Wenn Retrofit, dann richtig – nachhaltig in Bestandsanlagen investieren

So machen Sie Ihre Maschinen fit für die Zukunft

Hersteller in verschiedenen Branchen sind auf effiziente Produktionsanlagen angewiesen, die dem neuesten Stand der Technik entsprechen. Die häufigste – jedoch nicht immer wirtschaftlich sinnvollste – Lösung für diese Herausforderung ist der Greenfield-Ansatz: die alten Maschinen entsorgen und stattdessen auf neue Modelle setzen.

Doch was ist die Alternative? Ein Retrofit, bei dem bestehende Anlagen mit neuen Geräten aufgerüstet werden. Das bietet sich beispielsweise für die Digitalisierung im Zuge von Industrie 4.0 an: Neue Steuerungen, Kommunikationsmöglichkeiten und Sensoren machen die Datenaufnahme, -verarbeitung und -auswertung auch für ältere Maschinen möglich.

Ist Ihre Maschine noch gut in Schuss und braucht lediglich eine problemspezifische Nachrüstung, ist ein Retrofit die ideale Lösung. Denn er verlängert nicht nur die Lebensdauer der Anlage, sondern ist auch kostengünstiger als ein Neukauf. So lassen sich beispielsweise Produktivität und Energieeffizienz in bestimmtem Rahmen steigern. Ein weiterer Vorteil ist der erheblich reduzierte Schulungsbedarf: Ihre Mitarbeiter*innen sind bereits mit der Technik vertraut und müssen lediglich in die neuen Komponenten eingewiesen werden. Zudem bleibt das Erfahrungswissen im Unternehmen bestehen, denn jede Maschine „tickt“ etwas anders.

Bevor Sie sich jedoch an das Projekt „Nachrüsten“ wagen, sollten Sie eine grundlegende Frage beantworten: Möchten Sie in den bestehenden Schaltschrank der Maschine eingreifen? Denn das kann möglicherweise Probleme bei der CI-Kennzeichnung und dem Arbeitsschutz verursachen. Um auf Nummer sicher zu gehen, empfiehlt sich im Zuge eines digitalen Retrofits der Anbau zusätzlicher Sensorik und Auswerteeinheiten – so ist kein Eingriff in die Elektrik notwendig.

Retrofit – eine Alternative zum Maschinen-Neukauf?

Die Entwicklung von Technologien schreitet immer schneller voran, nicht zuletzt bei Maschinen in der Produktion. Damit nicht für jede technische Neuerung eine komplett neue Anlage gekauft werden muss, kann das regelmäßige, bedarfsabhängige Nachrüsten sinnvoll sein – vor allem im Bereich der Sensorik und Kommunikationsprotokolle. Entsprechen die mechanischen Komponenten Ihrer Maschine noch Ihrem Bedarf, kann sich ein Retrofit definitiv lohnen und möglicherweise einen höheren Mehrwert bieten als ein Neukauf.

Der Break-even-Point, wann ein Retrofit sinnvoll ist und wann Sie eher auf eine neue Maschine setzen sollten, ist vor allem von drei Faktoren abhängig: 

1. Produktivität der Maschine
   Ein digitaler Retrofit kann die Produktionszeit einer Maschine nicht verkürzen. Er kann jedoch dank der gesammelten Daten Potenziale aufzeigen und so Herstellungsprozesse effizienter gestalten, beispielsweise durch kürzere Kommunikationswege und geringere Ausfallzeiten. Ist ein mechanischer Retrofit im Gespräch, sollten Sie dieses Vorhaben gut abwägen. Denn hier sind beim Umbau deutlich mehr Know-how und Kompetenz gefragt – von der Mechatronik und Elektrik bis zur IT.
    
2. Restlebensdauer der mechanischen Komponenten
   Ist Ihre Anlage schon viele Jahre in Betrieb und Sie denken über einen Retrofit nach, sollten Sie sich zunächst eine Frage stellen: Wie lange wird die Maschine voraussichtlich noch adäquat funktionieren? Sollte die Restlebensdauer wichtiger Komponenten nur noch gering sein, ist ein Maschinen-Neukauf in der Regel sinnvoller.
    
3. Make or buy?
   Wägen Sie im Vorfeld eines Retrofit-Projektes immer ab, ob Sie es selbst durchführen können oder die Arbeiten extern beauftragen müssen. Denn neben den anfallenden Kosten für Material und Arbeitsleistung ist auch die Kapazitätsbindung Ihrer Fachkräfte ein wichtiger Faktor. Erst wenn alle Projektbestandteile exakt definiert sind, zeigt sich, ob sich ein Retrofit Ihrer Maschine lohnt oder der Neukauf die bessere Option ist.

So gehen Sie Ihr Retrofit-Projekt strategisch an

Die Vorbereitung

Bevor Sie in das Projekt „Retrofit“ starten, ist es entscheidend, den dahinterliegenden Prozess zu verstehen. Machen Sie sich also Gedanken zu folgenden Fragen:

• Was läuft in der Maschine ab?
• An welchen Stellschrauben soll gedreht werden?
• Was sind relevante Einflussparameter?
• Was muss gegebenenfalls gemessen werden?

Anschließend sollten Sie die Grenzen abstecken: Definieren Sie klare Ziele und schränken Sie das Arbeitsfeld ein. Auch die Messgrößendefinition sollte an diesem Punkt stattfinden: Was wird gemessen und wie oft? Denn die Messrate hat einen entscheidenden Einfluss auf die Technologiewahl. Halten Sie alle Entscheidungen schriftlich fest und sorgen Sie dafür, dass sich die Projektbeteiligten daran halten. So vermeiden Sie, sich in Details zu verlieren oder Baustellen anzugehen, die im Moment nicht relevant sind. Bei Bedarf können zu einem späteren Zeitpunkt weitere Projekte gestartet werden.

Die Umsetzung

Die eigentliche Lösungsphase Ihres Retrofit-Projektes gliedert sich in mehrere Bereiche, die fließend ineinander übergehen:

• Technologieauswahl:
  • Sensorik
  • Auswerteeinheiten
  • Kommunikationsgeräte
  • Mögliche Kommunikationsprotokolle (z. B. OPC UA, MQTT)

Achten Sie bei Ihrer Entscheidung auf die Kompatibilität der einzelnen Geräte und Technologien, damit im Nachgang alles reibungslos funktioniert.

• Auswertung der Messdaten:
  • Was möchten Sie mit den erfassten Daten erreichen?
  • Wie sieht die Bereitstellung für höher gelagerte Systeme in der Automatisierungskette aus?
  • Sollen Grenzwerte festgelegt werden?

Bevor Sie überhaupt die ersten Daten zur Auswertung vorliegen haben, sollten Sie definieren, wie sie ausgewertet werden sollen. Es ist beispielsweise möglich, sie zu aggregieren, sie in einem zeitlichen Horizont zusammenzubringen oder sogar mehrere Datenströme zu vereinen.

Bei den Grenzwerten entscheiden Sie individuell, was Ihnen wichtig ist: Soll eine Trigger-Warnung für zu hohe bzw. zu tiefe Temperaturen ausgegeben werden oder sind zu schnelle bzw. zu langsame Prozessabläufe interessant? Bei anspruchsvollen Lösungen kann auch ein Digital Twin gebaut werden, bei dem die Echtzeitdaten parallel virtuell mitlaufen und so jederzeit ein Überblick über die Maschinendaten möglich ist – unabhängig vom eigenen Standort. Zur Visualisierung können Sie neben dem digitalen Zwilling auch Dashboards und Diagramme einsetzen.

Wofür eignet sich ein Retrofit?

Die grundlegende Idee hinter einem (digitalen) Retrofit ist, mehr Transparenz in Ihre Produktion zu bringen. Typische Anwendungsfelder sind beispielsweise:

• Betriebszustände von Maschinen mithilfe von Sensoren ermitteln
• Kapazitätsauslastung bestimmen
• Stückzähler realisieren, um die Fertigungszeit von Aufträgen besser einzuschätzen
• Visualisierungen auf Basis realer Daten – direkt an der Maschine oder virtuell
• Predictive Maintenance

Ein Retrofit lohnt sich also immer dann, wenn fehlende Daten aufgenommen werden sollen. Einen Quantensprung in der Produktivität darf man ohne größere technische Änderungen jedoch nicht erwarten – dafür einen Ansatz, um neue Strategien zu entwickeln und effizientere Prozessabläufe in der Herstellung zu etablieren.