Frische Luft im Mittelstand

Die Herausforderung

Digitalisierung für alle

Als Schlüsseltechnologie innerhalb der Industrie 4.0 verschaffen IoT-Lö­sungen vor allem produzierenden Un­ternehmen enorme Wettbewerbsvor­teile. Betriebe, die ihre Maschinen und Anlagen bereits erfolgreich vernetzt haben, berichten von zahlreichen Vor­teilen – darunter Effizienz, bessere Einsicht in geschäftliche Abläufe, Kos­tenersparnisse, höhere Produktivität und ein besseres Kundenerlebnis.

Dennoch: Studien zeigen, dass gerade kleine und mittelständische Unternehmen sich in puncto Digitalisierungsmaßnahmen häufig zurückhalten. Gründe sind oftmals ein Mangel an Ressourcen und Expertise sowie die Angst vor hohen und schwer kalkulierbaren Investitionen. Dabei ist es insbesondere für den Mittelstand unverzichtbar, bei der Digitalisierung keine Zeit zu verlieren.

Das Unternehmen

Hidden Champion mit Tradition

Ein positives Beispiel für Digitalisierung im Mittelstand liefert der Hidden Champion ALMiG, wobei der Name für „Automatische Luftpumpen– Made in Germany“ steht. Das Unternehmen mit Stammsitz im baden-württembergischen Köngen ist ein führender Systemanbieter im Bereich Drucklufttechnologie und kann auf eine 100-jährige Firmengeschichte zurückblicken. Mit innovativen und maßgeschneiderten Produkten sowie umfassenden Services steigert ALMiG die Produktivität seiner Kunden, die Vernetzung der Anlagen spielt dabei eine zentrale Rolle.

Fernüberwachungsfunktionen seiner Kompressoren über Festnetz- oder Mobilfunkmodems bot ALMiG seinen Kunden bereits Ende der 90er-Jahre an. Ab diesem Zeitpunkt testeten die ALMiG-Entwickler unterschiedliche Lösungen zur Netzanbindung ihrer Produkte und entschieden sich schließlich für die Nutzung der LPWA Netztechnologien Narrowband-IoT und LTE-M.

Die Lösung

Per Plug-and-Play zum smarten Kompressor

Für die Vernetzung seiner Maschinen entschied sich das Unternehmen mit Vodafone und dessen IoT-Tochter grandcentrix zusammenzuarbeiten. „Modbus Cloud Connect hat sich klar als die für unsere Zwecke am besten geeignete Lösung erwiesen“, erklärt Ralph Jeschabek, Head of Marketing bei der ALMiG Kompressoren GmbH. Da Kompressoren häufig in Maschinenräumen oder Kellern aufgestellt werden, bewähren sich insbesondere die zur Datenübertragung genutzten LPWA (Low Power Wide Area)-Technologien Narrowband-IoT und LTE-M, die Signale auch durch dicke Mauern oder andere Hindernisse senden und empfangen können. „Hilfreich waren für uns auch der schlanke Formfaktor und die Möglichkeit, unsere bestehenden Hutschienen zu nutzen, um so für unsere Maschinen ein IoT-Upgrade anbieten zu können.“ Entscheidend war zudem, das vorhandene Protokoll für die Gerätesteuerung – nämlich Modbus RTU – weiterhin nutzen zu können. Hinzu kam die einfache Anbindung bereits vorhandener Sensoren und Aktoren in den Produkten. „Eine Cloud-Plattform für den Service ist bereits bei ALMiG im Einsatz“, erläutert Ralph Jeschabek. „Wichtig war daher die einfache und flexible Datenintegration der Modbus-Cloud-Connect-Gateways in unsere bisherige Cloud-Infrastruktur.“

Die mit „Modbus Cloud Connect“ erweiterten Druckluftsysteme sind mit dem Internet verbunden und melden Betriebs- und Verbrauchsdaten an die ALMiG-Cloud. ALMiGs Asset-Relationship-Management-System „COMPASS“, das Kunden und Partnern zur Verfügung steht, übernimmt die Analyse, Visualisierung und weitere Verarbeitung dieser Daten. Die Informationen sind wichtig, damit die Energieeffizienz der Maschinen sichergestellt und gegebenenfalls verbessert werden kann: Ein verpasster Ölfilterwechsel führt bei Druckluftkompressoren schnell zu einem höheren Verbrauch. Aus den Maschinendaten lassen sich auch Einsparpotentiale ableiten, zum Beispiel durch die Absenkung der Betriebstemperatur. Möglich ist nun auch der Vergleich von Verbrauchsdaten mit anderen Anwendern desselben Maschinentyps. Durch die Daten aus den Kompressoren gewinnt ALMiG außerdem neue Erkenntnisse, die neue Anwendungen ermöglichen – zum Beispiel individuelle Nutzungs- und Servicehinweise für die Kunden. Zudem fließen die Ergebnisse von Datenanalysen in die Weiterentwicklung von Produkten ein.

Die Vorteile

Auf einen Blick

Die auf Basis dieser Technologie von ALMiG realisierten Anwendungen sind vielfältig. Sie reichen von klassischer Statusüberwachung und Asset-Management über die Analyse und Visualisierung von Maschineneinsatzzeiten und -auslastungen bis hin zu vorausschauender Wartung („Predictive Maintenance“).

Herr Jeschabek, Herr Reber: Digitalisierung und Luftdrucksysteme – wie passt das zusammen?

Ralph Jeschabek: Das passt unserer Meinung nach sehr gut zusammen! Druckluft ist ein wesentlicher Bestandteil industrieller Verfahren, jede Firma hat irgendwo Kompressoren im Einsatz. Durch den Übergang zur Industrie 4.0 und die zunehmende Vernetzung von Prozessen und Anlagen ist der Digitalisierungsdruck in den vergangenen Jahren spürbar gestiegen. Die Steuerung unserer Kompressoren war schon mikroprozessorbasiert, aber eine Vernetzung vom Standort der Anlagen nach außen fand bisher nur in seltenen Fällen statt – da kommt die Digitalisierung ins Spiel.

Jürgen Reber: Die tägliche Erfahrung im Service hat gezeigt, dass die Übertragung der Steuerungsdaten von den Kompressoren an die Kund:innen eine große Herausforderung ist. Wir reden hier nicht von kleinen Maschinen, wie sie Endverbraucher:innen aus dem Baumarkt kennen, sondern von komplexen Luftdrucksystemen für den industriellen Gebrauch. Entsprechend lärm- und temperaturintensiv sind die Anlagen im Betrieb. Deshalb stehen sie oft an gut abgeschirmten Orten, die nur schwer über normale Funknetzwerke erreichbar sind. Das Problem konnten wir dank Modbus Cloud Connect lösen.

Welche Vorteile ergeben sich aus der Vernetzung – für Sie und Ihre Kund:innen?

Ralf Jeschabek: Es gibt vielfältige Vorteile der Vernetzung – in erster Linie die Transparenz: Mussten die Betriebsdaten der Anlagen früher manuell vor Ort abgelesen werden, können sie nun digital an die Kund:innen übermittelt werden. Daraus ergeben sich neue Möglichkeiten zur Optimierung von Betriebszuständen und Energieeffizienz. Bedienkomfort ist auch ein wichtiges Thema. Für uns als Hersteller ist es außerdem von Vorteil, dass wir die Kund:innen entlang ihrer User Journey besser betreuen können. Zum Beispiel, indem wir regelmäßig auf den nächsten Wartungstermin hinweisen oder proaktiv Kontakt aufnehmen, wenn es Auffälligkeiten in den Betriebsdaten gibt. Das erhöht auch die Kundenbindung.

Jürgen Reber: Der Gewinn an Betriebssicherheit ist beachtlich. In der Regel empfehlen wir unseren Kund:innen, ihre Luftdrucksysteme einmal pro Tag zu überprüfen. Die meisten machen das aber höchstens einmal pro Woche, wenn überhaupt. In Zeiten, in denen die Lagerbestände viel geringer sind als früher, birgt das jedoch große Gefahren. Der Ausfall eines Industriekompressors kann schlimmstenfalls gravierende Produktionsunterbrechungen zur Folge haben. Der finanzielle Schaden ist für einen mittelständischen Betrieb enorm und kann schon für wenige Stunden mehrere Zehntausend Euro betragen. Durch die digitale Überwachung der Kompressoren wird sichergestellt, dass Anomalien früh erkannt und Betriebsausfälle vermieden werden.

Was hat Ihnen die Motivation gegeben, mit ALMiG den Schritt in die Digitalisierung zu gehen?

Ralf Jeschabek: Zum einen unsere jüngeren Mitarbeiter:innen, für die es selbstverständlich ist, Dinge zu hinterfragen und zu erwarten, dass sämtliche Prozesse digitalisiert sind. Zum anderen haben wir auch gemerkt, dass die Erwartungshaltung bei unseren Kund:innen inzwischen eine andere ist als noch vor wenigen Jahren. Um diese Erwartungen erfüllen zu können, haben wir uns an grandcentrix und Vodafone gewendet.

Was hat Sie an der Lösung Modbus Cloud Connect überzeugt?

Ralf Jeschabek: Es war uns wichtig, unsere Anlagen nicht ändern zu müssen: Die digitale Lösung sollte sich in unsere bestehenden Systeme einfügen. All unsere Steuerungen aus den letzten zehn Jahren haben bereits eine Modbus-RTU-Schnittstelle. Die Signale waren also schon verfügbar und erforderten keinen neuen Programmieraufwand. Die vorgeschlagene Lösung ist kompakt genug, dass sie auf jeder Standard-Hutschiene befestigt werden kann. Es muss praktisch nur die Stromversorgung sichergestellt und ein Kabel zur Steuerung gezogen werden – fertig.

Was würden Sie mittelständischen Unternehmen raten, die den Schritt in die Digitalisierung wagen wollen?

Ralf Jeschabek: Digitalisierung erfordert Zeit und Geld. Und wenngleich viele deutsche Unternehmen dank gut gefüllter Auftragsbücher über ausreichende Ressourcen verfügen, haben sie aus demselben Grund oft keine Zeit, sich mit dem Thema auseinanderzusetzen. Die Dringlichkeit schien lange nicht gegeben – die Kund:innen kamen ja trotzdem. Diese Sichtweise ist spätestens seit der Energiekrise der vergangenen Monate widerlegt worden. 

Jürgen Reber: Die Steigerung der Energiekosten ist für viele tatsächlich ein starker Treiber, angestammte Prozesse zu hinterfragen. War es früher relativ egal, wie lange ein Kompressor im Betrieb war, wird nun verstärkt nach Optimierungspotenzialen gesucht. Eventuell muss ein System nur in bestimmten Zeitabschnitten laufen, um die Produktion optimal zu unterstützen. Um das aber zielgenau umsetzen zu können, ist die transparente Erfassung der Echtzeit-Betriebsdaten unverzichtbar – und das kann nur digital gelingen.

Herr Jeschabek, Herr Reber, wir danken Ihnen für das Gespräch!

Um den Anschluss an das Industrial Internet of Things (IIoT) nicht zu verpassen, sollte man auch das nötige Knowhow mitbringen. Ob BDE, MQTT oder Modbus-RTU: In unserem IoT-Glossar finden Sie die Antworten, die Sie suchen.