Digitalisierung der Keramikproduktion ohne Austausch des gesamten Maschinenparks

Ausgangspunkt für die Digitalisierung der Keramikproduktion bei unserem Kunden war ein großes Produktionswerk mit älteren Maschinen, unterschiedlichen Steuerungen und Daten, die gleichzeitig an mehreren Stellen gespeichert wurden. Bei einem über Jahre gewachsenen Maschinenpark war es daher an der Zeit, die Datenerfassung zu strukturieren und den nächsten Schritt in Richtung Industrie 4.0 zu gehen.

An Daten mangelte es im Werk des Kunden nicht – ganz im Gegenteil. Es gab viele davon, doch sie waren auf Tabellen, Papierberichte und lokale Systeme verteilt. Teilweise trugen Bediener Informationen sogar stündlich manuell ein. Dadurch war es nicht immer möglich, den aktuellen Produktionsstatus schnell zu prüfen. Der Kunde benötigte deshalb eine Lösung, die Daten automatisch direkt aus den Maschinen erfasst und sie anschließend für Visualisierungen und Reporting verfügbar macht.

Der Kunde produziert Keramikerzeugnisse für den inländischen und internationalen Markt. Aufgrund der Produktionsgröße wurde die manuelle Berichterstattung zunehmend aufwendig. Informationen über die Produktion und den Maschinenbetrieb waren vorhanden, standen jedoch häufig erst zur Verfügung, nachdem sie aus mehreren Quellen zusammengetragen oder von Bedienern manuell übertragen worden waren.

Mit diesem Modell ließ sich nur schwer schnell feststellen, was zu einem bestimmten Zeitpunkt im Werk geschah. Gleichzeitig stieg das Risiko einfacher Fehler durch manuelle Dateneingaben. Der Kunde wollte die Digitalisierung der Keramikproduktion jedoch nicht mit dem Austausch des gesamten Maschinenparks beginnen. Ziel war es, die vorhandene, funktionierende Infrastruktur weiter zu nutzen und eine Schicht zu schaffen, die ältere Anlagen mit einer modernen Nutzung von Produktionsdaten verbindet.

Der Maschinenpark war über viele Jahre hinweg gewachsen, sodass es keinen einheitlichen Standard gab. Die Anlagen stammten aus unterschiedlichen Zeiträumen, arbeiteten mit verschiedenen Steuerungen und kommunizierten auf unterschiedliche Weise. Zwar dominierten in den Werken Maschinen von zwei Herstellern, doch in der gesamten Infrastruktur kamen rund 15 Kommunikationsprotokolle zum Einsatz. Hinzu kam, dass einige ältere Steuerungssysteme geschlossen waren und die Maschinenhersteller die benötigten Informationen nicht immer bereitstellen konnten.

Für die Digitalisierung der Keramikproduktion gab es daher keinen einzigen fertigen Integrationsweg. Wir mussten jede Gerätegruppe prüfen, verfügbare Datenquellen identifizieren und bewerten, auf welchem Weg sich die Informationen nutzen ließen. Dabei musste die Lösung nicht nur technisch funktionieren, sondern auch innerhalb des Budgets des Kunden bleiben.

Unser erster Schritt war ein erweitertes Audit des Werks. Wir prüften, welche Maschinen in der Produktion eingesetzt wurden, welche Kommunikationsmöglichkeiten sie boten und welche Daten sich aus ihnen auslesen ließen. Parallel dazu sprachen wir mit den Technologen, um festzulegen, welche Informationen im Arbeitsalltag die größte Bedeutung hatten.

Je nach Prozess waren dies unter anderem Temperaturen, Drücke oder konkrete Signale zum Maschinenstatus. Eine wichtige Rolle spielte außerdem der für die Digitalisierung zuständige Ingenieur auf Kundenseite. Er unterstützte uns bei der Identifizierung von Datenquellen, stellte Dokumentationen bereit und nahm Kontakt zu Maschinenherstellern auf. So wurde die Digitalisierung der Keramikproduktion gemeinsam mit den Personen umgesetzt, die das Werk und seine Anlagen am besten kannten.

Für die Integration setzten wir KEPServerEX ein. Bei einem derart heterogenen Maschinenpark war ein entscheidender Vorteil, dass die Lösung mit Geräten über unterschiedliche Protokolle kommunizieren und die Daten anschließend über den einheitlichen Standard OPC UA bereitstellen konnte.

Auf diese Weise konnten Informationen aus verschiedenen Maschinen in eine gemeinsame Datenschicht einfließen, anstatt in getrennten, geschlossenen Umgebungen zu verbleiben. Damit wurde die Digitalisierung der Keramikproduktion technisch von den einzelnen Maschinenprotokollen entkoppelt. KEPServerEX übernahm auf unserer Seite vor allem die Datenerfassung und eine erste Filterung, damit nur die tatsächlich benötigten Informationen an nachgelagerte Systeme weitergegeben wurden. Zusätzlich arbeiteten wir mit dem Unternehmen zusammen, das für die Visualisierungen verantwortlich war, um sicherzustellen, dass die Daten korrekt interpretiert und verarbeitet wurden.

Die Lösung wurde außerdem redundant ausgelegt. Zwei Server erfassten die Daten parallel, sodass der Ausfall eines Servers nicht automatisch eine Unterbrechung des gesamten Systems bedeuten musste. Damit erhielt die Digitalisierung der Keramikproduktion eine stabile technische Grundlage für den laufenden Produktionsbetrieb.

Wo es möglich war, nutzten wir standardisierte Kommunikationsprotokolle, darunter Modbus. Nach der Verbindung mit einer Anlage mussten dennoch die richtigen Signale identifiziert und den konkreten Produktionsparametern zugeordnet werden.

Bei älteren Maschinen war die Arbeit komplexer. Einige Anlagen ermöglichten keine direkte Kommunikation über gängige Standards, sodass wir alternative Wege finden mussten. In manchen Fällen bedeutete dies eine Signalanalyse und Arbeiten, die einem Reverse-Engineering-Ansatz ähnelten. In anderen Fällen wurden Daten direkt aus elektrischen Signalen gewonnen. Diese Flexibilität war für die Digitalisierung der Keramikproduktion entscheidend, da funktionierende Maschinen bewusst weiter genutzt werden sollten.

Es gab auch ungewöhnlichere Situationen, in denen wir sehr spezielle serielle Protokolle analysieren und dafür dedizierte Treiber entwickeln mussten, um die innerhalb der Maschine übertragenen Signale auszulesen. Sämtliche Arbeiten fanden in einem laufenden Produktionsbetrieb mit hoher Staubbelastung statt. Das Projekt erforderte daher nicht nur Know-how in IT-Systemen, sondern auch ein gutes Verständnis von Automatisierungstechnik und den realen Bedingungen in der Produktion.

Die Implementierung begann in einem Werk. Dadurch konnten wir die angenommenen Konzepte direkt an realen Maschinen überprüfen und beobachten, wie sich die Lösung im täglichen Produktionsbetrieb bewährte.

Nach dieser Phase wurde das Projekt auf zwei weitere Werke ausgeweitet. Der Kunde erhielt damit schrittweise ein immer einheitlicheres Modell für die Datenerfassung – unabhängig vom Alter der Anlagen, vom Hersteller oder vom eingesetzten Kommunikationsprotokoll. So ließ sich die Digitalisierung der Keramikproduktionstandortübergreifend auf einer gemeinsamen technischen Logik aufbauen.

Nach der Implementierung konnten die Daten direkt aus den Maschinen erfasst und in Echtzeit ausgelesen werden. Ihre Genauigkeit nahm zu, während das Risiko von Fehlern durch manuelles Übertragen von Informationen deutlich reduziert wurde.

Die Mitarbeiter konnten Veränderungen und Trends im Maschinenbetrieb beobachten, ohne Parameter jedes Mal direkt in der Produktionshalle prüfen zu müssen. Bei hoher Staubbelastung brachte das einen zusätzlichen Vorteil. Produktionsinformationen standen dann zur Verfügung, wenn sie benötigt wurden, und konnten direkt in Berichte oder Visualisierungen einfließen. Die Digitalisierung der Keramikproduktion sorgte damit für einen schnelleren Zugriff auf aktuelle Daten, ohne zusätzlichen manuellen Reporting-Aufwand zu erzeugen.

Entscheidend war jedoch, dass eine Datenschicht entstand, auf der weitere Automatisierung und zusätzliche Lösungen für die digitale Produktion aufbauen können. Die Digitalisierung der Keramikproduktion wurde damit nicht zu einem isolierten Einzelprojekt, sondern zu einer Grundlage für weitere Integrationen und Entwicklungsschritte.

Das Projekt hat gezeigt, dass ältere Maschinen und unterschiedliche Kommunikationsprotokolle nicht bedeuten müssen, dass die gesamte Produktionsinfrastruktur ersetzt werden muss. Eine erfolgreiche Digitalisierung der Keramikproduktion beginnt mit einer fundierten Bestandsaufnahme: Welche Anlagen sind vorhanden, welche Daten lassen sich gewinnen und wie können diese Informationen mit IT- und OT-Systemen verbunden werden?

Ohne Zugang zu verlässlichen Daten lassen sich Analytik, Automatisierung oder KI-basierte Lösungen nur schwer sinnvoll aufbauen. Deshalb lohnt es sich, bereits beim Kauf neuer Maschinen an ihre spätere Integration zu denken. Bei einem älteren Maschinenpark sollte die Digitalisierung der Keramikproduktion dagegen mit einem Audit und einer realistischen Bewertung der vorhandenen technischen Möglichkeiten beginnen.

Wenn in Ihrem Werk Anlagen unterschiedlicher Hersteller und Generationen arbeiten, Daten weiterhin in Tabellen landen oder ein Teil der Berichte manuell erstellt wird, muss die Digitalisierung der Keramikproduktion nicht zwangsläufig mit dem Austausch des gesamten Maschinenparks verbunden sein.

Beginnen Sie mit einem Audit. Das Expertenteam von explitia prüft, welche Daten verfügbar sind, wie sie erfasst werden können und wie sich Ihre Maschinen mit IT- und OT-Systemen verbinden lassen, um Ihr Werk auf die weitere Digitalisierung der Keramikproduktion vorzubereiten.