Smart Services: Der Innovationsmotor für eine zukunftsfähige Produktion

Von Dr. Marius Grathwohl, Vice President Digital Products and Transformation bei MULTIVAC, Anbieter von Verarbeitungs- und Verpackungslösungen

In einer zunehmend digitalisierten Industrie eröffnen digitale Services neue Möglichkeiten, die Effizienz und Nachhaltigkeit von Produktionslinien zu optimieren. Durch den gezielten Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI), IoT-Lösungen und Big Data können Maschinen nicht nur produktiver arbeiten, sondern auch Hersteller einen proaktiveren Service anbieten. Doch wo setzen Fertigungsunternehmen am besten an, wenn sie Smart Services für ihre Produktion nutzen möchten, und welchen Nutzen können sie sich in diesen kostensensiblen Zeiten von diesen Lösungen erhoffen?

Smart Services: Der Schlüssel zu weniger Stillstand und mehr Produktivität

Digitale Services, wie etwa die MULTIVAC Smart Services, sind intelligente Dienstleistungen, die durch die Analyse von Smart Data und die Vernetzung der Maschinen präzise auf die individuellen Bedürfnisse eines Fertigungsunternehmens abgestimmt werden. Indem zentrale Abläufe automatisiert werden, erhöhen sich die Maschinenverfügbarkeit und die Gesamtperformance der Produktion. Beispielsweise können Maschinen mit integrierten IoT-Sensoren kontinuierlich überwacht werden, um Anomalien, wie Abweichungen im Betriebsdruck oder in der Temperatur, frühzeitig zu erkennen und gezielt zu beheben. Gleichzeitig reduziert sich der Personalbedarf, da Routineaufgaben wie Statuschecks oder einfache Kalibrierungen durch smarte Systeme übernommen werden. 

Die Smart Services ermöglichen es außerdem, die Produktion an wechselnde Anforderungen anzupassen. Diese Skalierbarkeit zeigt sich besonders deutlich, wenn Produktionskapazitäten schnell erweitert werden müssen. Durch ein integriertes Smart-Service-Panel können neue Maschinen in die bestehende Infrastruktur eingebunden werden, ohne aufwändige Systemanpassungen vornehmen zu müssen. So kann zum Beispiel ein Hersteller von Lebensmittelverpackungen kurzfristig eine zusätzliche Packstation integrieren, um auf einen Nachfrageanstieg zu reagieren. 

Gesammelte Sensordaten aus dem Maschinenpark liefern eine solide Basis für eine fundierte Produktionsplanung: Produktionskennzahlen und Tagesziele lassen sich in Echtzeit einsehen, während Betriebsdaten wie Maschinenleistung und Qualität kontinuierlich analysiert werden. So können bei Abweichungen – etwa einem plötzlichen Anstieg von Ausschussware – schnell Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Ein solch optimierter Betrieb bedeutet auch weniger Energieverbrauch und Ressourceneinsatz.

Die Integration von Smart Services in den Arbeitsalltag erleichtert auch die Maschinenbedienung durch neue, ungelernte Mitarbeiter. Digitale Plattformen und intuitive Benutzeroberflächen erlauben es, ein besseres Verständnis für den Betrieb von Anlagen und Maschinen zu entwickeln. Ein Zugang zu Echtzeit-Daten über Maschinenstatus und Performance fördert die Sicherheit im Umgang mit der Technik. So können auch neue Mitarbeiter schnell eigenständige Entscheidungen treffen, wie etwa die Planung von Wartungsarbeiten. 

Vorbeugende Wartung im Zeitalter von Smart Services

Vorbeugende Wartung, auch Predictive Maintenance genannt, ist eine der bedeutendsten Stärken von Smart Services. Ziel ist es, potenzielle Probleme an Maschinen zu identifizieren und zu beheben, bevor es zu kostenintensiven Ausfällen oder Notfallreparaturen kommt. Dazu analysieren smarte Systeme kontinuierlich Maschinendaten, um frühzeitig Anzeichen von Verschleiß, Überlastung oder anderen Risiken zu erkennen. Diese datenbasierte Unterstützung hilft nicht nur die Maschine leistungsfähiger und kosteneffizienter zu betreiben, sondern auch Wartungsschritte effektiver zu planen.

Dabei profitieren Produktionsteams durch Smart Services von einem individuelleren, schnelleren und qualitativ hochwertigeren Kundenservice. Servicetechniker des Maschinenherstellers sind durch die Cloud-Verbindung der Anlage über anstehende Wartungsschritte stets auf dem Laufenden und können ihre Kunden frühzeitig vor drohenden Maschinenausfällen warnen. Neben der Vermeidung von Notfällen reduzieren solche Systeme auch den Aufwand für die Wartungsplanung. Notwendige Schritte, die früher in Handbüchern nachgeschlagen werden mussten, werden heute digital und automatisiert bereitgestellt und können bei Bedarf mit virtueller Unterstützung eines Servicemitarbeiters selbst durchgeführt werden. So wird nicht nur Zeit gespart, sondern auch die Qualität der Wartung erhöht.

Smart Services, smarter Einstieg: Rahmenbedingungen für die Umsetzung

Doch wo können Unternehmen bei der Einführung von Smart Services in ihren Produktionslinien ansetzen? Die Einführung erfordert eine ganzheitliche Vorbereitung in den Bereichen Technologie, Sicherheit und Organisation. Da Smart Services bestehende Systemlandschaften ergänzen, anstatt sie zu ersetzen, stellen sie eine einfache Digitalisierungsmöglichkeit dar, auch für Unternehmen mit etablierten Prozessen. An ihrem Datenmanagement müssen Unternehmen vergleichsweise wenig ändern, um die Vorteile von Smart Services nutzen zu können. Beim Einstieg empfiehlt es sich, mit einer Linie anzufangen, deren Ausfall relevante Auswirkungen auf die Gesamtproduktion hätte. Nur so können sich die Vorteile der Smart-Services-Anwendungen von Beginn an voll entfalten.

Die Anbindung an die Cloud ist eine zentrale Voraussetzung für den Einsatz von Smart Services. Je nach Anforderung können sich Unternehmen für Edge Computing entscheiden, wenn eine latenzarme Auswertung oder Vorverarbeitung der Daten notwendig ist, oder die gesammelten Daten in der Cloud verarbeiten, beispielsweise bei umfassenderen Analysen oder wenn Echtzeit-Unterstützung durch den Maschinenhersteller gewünscht ist. Durch strenge Zugriffskontrollen und Verschlüsselungen kann sichergestellt werden, dass nur autorisierte Parteien auf diese Daten zugreifen können.

Bei einer solchen Vernetzung von Maschinen und Produktionssystemen nimmt auch die potenzielle Gefahr von Cyberangriffen zu. Diese Bedrohungslage sollten Unternehmen ernst nehmen und regelmäßig die Sicherheitsupdates und Patches implementieren, die von Herstellern bereitgestellt werden. Dafür sollten Maschinen dringend online gehalten und nicht zum vermeintlichen Schutz offline abgeschottet werden – nur so können Sicherheitslücken kontinuierlich geschlossen werden. Außerdem sollten Unternehmen ihr Produktionsnetzwerk von ihrem Hausnetzwerk getrennt halten und auch die Maschinen separat voneinander mit der Cloud verbinden. So ergeben sich weniger Möglichkeiten für großflächige Cyberangriffe.

Insgesamt bedarf die Einführung von Smart Services einer strategischen Planung. Ein erfolgreicher Wandel erfordert eine klare Vision, die von der Unternehmensführung, insbesondere vom CTO, vorgegeben und unterstützt werden sollte. Neben der Procurement- oder IT-Security-Abteilung sollten daher auch die technischen Leiter, die Linienführer, die Produktionsverantwortlichen und die Maschinenbediener maßgeblich in die Entscheidungsfindung zu Smart Services eingebunden werden. 

Verwaltungsschalen: Der Schlüssel zur Offenheit im digitalen Ökosystem

Ein offenes und interoperables Ökosystem ist eine zentrale Herausforderung bei der Einführung von Smart Services. Unternehmen müssen in der Lage sein, verschiedene Systeme und Maschinen nahtlos miteinander zu verbinden. Dazu müssen sie ein digitales Ökosystem schaffen, das herstellerübergreifend arbeitet und standardisierte Kommunikationsprotokolle bietet.

Ein besonders zukunftsweisender Ansatz in diesem Kontext ist die Verwaltungsschale, die als zentrales Verzeichnis für alle maschinenbezogenen Informationen dient. Entlang des gesamten Lebenszyklus einer Maschine referenziert sie beispielsweise

• Stammdaten wie Seriennummern, Baujahr oder Softwareversionen,
•  Technische Dokumentationen wie Betriebsanleitungen oder Schaltpläne,
• Betriebsdaten wie Telemetrie- und Wartungsinformationen,
• Verbrauchsdaten, z. B. Energie-, Druckluft- oder Kühlwasserverbrauch.

Die Verwaltungsschale ermöglicht einen hohen Standardisierungsgrad, da sie die Einbindung von sowohl herstellereigenen als auch Drittanbieter-Maschinen erleichtert. Sie kann auch als zentraler Baustein für die Bereitstellung eines digitalen Zwillings der Maschine fungieren, da sie dessen Daten an einem zentralen Ort verfügbar macht. Dank Schnittstellen zu unterschiedlichen Systemen unterstützt die Verwaltungsschale auch die Integration von Automatisierungs- und KI-Anwendungen.

Da auch Verbrauchsdaten in die Verwaltungsschale eingebettet werden können, kann die Umweltleistung der Maschine in Echtzeit überwacht werden. Folglich nimmt ihre Relevanz durch regulatorische Entwicklungen wie die EU-Ökodesign-Richtlinie zu. Diese fordert unter anderem die Bereitstellung eines digitalen Produktpasses, der Informationen über die Umweltauswirkungen eines Produkts über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg enthalten soll.

Fazit: Offene Ökosysteme als Grundlage für die Zukunft der Produktion

Die Zukunft der Fertigungsbranche liegt in der Etablierung offener digitaler Ökosysteme, in denen Konnektivität die Basis für Innovation und Wachstum bildet. Dabei ist auch die Politik gefragt: Eine klare Definition von Industrie 4.0, gezielte Förderprogramme und Unterstützung von Unternehmen bei der Umsetzung entsprechender Technologien könnten Deutschlands Wettbewerbsfähigkeit im internationalen Vergleich deutlich stärken. MULTIVAC hat im Jahr 2019 die Open Industry 4.0 Alliance mitbegründet und gestaltet seither in diesem Rahmen offene Ökosysteme mit anderen Unternehmen. Beispiele aus anderen europäischen Ländern wie Italien zeigen, dass die Förderung von Unternehmen, die Smart-Service-Anwendungen implementieren, wichtige Impulse für die Digitalisierung bieten kann. Diesem Beispiel sollte auch Deutschland folgen. Denn richtig umgesetzt und unterstützt haben Smart Services das Potential, ein entscheidender Hebel für langfristige Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit in der Produktion zu sein.