25.11.2024
GASTBEITRAG

Mit Präzision zur Industrie 4.0: So werden Unternehmen fit für die Zukunft

In seinem Gastbeitrag schreibt Matthias Ottlinger, CEO des Leobener Messtechnik-Spezialisten octogon, wie die "Industrie 4.0" die Produktionswelt verändern wird. Außerdem gibt er Tipps, wie sich Unternehmen am besten darauf vorbereiten können.
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Matthias Ottlinger, CEO von octogon (c) octogon/Ottlinger

Die Industrie 4.0 verändert die Produktionswelt radikal und wer mithalten will, sollte die Chancen und Potentiale neuer Technologien ergreifen. Messtechnik spielt dabei einen wesentlichen Part, um Unternehmen für die Zukunft zu rüsten und die Digitalisierung voll auszuschöpfen. Mit der Erfassung von Echtzeitdaten lassen sich Fehler vermeiden, die Produktions- und Prozesseffizienz steigern, sowie Ressourcen einsparen. Das bringt nicht nur einen Wettbewerbsvorteil, sondern ist auch ein Plus für die Umwelt.

Präzise Daten, starke Prozesse: Warum Automatisierung Präzision braucht 

In der modernen Industrie sind exakte Daten der Treibstoff für Maschinen und Prozesse. Man sollte sich daher als Unternehmen die Frage stellen: Reicht die vorhandene Sensorik zur Datenerfassung aus? Wo gibt es Optimierungspotential? Produktionslinien die durch exakte Überwachung in Echtzeit gesteuert werden, profitieren nicht nur von weniger Ausfällen, sondern ermöglichen es auch Wartungen vorrauschauend zu planen. Das führt wiederum zu einer Kostensenkung und verhindert unnötige Produktionsstops. 

Wenn Abweichungen frühzeitig erkannt und rechtzeitig korrigiert werden, lassen sich Probleme lösen, bevor daraus potenziell schwerwiegende Folgen entstehen können. Zudem trägt dies zur Verlängerung der Lebensdauer von Maschinen bei und sichert eine gleichbleibend hohe Produktionsqualität.

Eine Checkliste auf dem Weg zur Industrie 4.0 

Um die Transformation erfolgreich zu gestalten, sind gezielte Maßnahmen und eine sorgfältige Planung erforderlich. Präzise Messtechnik bildet das Fundament, um Prozesse zu optimieren und automatisierte Systeme effizient zu steuern. Dank unserer langjährigen Erfahrung als Messtechnik-Firma und durch die enge Zusammenarbeit mit zahlreichen Unternehmen haben wir eine praktische Checkliste entwickelt, um Ihnen die nächsten Schritte zu erleichtern.

1. Analyse der aktuellen Systeme: Die Durchführung einer umfassende Bestandsaufnahme der bestehenden Mess- und Automatisierungstechnik deckt Optimierungspotential auf. Auch eine Auswertung der häufigsten Fehlerquellen und die Erfahrung von MitarbeiterInnen, kann dabei helfen fehlende Sensorik aufzudecken.

2. Auswahl der passenden Messtechnik: Da Branchen unterschiedliche Anforderungen besitzen, muss die passende Messtechnik gewählt werden. Nicht jede Sensorik eignet sich für jeden Einsatzbereich. – Welche Umgebungsbedingungen sind vorhanden? Wie häufig müssen Messwerte erfasst werden?  Welche Parameter sind von Interesse? – Um Prozessbedingungen laufend zu kontrollieren, können beispielsweise Druck oder Temperatursensoren eingesetzt werden. In anspruchsvollen Produktionsumgebungen, bei denen Maschinen häufig hohen Belastungen ausgesetzt werden, können Kraftaufnehmer oder Wägezellen helfen, Wartungen 
vorrausschauend zu planen. 

3. Integration in bestehende Systeme: Um neuen Technologien reibungslos in bestehende Systeme zu integrieren, ohne den Produktionseinfluss zu beeinträchtigen, sollte auf eine flexible und modulare Architektur geachtet werden. Dies erleichtert nicht nur den Austausch oder die Nachrüstung in der Zukunft, sondern ermöglicht auch eine schrittweise Erweiterung und Anpassung an neue Anforderungen.

4. Schulung und Weiterbildung: Technologie alleine reicht nicht aus, auch das Wissen der MitarbeiterInnen ist entscheidend. Schulungen zur Anwendung und Auswertung neuer Sensorik und Messtechnik stärken das Verständnis und die Motivation im Team. Mitarbeitende, die Messdaten präzise interpretieren können, tragen entscheidend zur Prozessoptimierung bei. 

5. Kontinuierliche Überwachung und Optimierung: Eine einmalige Implementierung reicht oft nicht aus, um langfristig erfolgreich zu sein. Die fortlaufende Analyse der erfassten Daten zeigt häufig Verbesserungsmöglichkeiten auf und macht es möglich, durch praktische Erkenntnis, gezielte Verbesserungen vorzunehmen.

Präzision für Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz 

Präzision ist nicht nur ein Schlüssel zur Effizienz, sondern auch ein starkes Werkzeug für Nachhaltigkeit. Durch den Einsatz passender Messtechnik kann der Energieverbrauch verringert, die Materialnutzung optimiert und somit Abfälle reduziert werden. Das kommt der Umwelt zugute und senkt dazu auch noch die Betriebskosten.

Umweltbewusstes Handeln entwickelt sich zunehmend zu einem entscheidenden Marktvorteil. Die Nachfrage von Kunden und Partner nach Unternehmen, welche auf Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung setzen, wächst kontinuierlich. Messtechnik unterstützt nicht nur dabei Nachhaltigkeitsziele innerhalb des Unternehmens zu verwirklichen, sondern diese auch klar und quantifiziert nach außen zu kommunizieren. 

Ausblick – Die Zukunft der Messtechnik

Die Zukunft der Messtechnick bietet zahlreiche Chancen. Versteckte Muster lassen sich mithilfe KI-gestützten Analysen aufzeigen, was zu tieferen Einblicken in Produktionsprozesse führen kann. Auch die Implementierung von IoT-fähigen Sensoren vernetzt Maschine und Prozess, erlaubt den externen Zugriff auf Daten und sorgt für eine zentralisierte, effiziente Datenverwaltung – und das bei minimalem menschlichem Eingriff.

Präzise Messtechnik bildet die Grundlage für eine erfolgreiche Transformation zur Industrie 4.0. Sie steigert Effizienz, spart Ressourcen und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit. Wer jetzt auf Messgenauigkeit und moderne Technologien setzt, profitiert nicht nur kurzfristig, sondern sichert langfristig seinen Erfolg.

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Strom aus Wind und Sonne braucht Speicher. Für sie entwickelt das Projekt Phoenics neue Batteriezellen. Konzeptbild, mit KI erstellt. | (c) Virtual Vehicle
Strom aus Wind und Sonne braucht Speicher. Für sie entwickelt das Projekt Phoenics neue Batteriezellen. Konzeptbild, mit KI erstellt. | (c) Virtual Vehicle

Wind und Sonne liefern Strom, wann sie wollen, nicht wann ihn jemand braucht. Diese Lücke schließen Batteriespeicher. Sie werden damit zur Schlüsseltechnologie der Energiewende. Genau hier setzt Phoenics an: Ein steirisches Konsortium entwickelt die nächste Generation von Lithium-Ionen-Zellen für stationäre Speicher.

Koordiniert wird das Projekt von der Virtual Vehicle Research GmbH in Graz. Partner sind Varta Innovation, die Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL) und AVL List. Phoenics läuft 36 Monate und kostet 2,9 Millionen Euro. Knapp zwei Millionen davon kommen von der FFG, aus der Ausschreibung „Energieforschung 2024″.

Ein Material, zwei Ziele

Im Zentrum steht ein Kathodenmaterial: Lithium-Mangan-Eisenphosphat, kurz LMFP. Es ist eine Weiterentwicklung des etablierten Lithium-Eisenphosphats (LFP). LFP-Zellen gelten als sicher und robust, und sie kommen ohne kritische Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel aus. LMFP soll zusätzlich bis zu 20 Prozent mehr spezifische Energiedichte liefern. Auf gleichem Bauraum ließe sich damit mehr Energie speichern.

Diesen Materialvorteil will das Konsortium in die fertige Zelle bringen. Die Zielmarken: 20 Prozent mehr Energiedichte, 40 Prozent längere Lebensdauer.

Was noch offen ist

Bis dahin bleiben Fragen. Wie verhält sich das Material über die Lebensdauer, wie altert es, und lässt es sich industriell verarbeiten und skalieren?

Das Konsortium kombiniert deshalb Experiment und Simulation. Die Partner untersuchen das Kathodenmaterial über den gesamten Lebenszyklus, mit Materialcharakterisierung, hochauflösender Bildgebung und KI-gestützter Auswertung. Parallel entstehen physikbasierte und datengetriebene Modelle. Sie bilden das Verhalten der Zelle von der Mikrostruktur bis zum kompletten Speichermodul ab und sollen Entwicklungszyklen verkürzen.

„Die Mikrostruktur von Elektrodenmaterialien beeinflusst maßgeblich Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Batteriezellen“, sagt Roland Brunner, Gruppenleiter am MCL.

Ein eigener Schwerpunkt gilt der Sicherheit. Spezielle Testverfahren sollen zeigen, ob LMFP-Zellen den Anforderungen an Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit genügen. AVL bringt dafür seine Erfahrung in der elektrochemischen Modellierung ein. Verbinde man physikalische Modelle mit Methoden des maschinellen Lernens, ließen sich kritische Betriebszustände und Sicherheitsaspekte frühzeitig vorhersagen, sagt Roland Wanker, Geschäftsbereichsleiter Advanced Simulation Technologies bei AVL.

Aufbauen statt neu anfangen

Phoenics setzt die Zusammenarbeit aus dem Vorgängerprojekt OpMoSi fort. „Unsere Stärke liegt darin, modernste Simulations- und Analysemethoden mit industrieller Entwicklungskompetenz zu verbinden“, sagt Projektleiter Philip Kargl von Virtual Vehicle.

Varta Innovation steuert die Fertigungsseite bei, von der Materialentwicklung über die Elektrodenfertigung bis zur Zellintegration. Großes Potenzial sehen die Partner vorerst bei stationären Speichern. Langfristig könnten die Ergebnisse auch der Elektromobilität nützen.

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