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Wie WSN Technologies die ­Materialverfügbarkeit verbessert Donnerstag, 09 November 2017 12:30 Foto: Ortgies

Wie WSN Technologies die ­Materialverfügbarkeit verbessert

Herkömmliche Materialnachschub-Konzepte werden der steigenden Komplexität, Flexibilität und Variantenvielfalt in der industriellen Produktion immer weniger gerecht. Die WSN Technologies AG aus Braunschweig hat ein neues Verfahren entwickelt, für das sich unter anderem große Automobilhersteller interessieren.

Das Unternehmen selbst ist gerade mal drei Jahre alt. Viele der Mitarbeiter arbeiten allerdings schon seit 20 Jahren zusammen. »Wir sind ein gut eingespieltes Entwicklerteam und kennen uns schon von Unternehmen wie Pinnacle Systems oder miro Datensysteme. Unser Team ist in Braunschweig und darüber hinaus gut vernetzt. Eng arbeiten wir unter anderem mit dem Elektronikfertiger Ihlemann zusammen«, berichtet Christoph Schwieter, Vorstand der WSN Technologies AG, die auf die Erfassung, Übertragung und das Management von Sensordaten unter Nutzung neuester Funk- und Mikroprozessor-Technik spezialisiert ist. Als Kernziele der WSN-Lösungen nennt Schwieter die Optimierung industrieller Prozesse, die Effizienz­steigerung, Kostenreduktion und Fehler­vermeidung.

Know-how aus ­Volumenmärkten

Aus der gemeinsamen Historie heraus können Management und Entwicklungsteam auf die Erfahrung aus mehr als 50 Produktentwicklungen und über drei Millionen verkaufter Hard- und Softwareprodukten zurückgreifen. »Dieses Know-how aus Volumenmärkten hilft uns, kostengünstige Digitalisierungslösungen umzusetzen. Das wiederum hilft speziell kleinen und mittleren Unternehmen, erste Schritte in Richtung Industrie 4.0 zu gehen«, so der Geschäftsführer.

Die insgesamt zehn Mitarbeiter sind in einem stark boomenden Anwendungsbereich unterwegs, dem Internet of Things (IoT) und der drahtlosen Anbindung von Sensoren. Das Marktforschungsunternehmen Gartner schätzte die Zahl der vernetzten IoT-Geräte für das Jahr 2016 auf etwas mehr als 8,3 Milliarden und erwartet für 2020 bereits 20 Milliarden Geräte. »Wir haben für einen chinesischen Investor bereits eine komplexe IoT-Anwendung ent­wickelt und realisieren zurzeit unter anderem eine IoT-Pilotanwendung, um die Materialversorgung in industriellen Fertigungsprozessen effektiver zu gestalten«, gibt Christoph ­Schwieter einen Einblick in die Projekte des jungen Unternehmens.

Beim Materialnachschub hapert es

Der Materialbedarf an industriellen Montagelinien wird oft durch Mitarbeiter, sogenannte Line-Runner, in größeren Zeitabständen erfasst. »Manchmal können zwischen den Bedarfsermittlungen mehrere Stunden vergehen, was durch einen entsprechend erhöhten Materialmehrbestand vor Ort kompensiert werden muss. Setzt man die Erfassungsperioden hingegen kürzer an, führt dies zu einem entsprechend höheren Bedarf an Personal«, hat jetzt die Hochschule Osnabrück in einer Studie zu elektronischen Kanban-Systemen (eKanban) analysiert. Projektleiter Professor Dipl.-Ing. Wolfgang Bode folgert, dass konventionelle Materialnachschub-Konzepte die Gefahr zu hoher Materialbestände am Band oder einer Materialunterversorgung mit möglichen kostenintensiven Bandstillstands-Zeiten in sich bergen.

Vorteile einer ­eKanban-­Lösung

Laut der Studie bietet eine funkgestützte eKanban-Lösung dagegen den Vorteil, dass ein Materialbedarf immer sofort, wenn er beispielsweise im Kleinladungsträger-Regal entsteht, in Realzeit per Funk an das Lager zur Ausführung gemeldet wird. Ein solches eKanban-Konzept wird aktuell durch WSN Technologies in der Motorenfertigung eines großen deutschen Automobil-­Herstellers umgesetzt.

Bei der Pilotinstallation des Motorenherstellers überwachen 300 Funksensoren die einzelnen Stellplätze in Kleinladungsträger-Regalen (KLT-Regale). Sind die Stellplätze der Nachschubbehälter belegt, erkennt der Sensor »ausreichender Bestand am Montageort vorhanden«. Wird ein Materialbehälter entnommen, erkennt der Sensor »kein ausreichender Nachschubbestand vorhanden« und meldet die Statusänderung sofort in Realzeit per Funk an das Materialverwaltungssystem. Hier wird die Meldung als Bedarf für Materialnachschub erkannt und automatisch eine Materialanforderung ausgelöst. Für die Erfassung der standardisierten Kunststoffboxen als Kleinladungsträger wurden die Sensoren an auswechselbaren Trägerschienen mit Rollen montiert (Rollenbahnsensoren).

Eine besondere Herausforderung galt der störungsfreien Funkübertragung in der über 50 000 Quadratmeter großen Fertigungshalle des Industrieunternehmens. Ausgewählt wurde mit LoRa (Abkürzung für »Long Range«) eine Low-Power-Wireless-Technologie, die speziell für die energieeffiziente Kommunikation im Internet der Dinge (IoT) konzipiert wurde. Auf der Basis von LoRa entwickelte WSN eine hinsichtlich der speziellen Anforderungen optimierte Funktechnologie: das WSNet. Die Funktechnologie wurde als Alternative zu WLAN ausgewählt. Sie ermöglicht auch in einer Industriehalle eine Reichweite von bis zu 1000 Metern bei einer Batterielaufzeit des Regalsensors von etwa 18 Monaten. Dabei ist die Störungsanfälligkeit gegenüber anderen Funksignalen gering, sodass Funklöcher und instabile Verbindungen nicht auftreten.

Für die Kommunikation der aktuell 300 Sensoren reicht ein Gateway. »Wir erwarten, dass wir die Kommunikation von mehr als 1000 Sensoren über ein einziges Gateway abwickeln können. Dabei melden sich die Sensoren nach dem Einschalten automatisch an einem Gateway an«, so Jörn Lembke, Leiter Produkt­management bei WSN.

Kurze Amortisationszeit durch AMS-Lösung

Ein automatisiertes Materialnachschub-­Steuerungssystem (AMS) sorgt in Verbindung mit den Sensoren und der Funkübertragung dafür, dass der Materialfluss gleichmäßiger und wesentlich effektiver organisiert werden kann. Das benötigte Material wird durch das AMS in der richtigen Menge und zum erforderlichen Zeitpunkt bereitgestellt.

Die Hochschule Osnabrück hat die eKanban-­Lösung bewertet und die größten Effekte bei der Einsparung der Line-Runner und der Reduzierung der Fehler beziehungsweise deren Korrektur-Prozesse identifiziert. In der Berechnung wird der Investitionsaufwand mit den errechneten jährlichen Vorteilen verglichen. Daraus »ergibt sich ein betriebswirtschaftlich überaus positives Ergebnis, in dem mit der eKanban-­Lösung eine sehr kurze Amortisationszeit erreicht wird«, so die Kosten-Nutzen-­Berechnung der Hochschule.

Positive ­Geschäftsentwicklung

WSN hat dieses Materialnachschub-Konzept im engen Kundendialog entwickelt und zunächst im kleinen Maßstab anhand einer Pilotinstalla­tion erprobt. Insbesondere aufgrund von Folge­aufträgen aus derartigen Pilotprojekten und wegen des allgemein starken Wachstums im IoT-Markt geht WSN für die kommenden Jahre von einer nachhaltig positiven Geschäftsentwicklung aus.

Bild ganz oben: J. Lembke und C. Schwieter, WSN; junges Unternehmen mit erfahrenen Mitarbeitern. »Die meisten im Team arbeiten schon mehr als 20 Jahre zusammen«, berichtet ­Christoph Schwieter, Vorstand der WSN Technologies AG.

geschrieben von  Martin Ortgies, Fachjournalist aus ­Hannover