Smartes Netz für Fabriken

General Electric hat in den USA eine neue Anlage zur Akkuherstellung aufgebaut, in der sich nahezu jedes Bauteil tracken lässt.

Das Konzept nennt sich "Industrial Internet" und im US-Bundesstaat New York wird es erstmals umgesetzt: Der Technikkonzern General Electric arbeitet an der vernetzten Fabrik der Zukunft. Die Produktionsanlage in Schenectady hat insgesamt 170 Millionen Dollar gekostet und stellt neuartige Natrium-Nickel-Akkus her, die unter anderem in Mobilfunkbasisstationen verbaut werden. Auf dem Gelände von über 16.000 Quadratmetern verteilen sich allein 10.000 verschiedene Sensoren.

Angebunden sind die Messfühler über ein internes Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Netzwerk. Die Detektoren überwachen beispielsweise jede Charge des Pulvers - das keramische Herz der Batterien -, die Temperatur beim Verbacken der Zellen und den Energieverbrauch der Produktionsanlagen. Selbst der örtliche Luftdruck wird aufgezeichnet. Auf der Produktionsebene können Angestellte über ein eigenes WLAN-Netz mit Tablets auf die Echtzeitdaten zugreifen.

Im vergangenen November hatte GE angekündigt, insgesamt 1,5 Milliarden Dollar in neue Entwicklungsprojekte zu stecken, um seine Fabriken effizienter zu machen und die Produktionsmaschinen zu optimieren. Gleichzeitig begann man, die hauseigene Enterprise-Software zu verbessern und über ein Industrial Internet zu vernetzen.

Die Idee an sich ist zwar nicht neu, doch bei GE will man sie in einem ganz neuen Maßstab umsetzen. Die immer billiger werdende Rechentechnik samt kostengünstiger Sensorik soll dafür sorgen, dass "Big Data" die Industrieproduktion erreicht. Jeff Immelt, Chef von GE, nennt das Vorhaben eine "Revolution". Die hauseigene Wirtschaftsforschungsabteilung spricht davon, dass sich die Produktivität pro Arbeitnehmer um bis zu 1,5 Prozent im Jahr erhöhen lassen könnte.

Das sind durchaus große Versprechen – und die Investitionen, die GE in die Anlage in Schenectady steckt, sollen auch dazu dienen, die Pläne erstmals in einem richtigen Fabrikumfeld zu testen. Ein Beispiel: Jedes Batteriebauteil wird mit einer Seriennummer und einem Barcode versehen. Wenn Manager herausfinden wollen, wie viel Energie notwendig war, um eine bestimmte Komponente herzustellen, können sie das sofort abfragen. Auch die aktuellen Daten zur Tagesproduktion sind mit ein paar Klicks auf dem Bildschirm – Ad-Hoc-Analysen gehen jederzeit. "Ich konnte so etwas bislang noch nie tun", sagt Randy T. Rausch, Leiter des Bereiches Geschäftsanalyse bei GE Energy Storage, der auch die Informationsverarbeitung der Fabrikdaten übersieht.

Die Sensoren lieferten bereits erste interessante Anregungen. So stellte Rausch fest, dass einige Batterieteile in Qualitätstests versagten, nachdem sie zu lange in bestimmten Bereichen der Produktionsstraße verblieben. Das wird nun automatisch vermieden: Das System schlägt künftig Alarm, wenn eine Komponente innerhalb einer gewissen Frist nicht verbaut wird.

GE ist nicht das einzige Unternehmen, dass sich vom Industrial Internet viel verspricht. Die Ideen werden teilweise schon seit Jahren umgesetzt. Nicht weit von der Akkufertigung in Schenectday sitzt beispielsweise der Papierhersteller Mohawk Fine Papers. Dort überwachen Computer den Energieverbrauch jeder einzelnen Maschine und füttern dann die Daten in eine Analysesoftware von OSISoft. "Viele der Dinge, über die wir jetzt reden, gab es schon seit Jahren zu kaufen", meint Kim E. Osgood, verantwortlich für Technik und Energie bei Mohawk.

Osgood zufolge begann die Firma vor kurzem auch damit, bestimmte Vakuumpumpen zu überwachen, die in der Papierherstellung zum Einsatz kommen. Ein Sensor prüft die Menge an Kalzium, die sich in dem Gerät anlagert – ist es zu viel, geht der Energieverbrauch in die Höhe. Ein neues Alarmsystem warnt nun, wann es Zeit wird, die Pumpe zu reinigen. "Die Technik ist nicht neu", sagt Osgood, "wir haben uns nur jetzt dafür entschieden, sie zu implementieren".

GE will mit dem Industrial Internet demonstrieren, dass es Vorteile hat, noch deutlich größere Netzwerke zu bilden. Manager Rausch ist in Schenectady schon dabei. So hat die Batteriefabrik mehr als 100 Sensoren allein für Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Mit genauen Wettervorhersagen soll künftig schon vorab festgelegt werden, wie viel Außenluft die Fabrik für ihr Klimasystem ansaugen muss. Da Temperatur und Luftfeuchtigkeit die Batteriequalität stark beeinflussen können, ist das ein wichtiger Faktor. "Wir möchten wissen, ob sich die Luftfeuchtigkeit ändert. Dann können wir mit dem Öffnen oder Schließen der Ventile schneller reagieren."

Das Industrial Internet ist eigentlich mehr ein Intranet: Die meisten Daten verlassen die Fabrik oder zumindest das interne Firmennetz nicht. Auf Dauer könnte sich das aber ändern. Rausch zufolge gibt es bereits eine Pläne, Batterien auch dann noch zu überwachen, wenn sie GE verlassen – mit integrierten Prüfchips zum Kundenservice. Andere GE-Abteilungen wie die, die in Kentucky Großgeräte für die Küche baut, hat ähnliche Ideen etwa für Kühlschränke und Spülmaschinen. Die Daten, die die Geräte zurückmelden, sollen sich dann auch in einer verbesserten Herstellungsqualität niederschlagen.

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