Digitaler Retrofit & Integration von Spritzgießmaschinen

Ältere Spritzgießanlagen nutzen oftmals noch Kommunikationsprotokolle wie EUROMAP 15 / 63, die nicht mit modernen IT-Systemen kommunizieren können. Mit dem Edge Computer MICA als Gateway werden diese Protokolle übersetzt und die Maschinen damit in MES- ERP- oder Cloud-Systeme integriert. Dadurch können viele Daten-bezogene Prozesse automatisiert, Aufwände reduziert und die Prozess-Sicherheit gesteigert werden.

• Reduzierung von Fehlern wegen falscher Einstelldaten
• Reduzierung der Rüstzeit: Konfigurationen können remote in die Maschine geschrieben werden ohne manuelle Tätigkeit an der Maschine
• Eindeutigkeit der Einstelldaten
• Zentrale Verfügbarkeit der Maschinenparametersätze
• Fertigungsdaten aus der Maschine lesen und verschiedenen Datenbanken, MES, ERP oder Cloud-System bereitstellen
• Return on Invest (ROI) innerhalb eines Jahres: Die einmaligen Aufwände für die Integration der Lösung liegen deutlich unter den Einsparungen für personelle Aufwände.

Sensorwerte wie Temperatur, Druck, Schussrate, Durchfluss und Energie-Verbräuche werden mit MICA ausgelesen und können direkt vor Ort visualisiert werden. Mit Hilfe von Alarm- und Schwellwerten kann der Maschinenführer rechtzeitig über relevante Abweichungen der Produktionsparameter informiert werden – per Dashboard im Leitstand oder auf dem Smartphone.

• Kontinuierliche, einheitliche Qualitätsüberwachung aller integrierten Spritzgussmaschinen über alle Arbeitsschichten und –Tage hinweg.
• Weniger Ausschuss durch frühzeitige Alarmierung anhand von Schwellwerten 
• Dokumentation der Produktionsbedingungen pro Charge durch Beziehung der Zustandsdaten mit Auftragsdaten
• Kontinuierlicher Verbesserungsprozess durch langfristige Analyse der Daten
• Grundstein für die vorbeugende Wartung (Predictive Maintenance) auf Basis von historischen und aktuellen Werten. Dadurch können zukünftige Ereignisse wie Produktionsende oder gar unplanmäßige Ausfälle vorhergesagt werden.
   

Mit RFID identifizierbare Spritzgusswerkzeuge sind ein echter Schritt in Richtung Industrie 4.0. RFID-Lösungen von HARTING können problemlos in bestehende Produktionsprozesse und vorhandene Maschinenparks und Lagersysteme integriert werden. Für Spritzgießereien ergeben sich eine Reihe Vorteile durch RFID basiertes Asset Tracking & Management aller Produktionsmittel. 

• Reduzierung von Rüstzeiten durch automatische Erkennung der Werkzeuge in den Maschinen
• Verbesserung der Produktionssicherheit durch automatische, eindeutige Zusammenführung von Werkzeug, Auftrag und Einstellparameter.
• Überblick über alle Werkzeuge durch digitales Inventoring von Werkzeugen – Sie wissen jederzeit wo Ihre Werkzeuge sind (Maschine, Lager, Instandhaltung). 
• Verbessertes Werkzeugmanagement durch Analyse von Werkzeugnutzung und Verschleiß 
• Papierlose Dokumentation z.B. für Inventur- und Wartungszwecke
   

Bei älteren Kunststoffspritzguss-Maschinen werden Parameter häufig noch manuell eingegeben und zur Protokollierung wieder manuell ausgelesen. Hier setzt HARTING in der eigenen Spritzguss-Fertigung ein Lösung ein, mit der 30 Jahre alte Spritzgussmaschinen mit minimalen Aufwand in ein IoT System integriert wurden. Das Paket umfasst die Schnittstellen und Protokolle der meisten Spritzguss-Maschinen-Hersteller. Durch die Vernetzung der Maschine kann das Lesen und Schreiben der Parameter jetzt von einem Rechner aus erfolgen. Allein durch diesen digitalen Zugriff rechnet sich das MICA-Paket bereits innerhalb von 6 bis 12 Monaten.

Als Ergänzung wird bei den Kunststoffspritzguss-Maschinen außerdem registriert, welches Werkzeug auf welcher Maschine eingesetzt wird und wie hoch die Strom-Verbrauchsdaten je Auftrag sind. Die Daten wurden über einen langen Zeitraum gesammelt und daraus Soll-Ist-Vergleiche erstellt. Daraus kann abgeleitet werden, ob das Werkzeug und die Maschine noch im Normbereich arbeiten. Steigen die Verbrauchswerte kann ein Verschleiß der Schneckenförderung in der Maschine die Ursache sein. Dies wird vom Maschinenführer überprüft und durch eine vorausschauende Wartung können eine erhöhte Ausschussrate und mögliche Schäden an der Anlage vermieden werden.

Die Ypsomed Gruppe ist ein internationales Medizintechnikunternehmen, das sich auf die Entwicklung und Herstellung von Injektions- und Infusionssysteme für die Selbstinjektion flüssiger Arzneimittel spezialisiert hat. Mit ihrem Hauptsitz in Burgdorf in der Schweiz, produziert Ypsomed mehrere hundert Millionen Produkte pro Jahr und unterliegt hierbei den höchsten qualitativen Anforderungen der Medizintechnik. Ypsomed ist dabei ein wichtiger Anbieter von Diabetes-Equipment.

Ypsomed investiert ca. 50 Mio. EUR pro Jahr in Forschung und Entwicklung, um auch in Zukunft ihre Rolle als „weltweit führende unabhängige Entwicklerin und Herstellerin von Injektions- und Infusionssystemen für die Selbstinjektion flüssiger Arzneimittel“ weiterhin ausbauen zu können. Aufgrund des hohen Anteils an einzelnen Kunststoffkomponenten Ihrer Produkte verfügt Ypsomed über eine große Anzahl an Kunststoffspritzgussmaschinen in Ihren Produktionswerken. Um die Anforderungen der Digitalisierung frühzeitig umzusetzen, hat sich Ypsomed für HARTING als Kooperationspartner für das Entwicklungsprojekt der Anbindung der Maschinen an das ERP-System entschieden.

Die Produktion von Ypsomed ist heterogen, mit Maschinen unterschiedlichen Alters und von diversen Herstellern. Eine der ersten Aufgaben bestand darin, Daten einer Spritzgussmaschine für Auswertungen verfügbar zu machen. Hierbei handelte es sich um eine Maschine, die nur über das bereits in die Jahre gekommene EUROMAP 15 Protokoll verfügte. Dafür kam HARTINGs Edge Computer MICA als Protokollübersetzer zum Einsatz. Im Jahre 2017 konnte die MICA mit einem EUROMAP 15 Software-Container erfolgreich an eine produzierende Netstal Maschine bei Ypsomed innerhalb von nur zwei Tagen angebunden werden. Ausgewählte Produktionsdaten konnten erstmals gesammelt und in eine Datenbank geschrieben werden, um diese dann Offline analysieren zu können.

Das nächste Ziel ist, bis Ende 2018 mehrere verschiedenartige Maschinen im „Ypsomed Technikum“, dem internen Prüf- und Validierungszentrum, an das IT-System anzubinden und in einem Showcase darzustellen. Die Maschinen werden über die MICA an das MES-System angebunden und übernehmen die Protokollübersetzung zwischen MES-System und Shop Floor. Hierbei soll ein Produktionsauftrag aus dem ERP-System direkt über die MICA an die Maschine übertragen werden, ohne einen Eingriff eines Maschinenbedieners zu erfordern. Bei diesem Vorgang holt sich die MICA den zum Auftrag dazugehörenden Einstelldatensatz aus einer Datenbank und spielt diesen automatisch auf die Maschine. Während der Produktion werden Produktions- und Prozessdaten auf der MICA zwischengespeichert und in eine Datenbank bzw. ins ERP-System zur laufenden Qualitätsverbesserung bzw. –Dokumentation zurückgespielt.

Im Sommer 2019 soll das neue Produktionswerk in Schwerin den Betrieb aufnehmen. Bis 2020 wird die automatisierte Steuerung der Produktionsaufträge implementiert sein.