Umsetzungsleitfaden für die Fertigung
Retrofit-Digitalisierung verbindet bestehende Maschinen mit einer nutzbaren Datenerfassung. Der Weg führt von einer klaren Messaufgabe über passende Sensoren und ein gemeinsames Datenmodell bis zur Auswertung im Produktionsalltag.
Dieser Leitfaden richtet sich an Produktions- und Projektverantwortliche mit einem gemischten Maschinenpark. Er zeigt, welche Entscheidungen vor dem Pilot nötig sind und woran Sie erkennen, ob eine Ausweitung sinnvoll ist. Die Entscheidungshilfe zu Retrofit, Kosten und Maschinenersatz behandelt die vorgelagerte Investitionsfrage.
Vor dem Start: Welches Problem soll der Pilot lösen?
Beginnen Sie mit einer beantwortbaren Frage: Wie lange steht eine ausgewählte Maschine während der geplanten Produktionszeit? Welche Unterbrechungen treten wiederholt auf? Oder wie unterscheidet sich der Energieverbrauch zwischen Produktion und Leerlauf?
Wählen Sie eine repräsentative Anlage und benennen Sie Verantwortliche aus Produktion und IT. Dokumentieren Sie Schichtmodell, vorhandene Schnittstellen und die geplante Nutzung der Ergebnisse. Ein Dashboard ohne klaren Verantwortlichen führt noch nicht zu besseren Abläufen.
Der Retrofit-Leitfaden von Fraunhofer IOSB-INA und VDMA stellt ebenfalls die Bedarfsklärung und die Auswahl benötigter Maschinendaten vor die technische Umsetzung.
Schritt 1
Passende Signale erfassen
Prüfen Sie zunächst vorhandene Maschinenschnittstellen. Fehlen nutzbare Daten, kann externe Sensorik ergänzt werden. Die Auswahl richtet sich nach dem Prozess und der Frage, die beantwortet werden soll.
| Aufgabe | Mögliche Datenquelle | Im Pilot prüfen |
|---|---|---|
| Betriebszustände unterscheiden | Steuerungssignale, Vibration, Akustik oder Stromaufnahme | Ob Produktion, Leerlauf und Stillstand zuverlässig unterscheidbar sind. |
| Energieverbrauch bewerten | Geeigneter Energie- oder Leistungsmesser | Messgrenze, Einheiten und Zuordnung zum Betriebszustand. |
| OEE berechnen | Zustandszeiten, Soll-Takt, Gesamt- und Gutmenge | Vollständigkeit und gemeinsame Definition der Kennzahlen. |
Abnahmepunkt: Vergleichen Sie erkannte Zustände mit beobachteten Betriebsphasen. Produktwechsel, kurze Unterbrechungen und abweichende Betriebsarten gehören in diese Prüfung.
Mehr zur konkreten Lösung: Maschinendatenerfassung für Bestandsmaschinen.
Schritt 2
Ein gemeinsames Datenmodell festlegen
Erst wenn Messwerte eindeutig zugeordnet werden können, lassen sich verschiedene Maschinen vergleichen. Legen Sie mindestens Maschinenkennung, Zeitstempel, Einheit, Zustandsdefinition und die Kennzeichnung fehlender Daten fest.
Beispiel für einen Datensatz
Maschine: CNC-01 · Zeitpunkt: mit Zeitzone · Zustand: Produktion · Datenqualität: gültig
„Keine Daten“ muss von „Maschine aus“ unterscheidbar bleiben. Eine unterbrochene Verbindung darf nicht unbemerkt als Produktionsstillstand zählen.
Ein Edge-Gerät kann Signale vor Ort aufbereiten. Ob zusätzlich eine Cloud benötigt wird, hängt von der Architektur ab. Vereinbaren Sie Pufferung bei Verbindungsausfall, Zeitabgleich und Zugriff auf Roh- oder Exportdaten.
Begriffe sauber trennen: MQTT ist ein Nachrichtenprotokoll; JSON ist ein Datenformat. Ein einheitliches Format allein stellt noch keine fachlich vergleichbaren Daten sicher.
Abnahmepunkt: Prüfen Sie Zeitstempel, Zustandswechsel und Datenlücken an echten Beispielen, bevor Kennzahlen daraus berechnet werden.
Schritt 3
Maschinendaten mit dem Produktionskontext verbinden
Für eine erste Zustandsübersicht kann eine separate Auswertung ausreichen. Für auftragsbezogene Kennzahlen müssen die Daten zusätzlich mit Auftrag, Schicht, geplanten Pausen und gegebenenfalls Stückzahlen verknüpft werden.
- Produktion: Zustandsbegriffe und Stillstandsgründe abstimmen.
- IT: Netzwerkfreigaben, Zugriffsrechte, Datenexport und Schnittstellen vereinbaren.
- Projektteam: festlegen, welche Kennzahlen im Dashboard erscheinen und wie sie berechnet werden.
Eine MES- oder ERP-Anbindung ist ein eigener Integrationsschritt. Klären Sie Datenfelder, Übertragungsrichtung und Verantwortlichkeiten, bevor Sie eine automatische Auftragszuordnung einplanen.
Abnahmepunkt: Für eine ausgewählte Schicht müssen Maschinenzeiten und Kennzahlen auf die zugrunde liegenden Daten zurückgeführt werden können. Der Ratgeber Produktionsdaten in Echtzeit hilft bei der Auswahl der relevanten Datenarten.
Schritt 4
Verbesserungen umsetzen und ihren Nutzen messen
Priorisieren Sie wiederkehrende Verluste, klären Sie ihre Ursachen mit dem Produktionsteam und vereinbaren Sie eine konkrete Maßnahme. Vergleichen Sie anschließend geeignete Zeiträume unter möglichst ähnlichen Bedingungen, etwa bei vergleichbarem Produktmix und Schichtmodell.
Ein erkannter Stillstand erklärt noch nicht seine Ursache. Bedienereingaben, Auftragsinformationen oder eine Untersuchung vor Ort können nötig sein. Der Leitfaden Maschinenstillstand reduzieren beschreibt die nächsten Arbeitsschritte.
Wann ist die Datenbasis für KI geeignet?
Wenn die Messdaten zuverlässig, über ausreichend repräsentative Betriebsphasen verfügbar und dem konkreten Anwendungsfall zugeordnet sind. Für überwachte Modelle werden zusätzlich passende Referenzdaten benötigt. Eine Retrofit-Installation allein macht eine Produktion noch nicht „KI-ready“.
Abnahmepunkt: Bewerten Sie Nutzen, Fehlalarme, zusätzlichen Arbeitsaufwand und Betriebskosten gemeinsam. Übertragen Sie den Ansatz erst dann auf weitere Maschinen.
Pilot-Checkliste: Bereit für die nächste Maschine?
| Prüfpunkt | Erwarteter Nachweis |
|---|---|
| Messaufgabe | Konkrete Frage, ausgewählte Maschine und Verantwortliche dokumentiert. |
| Datenqualität | Zustände mit Beobachtungen verglichen; Datenlücken sichtbar. |
| Kennzahlen | Bezugszeiten und Rechenweg abgestimmt; Ergebnisse nachvollziehbar. |
| Integration | Zugriff, Export, Schnittstellen und Betreuung geklärt. |
| Nutzen | Mindestens eine Maßnahme bewertet und Aufwand sowie Kosten berücksichtigt. |
Die akzeptablen Grenzwerte vereinbaren Sie vor dem Pilot entsprechend Ihrem Prozess. Eine universelle Genauigkeit oder feste Einführungsdauer wäre ohne Kenntnis der Anlage nicht belastbar.
Retrofit-Digitalisierung in der Praxis
CNC-Präzisionswerkzeugfertigung
Ein dokumentiertes Beispiel für Maschinenmonitoring an bestehenden CNC-Anlagen.
CNC-Fallstudie lesen →Streckmaschinen
Ein weiterer Anwendungsfall zur Überwachung vorhandener Produktionsanlagen.
Streckmaschinen-Fallstudie lesen →Häufige Fragen zur Einführung
Müssen alle Maschinen gleichzeitig nachgerüstet werden?
Nein. Ein Pilot mit einer geeigneten Anlage hilft, Messbarkeit, Datenqualität und betrieblichen Nutzen zu prüfen. Danach lässt sich die Ausweitung gezielt planen.
Ist eine SPS-Anbindung zwingend nötig?
Für bestimmte Messaufgaben kann externe Sensorik ausreichen. Welche Zustände und Kennzahlen damit verfügbar sind, muss am konkreten Prozess geprüft werden.
Wie lange dauert die Retrofit-Digitalisierung?
Montage, Datenerfassung, Zustandsprüfung und Integration sind unterschiedliche Schritte. Die gesamte Dauer hängt von Messaufgabe, Maschinenpark und Schnittstellen ab; eine kurze Sensormontage ist noch keine vollständige Einführung.
Welche Software passt zur Datenbasis?
Vergleichen Sie Erfassungswege, Auswertungen und Einführungsaufwand, bevor Sie den Pilot ausweiten. Unser Vergleich von Produktionsüberwachungssoftware für Bestandsmaschinen ordnet neun Anbieter ein und enthält Prüffragen für die Auswahl.
Den passenden Pilot festlegen
Bringen Sie Maschinentyp, gewünschte Kennzahl und vorhandene Schnittstellen mit. Gemeinsam lässt sich klären, welche Datenerfassung für Ihre Ausgangslage passt.
Retrofit-Pilot besprechen
