Von der Metallverschrottung zum Platinstatus per KI-Prozess mittels T&G-Lösungen

Eine der vielfältigen TUGinsight-Funktionen zum Wartungsmanagement betrifft die Zustandsüberwachung und das Instandhaltungsmanagement.

Die ATM Recyclingsystems GmbH mit Sitz in Fohnsdorf in der Steiermark, entwickelt, plant, baut und serviciert Metallrecyclingsysteme für die Aufbereitung von Sekundärrohstoffen. Die Basis für das international tätige Unternehmen stellt ihre innovative Forschung, ihr Know-how im Engineering und in der Eigenfertigung der Recyclinganlagen sowie ihr weltweites Ersatzteil- und Serviceangebot dar. Damit hat sich ATM mittlerweile weltweit zu einem der Top 3-Ansprechpartner im Bereich Metallrecycling entwickelt. Wobei Zentraleuropa mit Deutschland, Skandinavien, England, Polen, Tschechien und der Slowakei aktuell ein bedeutender Markt für ATM ist. In den letzten drei bis vier Jahren habe sich die USA, Kanada und Mexiko zu einem absoluten Wachstumsmarkt entwickelt und mit Europa gleichgezogen. Im Zuge ihrer Internationalisierungsbestrebungen erweitert ATM ihre aktuellen Vertriebsaktivitäten auch Richtung Brasilien sowie nach Asien mit Hauptfokus Indien. Aber auch Afrika, respektive Südafrika, soll zukünftig ein interessantes Absatzfeld für das Unternehmen sein.

Dashboard zur Zustandsüberwachung der ATM ArnoBrik Brikettierpresse: Dieses Tool ermöglicht ATM-Servicemitarbeitern wie auch Maschinenbetreibern die autonome Maschinenwartung vor Ort.

DI Andreas Anbauer
CTO bei der ATM Recyclingsystems GmbH

„Ein Entscheidungskriterium für TUGinsight war die Nutzungsmöglichkeit fertiger Funktionsmodule, die für bestimmte ATM-Anwendungen von T&G skaliert und dann für spezifische Applikationen als konfigurierbare Module zur Verfügung gestellt werden.“

Breit gefächerte Recycling-Lösungen für Metalle

„Wir entwickeln und erstellen für den schweren Dauerbetrieb geeignete Maschinen und Anlagen zur Aufbereitung unterschiedlichster Metalle“, erklärt DI Andreas Anbauer, CTO der ATM Recyclingsystems GmbH. „Dazu haben wir ein sehr breites Technologiespektrum, das einerseits die Metallaufbereitung per Pressen, Brikettieren, Schreddern, Schneiden, Brechen, Sortieren und Fördern bis hin zum Sieben jeglicher Metalle bewältigt. Damit unterstützen wir unsere Kunden in deren Sekundärmaterialaufbereitung und -Verwertung. Ebenso bedienen wir Kunden in der Prozessindustrie, die verstärkt auf uns zukommen. Das sind z. B. die Stahlindustrie oder Aluminiumhütten, die sich dem Green Steel-Trend verschreiben – wiederaufbereiteter Metallschrott ist deren Ausgangsstoff. Unsere dritte Kundengruppe sind sämtliche renommierte Automobilhersteller und deren Zulieferer, wie es z. B. in Österreich Magna ist. Diese nutzen die Blechabfälle aus Stanz- und Presswerken, die über Fördertechnik zu unseren Pressen kommen, hier entsprechend paketiert und rückgeführt werden. Dies entspricht einem Close-Loop-Recycling, der für die Kreislaufwirtschaft ein hohes Potenzial darstellt.“

Agile Technologien für dynamische Märkte

Aufgrund der Dynamik der Märkte befasst sich ATM seit jeher stets mit mehreren Entwicklungsprojekten. „So betreiben wir u. a. mit der Montanuniversität Leoben ein Forschungsprojekt für ein Test- und Kompetenzzentrum, das sich der Entwicklung neuer Recyclingtechnologien widmet. Soeben haben wir auch mit der 2.000 m² großen Erweiterung unserer Produktionshalle in Fohnsdorf begonnen. Doch ein zentrales und uns seit Jahren beschäftigendes Thema ist die Digitalisierung unserer Produkte mit der gesamten Technologieentwicklung dazu“, beschreibt Andreas Anbauer den Entwicklungsgeist des Unternehmens.

Essenziell: Automatisierung und Digitalisierung

Smarte Services rund um und zu ihren Recyclingmaschinen und -anlagen sind für ATM ein Must-have – so sind sämtliche ihrer Lösungen mittlerweile fit für Industrie 4.0-Vernetzungen. „Seit 2013 beschäftigen wir uns bereits mit der automatisierten Datenerfassung, dem -monitoring und der -auswertung unserer Maschinen und Anlagen. Die damals dazu ‚selbstgestrickte‘ Lösung stieß allerdings mit der Erweiterung unseres Produktangebotes und dem damit stetig steigenden Datenaufkommen an seine Grenzen. Auf der Suche nach einem adäquaten Partner kamen wir mit der T&G Automation GmbH ins Gespräch, die unser bereits begonnenes IoT-Portal-Projekt – das zu diesem Zeitpunkt durch den Ausfall des zuvor gewählten Partners in Stocken kam – zu einer lauffähigen Lösung mit entsprechendem Backup ermöglichte“, beschreibt Thomas Konrad, zuständig für die Digitalisierung bei ATM, den I4.0-Strategie-Werdegang von ATM. „Keine Frage, dass es dazu viele wesentlich größere Digitalisierungspartner am Markt gibt. Doch mit T&G haben wir einen Partner gefunden, der von seiner Unternehmensgröße her zu uns passt, unsere Anliegen auf Anhieb versteht, dieser sich stets persönlich annimmt und dazu umfassende Lösungen bietet, die modular mit unseren Bedürfnissen mitwachsen.“

Smarter Weg zum IIoT-Maschinen- und Anlagenportal

Aufsetzend auf die bereits bei T&G implementierte AWS (Amazon Web Services)-Portallösung TUGinsight wurde von T&G ab der Steuerungsebene mit der Datenaufnahme der ATM-Maschinen und -Anlagen begonnen und diese Daten cloudseitig entsprechend aufbereitet und visualisiert. „Hierfür hatten wir unsere Steuerungsschnittstelle bereits im Zuge der ersten Lösungsansätze standardisiert, sodass steuerungsseitig so gut wie keine Anpassungen mehr notwendig waren und damit die Daten von mehreren Maschinentypen- und -arten identisch erfasst werden können. Dazu kamen sukzessive noch einige Datenpunkte, die wir bis zur Projektübernahme von T&G noch nicht berücksichtigt hatten“, dokumentiert Thomas Konrad.

Cloud-Anbindung über universelle IIoT/Edge-Controller

Demnach erfolgt nun die gesamte SPS-Schnittstellen-Anbindung aller ATM-Maschinen und -Anlagen via IIoT/Edge-Controller-Hardware, welche die Datensammlung und -vorverarbeitung direkt an der Maschine ermöglichen – in festgelegten Datenraten oder auch eventbasiert. Mit der ebenfalls von T&G stammenden EdgeCore-Software werden in Folge jegliche Maschinenarten, ob Brownfield oder Greenfield, sofort IIoT-ready – sie ist das Bindeglied zwischen Maschine und TUGinsight.

„Der Clou unserer Edge-Controller findet sich in ihrer direkten Anbindungsmöglichkeit von über 200 Kommunikationsprotokollen und auch direkt an Datenbanken“, erläutert dazu Ing. Armin Taschek, zuständig bei T&G für Vertrieb & Business Development. „So können wir Daten sämtlicher SPSen und jedes Systems nahtlos an die Cloud anbinden. Die Daten werden dort vorverarbeitet, analysiert und für den Fall eines evtl. Verbindungsausfalls lokal gepuffert und anschließend nachgeführt. Zudem ermöglichen zahlreiche Zusatzfunktionen eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten Nutzen zu kreieren und Geld zu sparen.“

Eine dieser Zusatzfunktionen findet sich in der Möglichkeit, die Edge-Controller mit einer VPN-Fernwartung zu kombinieren. Armin Taschek und Thomas Konrad arbeiten derzeit daran, die Hardware-Kosten beim Verbau der IoT-Controller pro Maschine trotz IoT-Anbindung reduzieren zu können.

TUGinsight als Digitalisierungsfundament

„Im Zuge unserer langjährigen Zusammenarbeit mit Maschinenbauern unterschiedlicher Branchen haben wir festgestellt, dass bei der Umsetzung der Digitalisierung immer nahezu gleiche Funktionen benötigt und dieselben Herausforderungen gelöst werden müssen. Das sind z. B. Flottenmanagement, Condition Monitoring, Alarmauswertungen, Geolokalisierung, Ticketing & Alarmierung, Reporting, Ersatzteil- und Dokumentenmanagement, Mehrsprachigkeit oder die Verwaltung von Maschinen, Kunden und Zugängen – natürlich auch mehrsprachig. Daher haben wir unsere TUGinsight-App auf Basis dieser Anforderungen entwickelt. So profitieren unsere Kunden von gut getesteten Standardfunktionen, die mit wenig Aufwand auf ihre Bedürfnisse angepasst und ständig gemäß ihrer Marktanforderungen weiterentwickelt werden. Damit lässt sich nicht nur die Time-to-Market, sondern auch die Investition und das Risiko reduzieren“, beschreibt Armin Taschek das von T&G kreierte White Label IIoT-Portal TUGinsight.

Goldwert: standardisierte, skalierbare Funktionen

ATM deckt über TUGinsight vorrangig drei große Funktionsbereiche ab. „Der erste Bereich betrifft unser Maschinen- und Prozessmonitoring, das die Leistungsparameter unserer unterschiedlichen Technologien überwacht, um Prozessabweichungen zu erkennen, wie sie z. B. bei einem Werkzeugwechsel einer Brikettierpresse entstehen können“, führt Andreas Anbauer aus. „Damit lassen sich repetitive und neue Maschinenabläufe iterativ rasch verbessern und effizienter gestalten.“

„Weiters fokussieren wir den umfassenden Sektor Maintenance. Zum einen geben wir hier über das TUGinsight-Dokumentenmanagement den Betreibern unserer Maschinen ein Tool in die Hand mit dem sie autonom vor Ort ihre Maschinen warten können. Andererseits dient dieses Tool auch unseren Servicemitarbeitern, um exakt alle Wartungen und Reparaturen bei den von uns in Verkehr gebrachten Maschinen nachvollziehen und gegebenenfalls via Fernwartung oder vor Ort Störungsfälle schneller beheben können“, detailliert Andreas Anbauer.

Eine weitere TUGinsight-Funktion zum Wartungsmanagement, die bei ATM gerade implementiert wurde, betrifft die Zustandsüberwachung und das Instandhaltungsmanagement ihrer Maschinen und Anlagen im Feld. Damit will ATM den bestmöglichen Betrieb der Maschinen, sowie eine optimale Instandhaltung und lange Lebensdauer der Anlagen im Feld bewerkstelligen und darüber hinaus dem Kunden maximalen Komfort bei der Organisation von Serviceeinsätzen sowie Beschaffung von Ersatzteilen bieten. Ebenfalls werden Ursachen und Häufigkeit evtl. Maschinenausfälle dokumentiert. „Ein wichtiger Baustein hierzu war auch die Implementierung von Alarmfunktionen für die vorbeugende Instandhaltung, den wir kürzlich aufgesetzt haben“, bemerkt Thomas Konrad dazu, „Damit eruieren wir allerdings auch, welcher Zustand den größten Einfluss auf die technische Verfügbarkeit der Anlage hat. Im Kontext Maintenance erhalten wir zudem aufschlussreichen Einblick zur Gesamtanlageneffektivität und on top die prozessspezifischen, qualitativen Parameter, wenn es z. B. um einen neuen Materialeinschub in die Maschine geht.“

Last, but not least, generiert ATM über TUGinsight zur Energieeffizienz seiner Maschinen und Anlagen detaillierte Verbrauchsdaten. „Nachdem unsere Anlagen in hohen Leistungsbereichen entsprechend Energielastig arbeiten, ist es essenziell für unsere Kunden, diesen Verbrauch reduzieren zu können. Mit Hilfe der Funktion ‚Energie- und Ressourcenmonitor‘ können wir nun mit unseren Kunden entsprechende Anpassungen an den Aktoren, wie z. B. der Antriebstechnik, unserer Anlagen vornehmen und den Energieverbrauch situationsspezifisch reduzieren.

Digitale Mitarbeiterschulung

Vielseitig und flexibel bietet TUGinsight auch digitale Lerntools zu den umfangreichen Maschinenfunktionen. Über diese erhalten neue und eingearbeitete Bediener allerorts, rasch und effektiv Hilfestellungen und Informationen, wenn es z. B. Fragen zu Wartungen, Servicierungen oder Reparaturen bzw. Problembehebungen gibt. Egal ob in Text- oder Videoform, die Bediener können sich direkt an der Maschine mit Informationen in der jeweiligen Sprache versorgen.

Platin-Status: Einstieg zu KI-Methodiken

„Wenn man über einen derart aussagekräftigen Datenpool zu all seinen Maschinen- und Anlagenabläufen verfügt, erhält die KI-Vision Umsetzungskraft“, gibt Andreas Anbauer einer seiner Visionen preis. „TUGinsight eröffnet uns auch den KI-Einstieg, mit der wir iterative Maschinen- und Anlagenabläufe per ‚machine learning‘-Methodik in selbstlernende Vorgänge übersetzen können. Damit werden Maschinenbediener entlastet sowie unnötige Kosten reduziert, indem sie von der Anlage selbst die nötigen Infos erhalten bzw. auf Anomalien hingewiesen werden, dass z. B. ein Sensor auszutauschen, ein Materialeinschub vorzunehmen oder die Anlage im Eco-Modus zu betreiben ist.“

Armin Taschek merkt dazu an: „Die Vision, KI-Abläufe auf den ATM-Maschinen zu implementieren, war von Beginn an Ziel unseres Projektes. Somit haben wir bereits im laufenden Projektprozess auf Basis vorhandener ATM-Usecase-Daten Algorithmen zu ATM-Spezialfunktionen generiert und geschaut, wie wir diese in TUGinsight integrieren können. Dabei achten wir darauf, die Entwicklungsaufwände für ATM gering zu halten, indem wir die zu kreierenden Funktionen modular und konfigurierbar gestalten, damit diese für die breite Range an ATM-Maschinentypen genutzt werden können. Da wir als T&G stets daran interessiert sind die TUGinsight-App weiterzuentwickeln, beteiligen wir uns auch an den Entwicklungskosten derartiger Projekte wie bei ATM.“

Gewährleistung von System- und Investitionssicherheit

Für die TUGinsight-Nutzung bietet T&G verschiedene Modelle der Zusammenarbeit an: von unterschiedlichen Lizenzmodellen bis hin zur autarken App-Verwendung. Bei ATM hat man sich für einen Mix entschieden: Um die Aufwände zu Beginn gering zu halten, wurde die erste Prototypmaschine auf dem AWS-Account von T&G aufgesetzt. Nach erfolgreicher Umsetzung wurde die Risikolos-Variante umgesetzt: Für ATM wurde ein eigener AWS-Account angelegt und darauf die Lösung inklusive Source Code transferiert.

Damit kann ATM – wenn so gewollt – auch ohne Hilfe von T&G die App vollumfänglich nutzen, ihre Funktionen weiterentwickeln und damit ohne Abhängigkeiten und risikolos in die Zukunft blicken. „Was allerdings nicht so schnell passieren wird“, versichert Andreas Anbauer, „denn wie bereits gesagt, greift uns T&G zu all unseren Anliegen und Visionen tatkräftig und sehr effizient mit all ihrer vielseitigen Erfahrungsexpertise unter die Arme, worauf wir auf unserer Digitalisierungsreise nur ungern verzichten möchten.“

Ing. Armin Taschek
Leitung Vertrieb & Business Development bei T&G Automation GmbH

„Mit unserer TUGinsight-App profitieren Anwender von gut getesteten Standardfunktionen, die mit wenig Aufwand auf ihre Bedürfnisse angepasst und ständig gemäß den Marktanforderungen weiterentwickelt werden. Damit lässt sich nicht nur die Time-to-Market, sondern auch die Investition und das Risiko reduzieren.“