Unterstützt vom Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart entwickelt Wolftechnik derzeit smarte Filter, die ihre Parameter im Netzwerk eigenständig überwachen.

Cloud-Computing, Big Data, Smart Data oder das Internet der Dinge auf dem Industrie 4.0 aufsetzt, sind Themen, mit denen sich in zunehmenden Maße auch kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) auseinandersetzen müssen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Flexible Produktionssysteme mit einem service-orientierten Aufbau sind hierfür eine Grundvoraussetzung. Sie müssen in der Lage sein, aus einer Vielzahl an Daten verlässliche Informationen zu erzeugen und diese kontextbezogen Menschen, anderen Maschinen und IT- Services zur Verfügung zu stellen.
Industrie 4.0 ist die Produktion der Zukunft. Dennoch ist dieses Schlagwort für viele KMU noch immer ein nicht greifbares Konstrukt, denn Industrie 4.0 ist kein Standard im eigentlichen Sinn sondern beschreibt allgemein den Einzug von Digitalisierung in die Industrie. Vom Prinzip her werden bisher rein physische Objekte in Form eines digitalen Abbilds im Internet verfügbar gemacht. Informationen werden kontextbezogen bereitgestellt. Ein eindrucksvolles Beispiel ist der Kühlschrank im Bereich Smart Home der aufgrund seines aktuellen Inhalts und des wochentagspezifischen Verbrauchs weiß was nachgekauft werden muss. In der Smart Factory arbeiten Systeme im Hintergrund um Menschen und Maschinen zielgerichtet bei der Erfüllung ihrer Aufgaben zu unterstützen. Übertragen auf die Produktion bedeutet Industrie 4.0 somit künftige Produktivitätssteigerungen durch die echtzeitnahe Verfügbarkeit notwendiger Informationen, was vollkommen neue Ansätze in der Organisation und Steuerung der Produktionssysteme ermöglicht.
An vernetzter Technik und damit an der Zukunft der Industrie arbeitet auch die Firma Wolftechnik Filtersysteme. Unterstützt durch das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart, wird derzeit ein smarter Filtercontroller entwickelt, der in den Druckbehältern der Filtersysteme relevante Daten erfasst und verarbeitet.

Wolftechnik 4.0 im Vergleich
Wie unterstützt ein smarter Filtercontroller den Produktionsprozess? An einem Beispiel sollen die Vorteile „intelligenter“, vernetzter Filtersysteme verdeutlicht werden.
Vor der Abfüllung durchlaufen Lacke einen letzten Filtrationsschritt. Damit wird gewährleistet, dass in die Liefergebinde für den Endanwender keine Verunreinigungen aus dem Prozess eingetragen werden. Eingesetzt wird hier ein Kerzenfiltergehäuse Typ WTGDS oder ein Filtergehäuse für das innovative QP-Quick-Pack-Filtersystem, das diesen Prozessschritt vereinfacht, weil hier das filtrierte Medium in einem Schutzbeutel verbleibt. Das Gehäuse muss nicht aufwändig von Rückständen gereinigte werden. Nun kann es passieren – egal ob Kerzenfiltergehäuse oder QP-Quick-Pack-Filtersystem –, dass der Filter verblockt, bevor die gesamte zur Abfüllung anstehende Lackmenge in die Gebinde abgefüllt ist. Der Durchsatz beim Abfüllen verringert sich mehr und mehr und der Abfüllvorgang muss unterbrochen werden. Es beginnt eine hektische Suche nach den richtigen Ersatzelementen. Wenn diese dann hoffentlich in noch ausreichender Anzahl vorrätig sind, muss in aller Eile der Filterwechsel vorgenommen werden, bevor der restliche Abfüllvorgang neu gestartet werden kann.
Wolftechnik 4.0, das auf dem smarten Filtercontroller aufbaut, hilft dabei Produktionsstillstand zu reduzieren und die Lagerhaltung zu optimieren (Nachbestellung von Ersatz- oder Verbrauchsteilen werden vom System selbst nach Bedarf ausgelöst). Denn wenn der Beladungszustand des Filters kontinuierlich überwacht wird und eine vorausschauende Wartung erfolgt, kann der Filter schon frühzeitig so vorbereitet werden, dass die zur Abfüllung anstehende Menge an Lack ohne Unterbrechung des Abfüllvorgang gefiltert werden kann.
Der smarte Filtercontroller überwacht diverse Betriebsparameter, wie Druck, Temperatur, Filterbelegung und andere, übermittelt Daten und zeichnet sie zudem für die Protokollierung auf. Daten werden gesichert und können schnell wiederhergestellt werden. Es handelt sich damit um eine Art Frühwarnsystem, das Abweichungen frühzeitig signalisiert. Innerhalb der IT-Umgebung werden individuelle Daten zu Ersatzteilen und Ersatzfiltern hinterlegt sowie ein digitaler Wartungs- und Prüfplan eingestellt. Darüber hinaus können Bedienungsanleitungen für Wartung, Pflege und Filterwechsel in Text und Bild visualisiert das Personal bei der Arbeit anleiten.
Mit der echtzeitnahen Verfügbarkeit der Informationen entstehen neue Ansätze in der Organisation und Steuerung der Filtersysteme. Wolftechnik 4.0 ermöglicht einen Austausch der Daten mit einem externen Servicepartner, z. B. dem Filtersystemlieferanten Wolftechnik. Somit kann hier eine zeitnahe Diagnose bei Störungen erfolgen und Fehlerursachen können anhand der gesammelten Betriebsdaten detektiert werden. Neben einer sicheren Fernwartung handelt es sich damit um ein System zur vorausschauenden Wartung und Produk­tionsoptimierung.

Die Entwicklungsziele
Das Projekt steht derzeit noch am Anfang. Es gibt einen Berg an Ideen was man alles mit dem smarten Filtercontroller bewerkstelligen könnte. Es existiert aber noch kein konkreter Entwurf, wie die Tools für Wolftechnik 4.0 physisch aussehen könnten, außer dass es ein kleines Display mit Tasten oder einen Touchscreen haben wird. Bis es etwas zum Anfassen gibt vergehen wahrscheinlich noch ein bis zwei Jahre.
Zunächst muss die ganze Messtechnik ausgesucht werden. Benötigt werden Sensoren für Temperatur, Druck oder Differenzdruck und gegebenenfalls noch Durchsatzleistung. Das System muss einen lokalen oder einen externen Speicher beinhalten der Daten über einen gewissen historischen Zeitraum aufzeichnet. Im lokalen Speicher müssen dann auch die individuellen Daten des Behälters und der Filtereinsätze zur Verfügung stehen. Alle Meldungen der Sensoren und Daten müssen verarbeitet werden und angezeigt werden können. Es muss eine Logik hinterlegt werden die aus den ankommenden Meldungen und Daten Handlungen und Tätigkeiten vorschlägt oder Signale weiterleitet.
Das primäre Entwicklungsziel ist eine Plattform, die mit variablen Stellgrößen für jeden Filter und jeden Prozess modifizierbar ist, sich also anhand der Betriebsparameter individuell konfigurieren lässt. Möglicherweise kann über das Sammeln und Auswerten der Daten auch eine Routine mit integriert werden, die z. B. die Filterwechselintervalle optimiert.

Unterstützung und Fördermöglichkeiten
Im Entwicklungsprojekt arbeitet Wolftechnik aktuell mit dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart zusammen. Das Kompetenzzentrum besteht aus verschiedenen Institutionen mit unterschiedlichen Schwerpunkten. Dabei erarbeitet das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA – als Mitglied des Kompetenzzentrums mit entsprechender Erfahrung – das IT-Konzept zur Aufnahme und Übermittlung der Sensordaten des smarten Filtercontrollers während Wolftechnik selbst das filterspezifische Know-How einbringt.
Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Stuttgart ist Teil der Förderinitiative „Mittelstand 4.0 – Digitale Produktions- und Arbeitsprozesse“, die im Rahmen des Förderschwerpunkts „Mittelstand- Digital- Strategien zur digitalen Transformation der Unternehmensprozesse“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird. Mit zwei Anlaufstellen – Stuttgart und Karlsruhe – führt das Kompetenzzentrum gemeinsam mit KMU kostenfrei kleine und größere Umsetzungsprojekte durch, die im Zusammenhang mit Digitalisierungsvorhaben stehen. Dabei geht es vor allem darum Know-How bereitzustellen, welches dem jeweiligen Unternehmen fehlt. Es kann sowohl um Projekte zur Digitalisierung der eigenen Prozesse und Verfahren gehen als auch um neue digitale Produkte und Dienstleistungen für den Kunden im Sinne einer Geschäftsmodellentwicklung.
Im Fall von Wolftechnik entstand der Kontakt im Rahmen einer Informationsveranstaltung des Kompetenzzentrums in einem Labor in Stuttgart. Unternehmen können ihre Ideen aber auch online über die Website des Kompetenzzentrums einreichen. In einer gemeinsamen Besprechung wird ausgelotet, ob eines der Mitglieder des Kompetenzzentrums, das Vorhaben unmittelbar mit eigenem, praxis­nahen Wissen unterstützen kann. Ist dies der Fall, kann das Projekt nach dem Einreichen einer kurzen Beschreibung des Vorhabens beginnen. Findet sich im Kompetenzzentrum kein passender Partner, kann das Zentrum bei der Suche nach einem geeigneten Know-How-­Träger unterstützen.