Wasserverbrauch überwacht und gesteuert. Trinkwasser- und Beschneiungsanlagen werden ebenso mit dem intelligenten Wassermanagementsystem verbunden wie Durchflüsse von Fließgewässern, der Grundwasserpegel und die Moore.

Die für die Überwachung und Steuerung eingesetzte Lösung basiert auf der Microtronics Technologie. Die Geräte zur Aufzeichnung, Übertragung und Steuerung greifen ineinander und wurden von der cell GmbH zu einem intelligenten Wassermanagementsystem mit vielfältiger Funktionalität verbunden.

Mit der Technologie von Microtronics hat die cell GmbH ein intelligentes Wassermanagementsystem in Obertauern geplant und installiert.
Mit der Technologie von Microtronics hat die cell GmbH ein intelligentes Wassermanagementsystem in Obertauern geplant und installiert. (Bildquelle Microtronics)

Mit der integrierten SIM Karte ist vor Ort kein WLAN notwendig, das an oft abgelegenen Messstellen ohnehin schwer zu finden ist. Die Geräte greifen somit nicht in bestehende IT-Systeme ein.

Die Daten werden gesammelt auf der zentralen Serveroberfläche angezeigt.
Die Daten werden gesammelt auf der zentralen Serveroberfläche angezeigt. (Bildquelle: Microtronics)

Auf der zentralen Managementplattform erhalten die Benutzer online zu jeder Zeit Einsicht in ihre Daten und eine detaillierte Darstellung des aktuellen Wasserdargebots und des Wasserverbrauchs. Dies ermöglicht eine stationsübergreifende Steuerung und führt zu einer transparenten Darstellung.

Frühes Handeln erstrebenswert

Intelligente Wassermanagementsysteme wie jenes in Obertauern zeigen, dass ein frühes Handeln absolut sinnvoll ist. Durch das Monitoring wird die aktuelle Situation transparent dargestellt. Aus den historischen Aufzeichnungen können Learnings für die Zukunft und Handlungsmöglichkeiten generiert werden.

Denn letzten Endes ist ein vorausschauendes Handeln basierend auf umfangreiche Informationen  einfacher und nachhaltiger, als ein Handeln aus einer Bedrängnis- oder Notsituation heraus.

Video zum Projekt „Wassermanagement Obertauern“:

Machine Learning im Edge mit dem Internet der Dinge

In einem unserer vorhergehenden Artikel zum Internet der Dinge haben wir erörtert, dass Machine Learning eingesetzt werden kann, um intelligente Entscheidungen bzw. Voraussagen auf Basis von Daten zu treffen. Mit Amazon Sagemaker und Amazon Machine Learning stehen dafür leistungsfähige Dienste in der Cloud zur Verfügung.

Um diese Dienste zu verwenden, ist zum Zeitpunkt der Abfrage eine Internetverbindung erforderlich. Je nach Anwendungsfall können unterschiedlich große Datenmengen anfallen. Sollen beispielsweise bilderkennende Verfahren eingesetzt werden, ist eine Netzanbindung mit der entsprechenden Bandbreite erforderlich.

In der Praxis wollen Anwender ihre IoT-Dienste jedoch auch im Edge, außerhalb der Cloud wie zum Beispiel in ihren Produktionsstätten einsetzen. Hier kommt AWS Greengrass ins Spiel. Dabei handelt es sich um eine Software, mit der auf sichere Weise lokale Datenverarbeitungs-, Messaging-, Caching- und Synchronisierungsvorgänge für verbundene Geräte im Edge durchgeführt werden können.  Zu den Funktionalitäten von AWS Greengrass zählt ein lokaler Message Broker, mit dem IoT Geräte kommunizieren können, auch dann, wenn AWS Greengrass über keine Internet-Verbindung verfügt. Des Weiteren können mit AWS Greengrass sogenannte AWS Lambda-Funktionen im Edge unabhängig von der Cloud ausgeführt werden.  AWS Lambda-Funktionen führen Code event-basiert aus, ohne dass sich der Benutzer um die darunterliegende Infrastruktur kümmern muss.

Am 4. April 2018 ist für AWS Greengrass eine weitere Funktionalität – ML Inference – veröffentlicht worden. Mit ML Inference lassen sich Machine Learning Modelle auf ein Gerät, dass AWS Greengrass ausführt, herunterladen. Damit kann Machine Learning nun auch im Edge und unabhängig von einer Internet-Verbindung verwendet werden. Die Machine Learning Modelle werden in der AWS Cloud mit Amazon SageMaker erzeugt und können dann von dort direkt oder von Amazon S3 auf AWS Greengrass heruntergeladen werden.

Ein Anwendungsbeispiel ist die Erkennung von Bildern: Diese können im lokalen Netzwerk oder von einer Kamera an dem Gerät das AWS Greengrass ausführt, aufgenommen werden und die Bilderkennung kann direkt im Edge durchgeführt werden, ohne die Bilder in die Cloud hochladen zu müssen.

Mit ML Inference, wird es AWS Kunden ermöglicht, weitere Dienste im Edge auszuführen und somit Voraussagen noch schneller zu treffen und innovative Lösungen zu entwickeln.

Die japanische Firma Yanmar ist im Begriff, ein intelligentes Gewächshaus zu entwickeln, in dem AWS Greengrass mit ML Inference zum Einsatz kommen wird. Um bessere Erträge von Tomatenpflanzen zu erreichen, wird die Gewächshausumgebung Technologie-unterstützt optimiert. Eine detaillierte Beschreibung zu diesem Einsatzzweck können Sie im AWS IoT Blog finden.

Effizienz-Killer eliminieren

Die meisten Unternehmer kennen ihre Hausaufgaben. Zumindest die großen Baustellen sind ihnen meist bewusst. Dabei gibt es viele kleine Stellschrauben mit großer Wirkung, um im Produktionsalltag mehr herauszuholen.

Schwache IT

IT ist Mittel zum Zweck. „Sie hat dienenden Charakter und kann Garant für Effizienz in der Produktion sein“, sagt IT-Experte Johannes Woithon. Wesentliche „Zutaten“ dazu seien beispielsweise Verfügbarkeit der Systeme und Verfügbarmachung relevanter Informationen (beispielsweise in Echtzeit und personalisiert). Wenn Daten nutzbar sind, beispielsweise auch über mobile Endgeräte falls erforderlich, können Prozesse effizienter gesteuert und bewertet werden. Das entlastet Mitarbeiter von Routinetätigkeiten und steuert den Produktions-, Material- und Informationsfluss ideal.

Lange Stillstandzeiten

Stichwort geplante Wartungen. Durch regelmäßige vorbeugende Wartungen nach Wartungsplänen, stehen Maschinen seltener still. Geplante Wartungen können terminlich außerhalb der Produktionszeit, beziehungsweise der Regelarbeitszeit stattfinden. Wer seinen Maschinenpark planmäßig wartet, spart zusätzlich Personal, das im Fall eines „Troubleshootings“ teuer werden kann. „Außerdem“, so ergänzt Geschäftsführer des gleichnamigen Industrieservice-Betriebs Friedrich Riempp, „kann die Lebenszeit der eingesetzten Technik verlängert werden“. Das spart den zusätzlichen Einsatz von Rohstoffen und verhindert vorzeitige Investitionen in neue Bearbeitungszentren, Pressen oder Förderbänder.

Hohe Energiekosten

„Durch die zur Zeit recht niedrigen Einkaufspreise für Energie, werden Strom und Wärme oftmals nicht mit hoher Priorität behandelt“, beobachtet Riempp. Obwohl die Preise mittelfristig ansteigen werden. Sparen können Produzierende vor allem bei Druckluft, Beleuchtung, Klimaanlagen sowie Motoren in Maschinen und Heizungspumpen. Außerdem sollten Hersteller Lastspitzen vermeiden und dadurch die Stromkosten senken. Was viele nicht beachten: Wer die vorgeschriebenen Sparmaßnahmen umsetzt, kann einen Teil der Energiesteuer zurückerstattet bekommen. „Mein Motto ist: Die sauberste Energie ist die, die nicht gebraucht wird“, konstatiert Riempp.

Experte für alternative Energien, Björn Lamprecht, stellt ebenfalls fest, dass sich noch zu wenige Firmen mit Photovoltaik, Blockheizkraftwerken und Windstrom befassen. „Oft liegt die Lösung in einem Gesamt-Energiekonzept“, sagt der Geschäftsführer von Goldbeck Solar. Eine PV-Anlage könne sich bereits nach sieben Jahren amortisieren und bis zu zwölf Prozent Rendite abwerfen. Voraussetzung dafür ist, dass das Unternehmen einen großen Anteil des erzeugten Sonnenstroms selbst verbrauchen kann.

Personal

„Unqualifiziertes Personal führt zu schlechter Stimmung und damit zu schlechter Qualität“, bringt es Unternehmensberater Manuel Marburger auf den Punkt. Der Geschäftsführer von muve sieht in vielen produzierenden Unternehmen das gleiche Problem: mangelnde Kommunikation. Oft seien es die kleinen Dinge, die Mitarbeiter unzufrieden machen und dafür sorgen, dass sie unmotiviert und damit schlecht arbeiten. „Einmal kam ich zu einem Unternehmen, das Baugruppen fertigt. Dort hatte man mit hohen Ausschusszahlen zu kämpfen. Nach 15-minütigem Schweigen kam heraus, dass die Männer unzufrieden sind, weil es keinen anständigen Kaffee gibt“, berichtet Marburger. Das hätte der Chef schon vor Wochen in einem Gespräch herausbekommen können und sich hohe Kosten für mangelnde Qualität erspart.

„Natürlich sind es nicht immer solche Details, die einem Produzierenden die Kosten in die Höhe treiben“, weiß der Berater. Ungenügende Qualifikation, hohe Personalfluktuation und nicht zuletzt der Fachkräftemangel treiben insbesondere Mittelständler um, die keine Spitzengehälter zahlen können. „Hier gilt es, Menschen kontinuierlich weiterzuentwickeln, sie wertschätzend zu behandeln und immer wieder zuzuhören, wo die Probleme der Einzelnen sind.“

Lagerhaltung und Logistik

Glaubt man Studien, so ist das Picking für mehr als die Hälfte der Lagerkosten verantwortlich. Im Klartext: Mitarbeiter suchen zu lange, um die benötigten Teile zu finden und treiben mit ihrer Arbeitszeit die Kosten in die Höhe. Die internen Transportwege fallen dabei besonders ins Gewicht.

Produzierende sollten bei der Lagereinteilung darauf achten, dass häufig abgerufene Teile näher an der Kommissionierstation gelagert werden. Was nicht so oft gebraucht wird, steht weiter hinten im Lager. Auch ist es wichtig, das richtige Lagersystem für die jeweiligen Komponenten zu nutzen. Für Palettenware eignen sich Hochregale, für Kleinteile oder Bulkware gibt es Horizontalkarusselle oder vertikale Lagerlifte.

Automatisierte Lager punkten durch geringeren Platzbedarf und eine sehr hohe Pickgenauigkeit von über 99 Prozent. Voraussetzung für ein automatisches oder halbautomatisches Picking-Prinzip ist die passende Softwarelösung. Unternehmer sollten unbedingt prüfen, ob für ihre Lagerhaltung eine (Teil-) Automatisierung sinnvoll ist.

Smart Talents: Das Aus des Vorratswissens

Die Digitalisierung verändert auch die Bildung. Zwar gibt es E-Learning seit 40 Jahren, aber das elektronische Lernen mutiert: Weg vom Vorratswissen und hin zum Lernen in konkreten Situationen. Das heißt für Ingenieure: Wissensvermittlung findet mehr und mehr in der Werkshalle statt und weniger im stillen Kämmerlein.

Pokémon-Go nutzt Augmented Reality, wie E-Learning auch

Was haben Pokémon-Go und Schulungen bei Carl Zeiss gemeinsam? Sie nutzen Augmented Reality. Dabei ergänzen sie die echte Welt um uns herum um animierte Elemente. Während beim beliebten Handy-Spiel Fantasietiere an Straßenecken lauern, sind es beim Technologiekonzern Produktionsanlagen, die mit Erklärungen versehen werden.

In der Praxis geht der für den Prozess verantwortliche Ingenieur mit seinem Tablet in der Hand die Fertigungsstraße entlang. Dabei filmt der Mini-PC die Maschine. Die Schulungs-App blendet auf dem Bildschirm zusätzlich Animationen, Erklärtexte und Beschriftungen ein – etwa zu Verarbeitungsstationen wie einem Vereinzeler oder dem Transportband. Interaktiv kann der Nutzer Bereiche auswählen, die ihn interessieren und sich animierte Sequenzen oder weitere Informationen anzeigen lassen. „Damit schulen wir Servicetechniker. Oder ein leitender Ingenieur kann sich Abläufe bei der Herstellung anschauen“, sagt Dirk Kubitschek, Verantwortlicher für Bildung und digitales Lernen bei Zeiss. Entwickelt hat er das System mit dem Experten für digitales Lernen IMC. Ein zusätzlicher Bonus für die tägliche Arbeit: Die Maschine kann über diesen Weg auch mit seinen Nutzern kommunizieren. „Überprüfe den Füllstand“ sagt sie dann oder „ein Werkstück hat sich an Stelle XY verklemmt“.

Vorratslernen ist out, Nachschlagen ist in

Digitales Lernen verändert sich. „Was einmal als E-Learning als Alternative zu Präsenztrainings begann, ist heute immer häufiger Bildung in einer konkreten Arbeitssituation“, erläutert IMC-Vorstand Christian Wachter. Es werde immer weniger auf Vorrat gelernt, sondern vielmehr „on demand“ – also genau dann, wenn die Information gebraucht und direkt angewendet wird. „Dadurch verzahnen sich Lernen und Praxis mehr und mehr.“ Für Techniker und Ingenieure ein echter Vorteil. Denn wissenschaftliche Studien belegen, dass wir im Tun am besten Lernen. Das Gehirn nimmt bis zu 70 Prozent seines Wissens beim konkreten Handeln auf. Ein Fünftel des Wissens erwerben wir, indem wir anderen über die Schulter schauen. Bleiben zehn Prozent für klassische Schulungen. Wachter glaubt, dass Unternehmen mit den smarten Methoden Lernzeiten um etwa die Hälfte verkürzen und Schulungskosten um ein Drittel reduzieren können.

Mixed Reality bringt Lernen an den Arbeitsplatz

Bei der Fraunhofer Academy in München wird ebenfalls Wert darauf gelegt, dass Teilnehmer möglichst viel Wissen nicht nur anhäufen, sondern anwenden können. Seminare rund um das Internet der Dinge, Big Data und Smart Data werden hier mit verschiedenen Methoden geschult. Beispielsweise durch eine Mischung aus Präsenzunterricht und begleitenden Online-Kursen. Oder Übungen, die direkt im industriellen Arbeitsumfeld absolviert werden können und damit den Transfer von Wissen in die Praxis fördern. Immer häufiger kommen soziale Lernformen zum Zuge: Beispielsweise indem sich Experten in einem Online-Forum austauschen oder via App diskutieren – etwa über Industrie 4.0 und die Auswirkungen.

Beim sozialen Lernen setzt auch die Ghostthinker GmbH an: Sie bietet eine Plattform, auf der Schulungsteilnehmer aus einem Seminar Videosequenzen kommentieren und markieren können. Auch möglich: direkter Austausch zwischen Nutzern und Lesezeichen setzen. IMC-Chef Wachter beobachtet den Trend zu mehr Aktivität ebenfalls: „Wir wollen weg vom Konsumenten, der Videos nur an sich vorüberziehen lässt und verhelfen Teilnehmern zu einer aktive Rolle.“ Das könne durch interaktive Übungen geschehen, sozialen Austausch oder spielerische Elemente in den Lerneinheiten. Das motiviere und helfe gleichzeitig, Aufgenommenes in den Köpfen zu verankern.

Digitale Weiterbildung in der Werkshalle bringt Motivation

Modern aufgemachte Inhalte gibt es viele. Ob Ingenieure mit Augmented Reality, Online-Kursen oder mit Mischungen mit Präsenz-Seminaren am besten lernen, ist nicht eindeutig nachgewiesen. Oft ist es ein Mix, der Erfolge liefert. Firmen wie Zeiss, aber auch der Medizingeräte-Hersteller pfm medical, setzen daher mehr und mehr auf offene Lernmanagement-Systeme. Plattformen wie die IMC Learning Suite, die von Compliance über Technik, Vertriebsschulungen und Big Data alles vereinen. Und Systeme, die Inhalte aller Hersteller übersichtlich und ansprechend darstellen. „Wir haben tollen Content produziert und Kurse professionell erstellen lassen. Aber es hat Zeit und internes Marketing gebraucht, damit sich die Menschen mit dem neuen Angebot befassen“, sagt Hans-Heiko Müller, Geschäftsführer bei PFM Medical. Eine flotte Gestaltung und ein didaktisch sinnvolles Konzept seien immer noch der beste Weg, Menschen zum Lernen zu motivieren.

EMS-Dienstleister: Auf dem Weg zur Smart Factory

Alles ist vernetzt von der Waschmaschine, über Ampelanlage und Self-Service-Kassen im Supermarkt bis zur Industrieanlage und der Boeing 747. Um ihre Hardware IoT-fähig zu machen sind Hersteller auf einen Digitalisierungs-Partner angewiesen,  an dessen Know-how sie partizipieren können. Dabei geht es nicht nur um die Fertigung allein, sondern um den kompletten Value Stream – vom Design und Entwicklung über die ersten Prototypen und der Überführung in die Volumenfertigung bis zur Markteinführung und den Aftermarket Services.

Schnittstelle im IoT

Je mehr die Fertigung von Low-Volume-High-Mix und die Komplexität von Maschinen und Anlagen zunimmt, desto wichtiger wird ein branchenübergreifende Know-how. Hier lohnt sich die Zusammenarbeit mit einem EMS-Dienstleister: Sie unterstützten in der Regel Kunden aus unterschiedlichen Branchen bei der kundenspezifischen Realisierung von Produkten und sind daher mit der Entwicklung und Fertigung verschiedener Lösungen und Ansätze vertraut – bei der Hardware, bei der Software und bei ihrer Vernetzung. Damit sind sie oft die Schnittstelle zwischen Hersteller und Bauteilezulieferer, können weltweite Supply Chain-Expertise einbringen, bei der Auswahl der Technologien beraten und Produktions- und Qualitätskosten besser steuern.

So gesehen verwundert es nicht, dass heute Kunden in Sachen IoT auf EMS-Dienstleister setzen, die vor fünf oder zehn Jahren an eine solche Zusammenarbeit nicht einmal gedacht hätten. Dazu gehören der Bereich Automotive genauso wie die Medizintechnik. Hier setzen Hersteller und ihre Tier-1-Lieferanten vermehrt auf einen IoT-Entwicklungspartner, um Elektronik und Software in ihre Fahrzeuge und Geräte zu integrieren. Für multimediale In-Dash-Infotainment-Systeme beispielsweise sind zunächst dieselben Technologien gefragt wie in der Computerindustrie. Das gilt auch für Kameramodule und Sensoren, die ursprünglich für andere Branchen entwickelt und gefertigt, nun für Einparkassistenten oder autonome Fahrzeuge benötigt werden.

In der Medizintechnik war Konnektivität lange Zeit ein Tabuthema, vor allem was Fragen zur Sicherheit und Datenschutz anbelangt. Heute ist das IoT einer der Megatrends bei medizinischen Geräten. Computer, Tablets und Smartphones sind fester Teil unseres Alltags und haben die Erwartungen an bequeme, mobile und intuitiv bedienbare Geräte im Gesundheitsbereich in die Höhe geschraubt. Mobile Health, also medizinischen Verfahren und Anwendungen, die auf drahtlose Gerätefunktionen zurückgreifen, versprechen Kosteneinsparungen für das überstrapazierte Gesundheitswesen, aber auch mehr Patientenkomfort und bessere Behandlungsmöglichkeiten. Für Gerätehersteller eröffnet das neue Kundenkreise und Geschäftsmodelle, legt aber auch die Messlatte für das Design höher. EMS-Dienstleister können hier ihre Erfahrungswerte in Sachen Wi-Fi-Technologien einbringen und wichtige Aufgaben hinsichtlich Datenschutz und Datensicherheit übernehmen, um die strengen regulatorischen Hürden zu meistern.  

Smart Factory – Doppelt interessant

Das IIoT (Industrial Internet of Things) ist für EMS-Dienstleister in zweifacher Hinsicht spannend. Zum einen stellt die Smart Factory mit Maschinenbauern und Herstellern ein profitables Kundensegment dar. IoT-fähige Sensoren, Equipment, Geräte und industrielle Steuerungen sowie Cloud-Gateway, Datenverarbeitung und -management sind zentral, damit Maschinen und Anlagen standortübergreifend miteinander kommunizieren können. Hier können EMS-Dienstleiser ihr langjähriges Wissen, beispielsweise im Bereich Kommunikationstechnologie, gewinnbringend einsetzen.

Zum anderen ist die Smart Factory eine Möglichkeit für EMS-Dienstleister, ihre eigene Fertigung und Wertschöpfungskette effizienter zu gestalten. Sind Prozesse, Lieferanten und Kunden miteinander vernetzt, lässt sich zum Beispiel eine durchgehende Rückverfolgbarkeit gewährleisten. Je stärker diese Vernetzung, desto höher die Transparenz und desto besser die Planbarkeit und Steuerung von Prozessen. Das bringt Vorteile auf ganzer Linie, so etwa bei der Materialwirtschaft, Lageroptimierung, Logistik und Risikominimierung. Kommt es beispielsweise zur Reklamation eines Produkts von Seiten des Endanwenders, sind EMS-Dienstleister häufig in der Beweispflicht und müssen genau angeben können, wo letztendlich die Fehlerursache zu finden ist. Gleichzeitig lässt sich über die intelligente Fabrik Massenware zu vernünftigen Preisen fertigen, so dass die Produktion wieder lokal zum Kunden zurückkehren kann.

Daten entlang des kompletten Produktlebenszyklus

Durch die zunehmende Vernetzung im IIoT entwickelt sich die Datenaufbereitung zum nächsten großen Thema – sowohl für EMS-Dienstleister als auch für ihre Kunden. Wer Daten sendet, muss sicher sein, dass die Daten auch empfangen, gesammelt, ausgewertet und sinnvoll genutzt werden können. Ansonsten bleibt ein Meer von Daten ohne echten und umsetzbaren Mehrwert. Das Sammeln, Auswerten und Nutzen von Maschinenkennzahlen, Produktinformationen und Prozessdaten – zum Beispiel im Bereich Compliance – ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Smart Factory und wird wohl in Zukunft zum Servicepaket von EMS-Dienstleistern gehören. Schon jetzt können Hersteller über Fernzugriff auf die Daten einer Maschine zu greifen, den Status eines Produkts überprüfen, die Auslastung einer Anlage analysieren und kontrollieren, ob der Terminplan zur Auslieferung eingehalten werden kann. Lassen die Zahlen ungenutztes Potential erkennen, können Prozesse optimiert, Produktionsstrecken verlegt und damit Kosten eingespart werden. In diesem Sinne werden EMS-Dienstleister auch zu Big Data-Dienstleistern, bei denen die Daten zusammenfließen und wieder zurück gespielt werden. Solche zusätzliche Dienstleistung im Rahmen von Aftermarket Services können dann zum Beispiel Predictive und Prescriptive Maintenance, Remote-Steuerungen von Anlagen oder automatisierte Bedarfsprognosen einschließen.

Mehr als nur Fertiger

Wie auch immer das zukünftige Produktportfolio eines EMS-Dienstleisters aussehen mag, eines ist klar: Im IIoT endet die Zusammenarbeit mit dem Hersteller längst nicht mehr mit der Auslieferung des Produkts. Vielmehr geht es um das ganzheitliche Product Lifecycle Management. Das ist insbesondere bei Wi-Fi-Technologien entscheidend. Denn während bei klassischen Consumer-Produkten wie Smartphone oder Tablet Jahr für Jahr neue, verbesserte Wireless-Lösungen auf den Markt gebracht werden, ist der Produktlebenszyklus von Geräten in anderen Branchen deutlich länger. Bei medizinischen Geräten liegt dieser bei durchschnittlich sieben, im Automotive Bereich bei bis zu zehn Jahren. Auch Industrieanlagen müssen dem schnellen Innovationsrhythmus idealerweise folgen können, um das Potential neuester Technologien für die Smart Factory voll auszuschöpfen. Dabei muss sichergestellt werden, dass sich die Systeme einfach und kosteneffizient um weitere Funktionsmerkmale ergänzen lassen.  

EMS haben sich hier schon lange vom reinen Auftragsfertiger zu Servicedienstleistern für die Entwicklung und für die Aftermarket Services gewandelt. Schon heute geben viele Kunden ihren Reparatur Service, die Ersatzteillogistik, die Auftragsverwaltung aber auch den Vertrieb und Lagerhaltung an einen Partner weiter, um sich besser auf das Kerngeschäft konzentrieren zu können und ihre Ressourcen innerhalb von Forschung und Entwicklung zu bündeln. Umso wichtiger ist es daher, Prozesse zu standardisieren und die gleiche Terminologie zu verwenden – ganz unabhängig ob man von IIoT, Smart Factory oder eben Industrie 4.0 spricht. Gelingt es hier eine einheitliche Plattform zu schaffen, um mit allen Beteiligten über Kernpunkte sprechen zu können, sind enorme Synergien möglich, die in der digitalen Welt langfristig Erfolg versprechen.

Goldbeck Solar netzwerkt auf der Intersolar

„Wir rechnen damit, auf unser nicht vollendetes Geschäft mit CSUN angesprochen zu werden“, ist sich Geschäftsführer Björn Lamprecht sicher. Ein im vergangenen Jahr mit dem chinesischen Modulhersteller unterzeichneter Kaufvertrag ist noch immer nicht abgeschlossen. Das Hirschberger Unternehmen hat, trotz Anzahlung und Bankbürgschaft, bis heute kein einziges Modul gesehen. Auch die Vorauszahlung wurde bislang nicht zurückerstattet. Im Moment herrscht Schweigen aus China. „Das Thema wird die Messe aber mit Sicherheit nicht beherrschen“, ergänzt der Chef von 80 Mitarbeitern.

Vielmehr möchte Goldbeck Solar bestehende Kontakte pflegen und neue aufbauen. Für die Tochter des gleichnamigen Bauunternehmens ist das Netzwerk sowohl kundenseitig sowie in Richtung Lieferanten wichtig und ausbaufähig. Zwar sind die Auftragsbücher derzeit voll und es sind einige Aufträge in der Akquisitionsphase, „aber wir denken voraus und ruhen uns nicht auf aktuellen Erfolgen aus“. Für das laufende Geschäftsjahr plant Goldbeck Solar einen Zubau im Wert größer als 160 Millionen Euro, wobei nach wie vor Freiflächen sowie Dachanlagen im Verhältnis 80 zu 20 interessant sind. Weiterhin setzt der Dienstleister auf Zusatz-Komponenten wie Stromspeicher und Ladesäulen. Letztere wurden jüngst bei einem prestigeträchtigen Solar-Parkhaus in Süddeutschland erfolgreich verbaut. Großflächige PV-Kraftwerke plant und akquiriert Goldbeck Solar derzeit in den Niederlanden, England, Thailand, Vietnam, Mexiko und Chile.

Seit Jahren werde die Intersolar professioneller, was sich auf die Qualität der Kontakte auswirkt. „Wir machen hier meist keine Abschlüsse“, schränkt Lamprecht ein. „Aber wir kommen jedes Jahr gerne wieder, um uns branchenintern auf hohem Niveau auszutauschen.“ Ein Trend, den der Geschäftsführer in den letzten Jahren wahrgenommen hat: Die Messe wird auch für Bewerber interessant. Immer häufiger stellen sich potenzielle Mitarbeiter auf dem Messestand kurz vor und lassen ihre Bewerbungsunterlagen da. „Wir freuen uns, die Aufmerksamkeit von Fachkräften zu erreichen. Ein angenehmer Nebeneffekt unserer Messeteilname“, freut sich Lamprecht.

Die kaufmännische Perspektive der Digitalisierung

Nach nun mehreren Jahren von vielfältigen Informationen und Veröffentlichungen zum Thema Industrie 4.0/ Digitalisierung rückt ein weiterer Aspekt in den Fokus. In den Anfängen waren die Publikationen im Wesentlichen technologisch basiert und motiviert. So konnten die interessierten Leser oder Zuhörer bei Vorträgen lernen, dass durchaus ein Bauteil in der Fertigung zum bestimmenden Element werden kann, wenn man ihm Verarbeitungsinformationen mitgibt. In den Folgejahren wurden viele Beispiele von Industrie 4.0- Elementen gezeigt, die ein tieferes Verständnis ermöglichten. Auf den Hannover Messen der letzten Jahre konnte man diese Entwicklung sehr schön nachvollziehen. Inzwischen gelangen wir aber an den nächsten und sehr entscheidenden Punkt: Es ist die Frage zu beantworten, wo Industrie 4.0/ Digitalisierung in unserem Unternehmen betriebswirtschaftlich einkoppelt. Wir – spätestens aber der CFO eines Unternehmens- müssen verstehen, welche betriebswirtschaftlichen Effekte sich daraus nachweisen lassen.

Abbildung 1: Wirtschaftlichkeitseffekte (Quelle: THM).

Smart Electronic Factory stellt Frage nach Wirtschaftlichkeit

In der Smart Electronic Factory (SEF) e.V., einem Zusammenschluss von verschiedenen bekannten Unternehmen und Hochschulen zur Förderung von Industrie 4.0/ Digitalisierung im Mittelstand, werden seit Beginn Industrie 4.0- Elemente als Proof-of-Concept (PoC) bei Partnerunternehmen umgesetzt. Man könnte es als Operation am offenen Herzen bezeichnen, da es sich um Umsetzungen in realen Unternehmen handelt, die Gewinn- und Verlust- Betrachtung gesteuert werden. Und daher hat sich hier besonders die Frage nach der Wirtschaftlichkeit gestellt. An der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM), einem der Gründungsmitglieder der SEF, ist eine Systematik zur Bewertung solcher Proof-of-Concepts entwickelt worden. Diese Systematik kam dann bei 6 technisch erfolgreich umgesetzten PoC´s zum Einsatz. Es sollte die Antwort gefunden werden, ob sie auch betriebswirtschaftlich erfolgreich waren. In Abbildung 1 sind die Ergebnisse zusammengefasst. Insgesamt lässt sich feststellen, dass die Amortisationszeiten bei ca. 1 Jahr liegen und damit deutlich besser sind, als erwartet.

Exemplarisch soll hier ein PoC aus Abbildung 1 näher beschrieben werden: „Kommunikation Bauteil mit Maschine“. Im Detail geht es darum, dass eine Leiterplatte in der Elektronikfertigung am Beginn des Produktionsprozesses mit einem Data Matrix Code gekennzeichnet wird. Damit erhält die Leiterplatte ihre eindeutige Bestimmung. Über das Auslesen das Data Matrix Codes beim Eingang in den Bestückungsautomaten wird dieser vom Bestücker gelesen und mit dem geladenen Bestückungsprogramm verglichen. Sollte ein unzutreffendes Bestückungsprogramm geladen sein, dann wird der Prozess gestoppt, so dass keine Fehlbestückung vorkommen kann. Damit konnte erreicht werden, dass die Overall Efficiency Effectiveness (OEE) für diese Baugruppe von 85% auf 90% an der Bestückungsline gesteigert werden konnte. Außerdem konnte durch Reduzierung von Dokumentationsaufwendungen 1 Operator eingespart werden. Die Lohnkosten senkten sich um 40%, was in einer Herstellkostensenkung von 2% je Baugruppe resultierte. Die Profitabilität der Baugruppe konnte um 38% gesteigert werden. Der Return on Invest lag bei 225%, die Amortisationszeit bei 9 Monaten.

Es zeigt sich also, dass sich Industrie 4.0 resp. Digitalisierung rechnet. Ohne fundierte Wirtschaftlichkeitsrechnung wird der CFO eines Unternehmens schwerlich von Investitionen in diesen Bereich überzeugt werden können.

 

Anwendungen bereitstellen

Die Bereitstellung ist in wenigen Sekunden abgeschlossen, da Sie generell nur wenige Einstellungen vornehmen.

Während der Bereitstellung legen Sie zum Beispiel die Benutzersammlung fest, die Zugriff auf die Anwendung hat. Hier kann es sinnvoll sein, wenn Sie in Active Directory eine Benutzergruppe anlegen, zum Beispiel „Office-Benutzer“. Danach legen Sie in SCCM eine neue Benutzersammlung an und nehmen als Mitglied die Gruppe aus Active Directory auf.

Stellen Sie im Netzwerk Office 2016 bereit, hinterlegen Sie im Assistenten die neue Benutzersammlung. Um nach der Bereitstellung Office an Benutzer zu verteilen, müssen Sie in Active Directory das Benutzerkonto nur zur neuen AD-Gruppe hinzufügen. Durch die Mitgliedschaft in der Benutzersammlung erhält der Benutzer automatisch Office 2016 auf Basis der Einstellungen, die Sie in der Anwendung und Bereitstellung hinterlegt haben.

Sie finden die Benutzer und Gruppen in AD, die Sie für Benutzersammlungen verwenden können im Bereich „Assets und Konformität\Benutzer“.

Erstellen Sie eine neue Benutzersammlung, erstellen Sie eine Regel, in der Sie die Office 2016-Benutzer aus Active Directory in eine neue Benutzersammlung aufnehmen.

Am einfachsten geht das, wenn Sie in der SCCM-Konsole bei „Assets und Konformität\Benutzer“ die entsprechende Gruppe mit der rechten Maustaste anklicken und „Ausgewählte Elemente hinzufügen\Ausgewählte Elemente der neuen Benutzersammlung hinzufügen“ auswählen. So erstellen Sie eine neue Benutzersammlung mit den richtigen Einstellungen. Sie können hier natürlich auch eine vorhandene Benutzersammlung auswählen.

Bereitstellung von Anwendungen simulieren

Sie erstellen dazu das Anwendungspaket über den Bereich „Softwarebibliothek\Übersicht\Anwendungen“. Danach verteilen Sie die Anwendung über deren Kontextmenü mit „Inhalt verteilen“. Anschließend wählen Sie das Kontextmenü erneut aus und wählen „Bereitstellung simulieren“.

Der Assistent sieht jetzt aus, wie das produktive Bereitstellen von Anwendungen, mit dem Unterschied, dass Sie die Bereitstellung nur testen und überprüfen, ob diese auch auf den Clientcomputern funktionieren würde.

Klicken Sie auf die simulierte Anwendung, sehen Sie im unteren Bereich, ob die Bereitstellung funktioniert. Bei „Überwachung\Bereitstellungen“ sehen Sie welche Anwendungen aktuell simuliert werden, ob später die produktive Bereitstellung funktionieren würde. Anwendungen die bereitgestellt, und nicht nur simuliert wurden, erscheinen nach einiger Zeit im Softwarecenter, wenn die Option bei der Bereitstellung entsprechend aktiviert wurde, und der jeweilige Benutzer das Recht hat die Software zu nutzen.

Verschlafen die Energieversorger den digitalen Wandel?

„Ohne Strom ist doof“ stand mal in einer Anzeige eines großen Energieversorgers. Jeder braucht ihn, ob Privathaushalt oder Gewerbe. Aber dennoch: Der Verkauf von Strom ist schrecklich spröde. Spätestens seit der Liberalisierung des Strommarktes tun sich die Marktteilnehmer schwer damit, ihre Angebote vom Wettbewerb abzuheben.

Kaum Flexibilität beim Strompreis

Anfang Januar 2018 kostete die Kilowattstunde Strom für Haushalte in Deutschland im Durchschnitt 30 Cent pro Kilowattstunde. Den größten Kostenfaktor belegen dabei Netzentgelte, Steuern und Abgaben.

Der Wettbewerb im Strommarkt findet in den Segmenten Erzeugung, Handel und Vertrieb statt. Die ersten beiden werden über Börsen abgewickelt, und der Vertrieb ist mittlerweile hoch digitalisiert. Was am Ende beim Privatkunden abgerechnet werden muss, lässt daher kaum noch preisliche Flexibilität zu. Zu wenig jedenfalls, als dass sich Endkunden für eine Marktbeobachtung interessieren.

Achtung „Commodity-Falle“

So locken die Anbieter ihre Kunden in den Vergleichsportalen mit Wechselboni oder appellieren an das grüne Gewissen, indem sie ihren Kunden Strom aus möglichst vielen regenerativen Quellen verkaufen. Aus der Steckdose kommt natürlich trotzdem immer nur der gleiche Strommix heraus. 

Die Stromversorger laufen Gefahr, in die „Commodity-Falle“ zu tappen. Ihr Produkt ist austauschbar und zu gleichen Konditionen überall zu bekommen. Dabei sitzen die Versorger im Grunde auf einer Goldmine und nutzen sie nicht: Die Verbrauchsdaten ihrer Kunden. Kommt man in ausreichender Auflösung an sie heran, lassen sich damit zahllose digitale Geschäftsmodelle kreieren, um Kundenzufriedenheit und -bindung zu steigern. Als Nebeneffekt werden noch die eigenen Ablese- und Abrechnungsprozesse optimiert. 

Die Krux bei der Digitalisierung: Die in den meisten Haushalten heute noch installierten analogen Stromzähler lassen bis auf den Gesamtverbrauch keine weiteren Rückschlüsse auf die individuellen Nutzungsgewohnheiten der Verbraucher zu. 

Während Großverbraucher ab 10.000 kWh/Jahr und Selbsterzeuger, beispielsweise mit eigener Photovoltaikanlage auf dem Dach, laut Gesetz bereits heute über digitale Stromzähler, so genannten intelligente Messysteme (iMSys) verfügen müssen (ab 2020 bereits ab 6000 kWh Jahresverbrauch) herrscht im Privathaushalt nur bedingt Druck, die alten analogen Zähler auszutauschen. Hier ist die Vorgabe, dass bis 2032 alle alten analogen Zähler durch digitale ersetzt sein müssen.

Aber: Bei den dort zum Einsatz kommenden „modernen Messeinrichtungen“ (mME) wird letztlich nur das analoge Messsystem durch ein digitales ersetzt. Vernetzt sind auch die neuen digitalen Zähler typischerweise nicht und fristen ein kümmerliches Schattendasein. Doch dass lässt sich ändern.

Moderne IoT-Technologien eröffnen neue Möglichkeiten

Die technologischen Voraussetzungen haben sich in den letzten Jahren maßgeblich zum Positiven verändert. Die Kosten für leistungsfähige Hardware sind gesunken, auf Internet-Technologien basierende Verbindungsstandards ermöglichen heute viel bessere Leistung, als branchenetablierte Standards. Auch mischen neue Marktteilnehmer mit ausgeklügelten Analyseplattformen das Geschäft auf und ermöglichen Geschäftsmodelle, die vor ein paar Jahren noch undenkbar schienen.

Jedes im Haushalt genutzte Gerät weist beim Stromverbrauch ein individuelles Muster auf. Eine Lastkurve, die für den Stromverbrauch über einen gewissen Zeitraum typisch ist. Ein Wasserkocher, der mit einer Leistung von rund 1500 bis 2000 Watt über einen kurzen Zeitraum ein Liter Wasser zum Kochen bringt, zeigt entsprechend eine ganz andere Charakteristik als eine Waschmaschine, die über einen viel längeren Zeitraum mit verschiedenen Waschprogrammen und Aufheizphasen arbeitet. Kühlschrank, Fernseher, Radio, Haartrockner – sie alle hinterlassen eine Art Fingerabdruck im Netz.

Mit den bereits auf dem Markt befindlichen „modernen Messeinrichtungen“ lassen sich diese Lastkurven erfassen. Je kürzer der Messabstand, desto genauer die Datengrundlage, desto besser können die Geräte voneinander unterschieden werden.

Versetzt man diese digitalen Stromzähler mit Hilfe moderner IoT-Technologien nun noch in die Lage,  Daten bedarfsgerecht dem Energieversorger sowie Endkunden jederzeit zur Verfügung zu stellen, etwa über ein einfaches Gateway zur Datenübermittlung vom Zähler ins Internet,  lassen sich mit diesen feingranularen Informationen ganz neue Mehrwerte schaffen. 

Die Technologie dahinter heißt „Non-intrusive Load Monitoring“ kurz NiLM. Eine Leistungsmessung ohne die Notwendigkeit, an jedem einzelnen Endgerät im Haushalt weitere Messgeräte, so genannte „Sub-Meter“, etwa durch eine Zwischenstecker zu installieren.

NiLM: Der Schlüssel zu  digitalen Geschäftsmodellen.

Ein naheliegender Einsatz ist die individuelle Verbrauchserkennung. Stromkunden können sich den einzelnen Verbrauch ihrer Endgeräte jederzeit grafisch aufbereitet anzeigen lassen. Ein nettes Gimmick für den Endkunden. Mehr auch nicht. Habe ich als Kunde mir einmal einen Überblick verschafft, werde ich kaum täglich auf die Analysen schauen. 

Aber wie wäre es mit  weiteren Features, wie etwa der frühzeitigen Ausfallserkennung? Die so genannte „Predictive Maintenance“ zielt darauf ab, defekte Geräte vor ihrem Totalausfall bereits durch Unregelmäßigkeiten in ihrer Lastkurve zu erkennen.  

Nicht nur jedes Gerät, auch jeder Haushalt als Ganzes verfügt in der Regel über ein typisches, wiederkehrendes Verbrauchsverhalten. Das lässt sich nutzen: Unter dem Stichwort „Ambient Assisted Living“ versteht man Konzepte, die älteren oder benachteiligten Menschen Hilfestellung geben, ihren Alltag zu meistern ohne ständig auf externe Hilfe angewiesen zu sein. So könnte die automatische Erkennung von Geräten im Haushalt dazu beitragen, Nutzer daran zu erinnern, den Herd abzuschalten oder gar umgehend nahe Verwandte informieren, sollten entgegen üblicher Tagesabläufe auffällige Abweichungen festgestellt werden. 

Energieversorger müssen bei der Schaffung neuer digitaler Geschäftsmodelle ein Stückchen weiter „Out Of The Box“ denken.  Die Mehrwerte, die ich mit den Verbrauchsdaten schaffen kann, werden künftig wichtiger sein, als der Stromverkauf selbst.

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