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Das Erschaffen der digitalen Garnfabrik
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Künstliche Intelligenz (KI)

Die 4. Industrielle Revolution macht auch vor der Chemiefaserherstellung nicht Halt. Das Oerlikon Segment Manmade Fibers agiert bereits erfolgreich bei der Digitalisierung innerhalb der Prozesskette von der Schmelze bis zum Garn, den Fasern und Vliesstoffen. Mit neuen Technologien wie künstlicher Intelligenz erweitert Oerlikon noch einmal mehr den Kundennutzen.

Höchste Qualität sicher und effizient produzieren, das ist der Wunsch eines jeden Garn-, Faser- und Vliesstoffherstellers. Die Fertigung auch bei ständig wechselnder Produktion optimal einzustellen, ist jedoch eine große Herausforderung: Denn selbst schon kleine Abweichungen können einen großen Einfluss auf die Qualität des Endprodukts haben.

Um die Produktion vor diesem Hintergrund anlagenweit besser zu überwachen und zu steuern, erweitert der weltweit technologisch führende Maschinen- und Anlagenbauer Oerlikon im Segment Manmade Fibers sein Portfolio um neue digitale Produkte und Services. Durch die Integration des Know-hows des kürzlich übernommenen deutschen Spezialisten für industrielle Automationslösungen AC-Automation bietet Oerlikon nun Industrie 4.0 Anlagen Lösungen aus einer Hand an: die gesamte Fabrik rund um die Chemiefaserherstellung wird Schritt für Schritt automatisiert, digitalisiert und um neue Funktionen erweitert.

Dies beginnt bei innovativen HMI (Human Machine Interface )-Schnittstellen, durch die interessante Services entstanden sind – sei es die Prozessüberwachung via Service Online App auf Smartphone und Tablet oder die Kundenbetreuung und Wartung mittels Microsoft HoloLens. Die Möglichkeiten reichen bis zur Erweiterung der Prozesskette „From Melt to Yarn, Fibers and Nonwovens“ um vor- und nachgelagerte Schritte. Denn es bietet sich an, Prozesse wie das automatische Etikettieren oder die Logistik der Garnspulen, Faser- und Vliesstoffballen, die bisher über Lösungen von Drittanbietern abgedeckt werden, künftig mitabzubilden.

Edge Computing und Cloud Lösungen
All diese Funktionen und Services werden – zusammen mit dem Plant Operation Center (POC), das bei Oerlikon die Funktion eines „Manufacturing Execution Systems (MES)“ inklusive der Anbindung an übergeordnete ERP-Systeme übernimmt – von der „Oerlikon Digital Services Plattform“ umspannt. Vernetzt und integriert werden die Maschinen, Anlagen und Drittsysteme über Edge Computing sowie Cloud Lösungen, basierend auf dem Industriestandard „openstack“. Das heißt, die Daten werden so weit wie möglich beim Kunden vor Ort verwendet und nur bei Bedarf – und nur nach Zustimmung – auf das zentrale Oerlikon Kundenrechenzentrum übertragen. Datensicherheit, Datensparsamkeit und Transparenz spielen dabei eine große Rolle: „Wir verarbeiten alle Daten selbstverständlich gemäß der neuen europäischen Datenschutz Grundverordnung (DSGVO) und berücksichtigen alle weiteren internationalen Datenschutz-Standards. Unsere Kunden wissen immer, welche Daten wir verwenden und wozu“, erklärt Mario Arcidiacono, Spezialist für Business Intelligence & Data Warehouse beim Oerlikon Segment Manmade Fibers.

Skalierbare IT-Architektur
Diese IT-Architektur garantiert eine Infrastrukturverwaltung ohne Betriebsausfall, das System und der Virenschutz werden automatisch immer aktuell gehalten. Ein weiterer großer Vorteil ist die Skalierbarkeit der Hard- und Software, die sich bei wechselnden Anforderungen beliebig anpassen lässt.

Sensoren in der Polykondensation, der Spinnerei oder der Texturierung generieren riesige Daten-mengen, die durch weitere Informationen wie Antriebsdaten oder Sollwerte noch anschwellen. Das Erfassen solch einer Datenflut ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn diese auch automatisch, schnell, intelligent und zuverlässig verarbeitet wird. Ein Beispiel: In der Texturiermaschine misst der Überwachungssensor Unitens® die Fadenspannung kontinuierlich an allen Positionen. Liegt ein Messwert nicht im vorgegebenen Toleranzbereich, wird ein Fehlergraph generiert – so entstehen leicht 125.000 Graphen und mehr pro Tag! Anhand der Form dieser Graphen kann in immer mehr Fällen die Fehler-ursache abgeleitet und anschließend zielgerichtet und effizient reagiert werden. Aber: „Die Analyse der Graphen geschieht derzeit noch manuell und ist sehr zeitaufwendig. Eine umfassende Datenanalyse und Optimierung der Produktion ist somit durch das manuelle Bearbeiten prinzipiell gar nicht praktizierbar“, sagt Jörg Huthmacher, Senior Manager Digital Transformation beim Oerlikon Segment Manmade Fibers.

„Our AIM is your success“
Wie können diese Daten nun sinnvoll verarbeitet werden? Hier eröffnen neue Technologien wie Ma-schinelles Lernen bisher versperrte Chancen. „Für Maschinen- und Anlagenlösungen im Bereich der Texturierung wird zukünftig unsere neuste digitale Lösung helfen – wir nennen sie „Artificial Intelligent Manufacturing, kurz AIM4DTY“, erläutert Jörg Huthmacher. Mit AIM4DTY wird ein digitales System mit Trenddarstellungen und deren zugeordneten Fehlern „trainiert“. Das Ergebnis ist ein digitaler Kunden-service, der die wahrscheinlichen Fehlerursachen für die Qualitätsabwertung ermittelt. Die Informationen stehen den Kunden sofort zur Verfügung, sie können somit direkt die Qualität der laufenden Produktion optimieren. Neue Informationen ergeben sich durch die Verknüpfung verschiedenster Produktionsdaten. So kann nicht nur der Produktionsprozess kontinuierlich optimiert werden. Auch die vorausschauende Instandhaltung wird so vom Wunschdenken zur Realität – für höhere Garnqualität, mehr Prozesssicherheit und eine höhere Anlageneffizienz.

Unitens® ist eine eingetragene Marke der Saurer Fibrevision Ltd.



Glossar

Das Manufacturing Execution Systems (MES) ist ein direkt an die verteilten Systeme der Prozess-automatisierung angebundenes Produktionsleitsystem. Es ermöglicht die Führung, Lenkung, Steuerung oder Kontrolle der Fertigung in Echtzeit. Es beinhaltet klassische Datenerfassung und Aufbereitung, wie Betriebs-, Maschinen-, und Personaldatenerfassung sowie alle weiteren Prozesse, die eine zeitnahe Auswirkung auf den Produktionsprozess haben. Das entspricht dem Plant Operation Center (POC) des Oerlikon Segments Manmade Fibers.

Edge-Computing ist die Verlagerung von Rechenleistung, Anwendung, Daten und Services an die logische Randstelle eines Netzwerkes. Die Datenverarbeitung kann an unterschiedlichen Stellen, in Echtzeit am Endgerät oder an einem zentralen Server in der vernetzten Fabrikhalle, erfolgen.

OpenStack ist offenes Cloudbetriebssystem (Open-Source), mit der sich Unternehmen eine flexible und skalierbare Private Cloud, basierend auf Standardhardware, erstellen können. Mit OpenStack können große Pools von Rechen-, Speicher- und Netzwerkressourcen in einem Rechenzentrum, die über ein Dashboard oder über ein Programmierschnittstelle verwaltet werden, gesteuert werden.

Die Datenschutz-Grundverordnung, kurz DSGVO, vereinheitlicht die Verarbeitung personenbezogener Daten durch private Unternehmen und öffentliche Stellen EU-weit zum Schutz personenbezogender Daten innerhalb der EU sowie zur Gewährleistung des freien Datenverkehrs innerhalb des Europäischen Binnenmarktes.
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