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Metallurgie und Wärmebehandlung digital mit ALD EXPERT

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IoT Use Case Podcast #133 - ALD Vacuum Technologies

Madeleine Mickeleit begrüßt in Folge 133 Frederic Schum, Produktbereichsleiter für digitale Lösungen bei ALD Vacuum Technologies, einem führenden Hersteller von vakuumtechnischen Anlagen im Bereich Metallurgie und Wärmebehandlung. ALD ist weltweit tätig und bekannt für seine innovativen Lösungen im Schmelzen, Gießen und der Wärmebehandlung von Metallen.

Folge 133 auf einen Blick (und Klick):

  • [14:13] Herausforderungen, Potenziale und Status quo – So sieht der Use Case in der Praxis aus
  • [22:09] Lösungen, Angebote und Services – Ein Blick auf die eingesetzten Technologien

Podcast Zusammenfassung

ALD Vacuum Technologies ist ein Unternehmen mit 900 Mitarbeitern in 10 Ländern, das in zwei strategischen Geschäftsfeldern tätig ist: Vakuum-Metallurgie und Vakuum-Wärmebehandlung. Frederic Schum stellt ihren neuen Produktbereich „Digital Solutions“ vor, der unter der Marke ALD Expert geführt wird und Digitalisierungslösungen für alle ALD-Anlagensegmente bietet. Diese Lösungen sind hochspezialisiert und darauf ausgelegt, die spezifischen Anforderungen der Industrie zu erfüllen.

Ein besonderer Fokus liegt auf drei konkreten Use Cases, die ALD bereits erfolgreich implementiert hat:

  • Kamerabasierte Prozessüberwachung und Bilderkennung (Modul: AOS): Ermöglicht die visuelle Überwachung und Anomalieerkennung, um die Beschichtungsqualität von Turbinenschaufeln sicherzustellen.
  • Prozessdatenvisualisierung und Überwachung von KPIs (Modul: Kombination): Visualisiert und überwacht Schlüsselkennzahlen zur Optimierung der Anlagenkontrolle.
  • Melt Review Sheets und Anbindung an IT-Systeme: Verbessert die Dokumentation und Rückverfolgbarkeit durch Schmelzüberprüfungssheets und IT-Integration.


Frederic erläutert die Herausforderungen, denen ihre Kunden im Alltag gegenüberstehen, wie die Nachweispflicht der Qualität, Fehleranfälligkeit und die Notwendigkeit der Rückverfolgbarkeit und Qualitätssicherung. Er betont, dass ALD Expert eine modulare Plattform bietet, die webbasierten Zugang und eine offene Systemarchitektur ermöglicht, die auch mit bestehenden Kundensystemen integriert werden kann.

Ein zentraler Aspekt der Diskussion ist die technologische Umsetzung der Lösungen. Frederic erklärt, wie ALD Expert auf Docker basiert, um Anwendungen in Containern bereitzustellen, und wie spezielle Python-Skripte zur Datenanalyse eingesetzt werden. Die Daten werden in INFLUX DB gespeichert und mit Grafana visualisiert.

 

Podcast Interview

Herzlich willkommen, Frederic. Schön, dass du heute da bist. Ja, wie geht’s dir denn überhaupt? Wo bist du gerade unterwegs?

Frederic

Ja, hi. Erstmal an dieser Stelle vielen Dank für die Einladung und vielen Dank, dass ich heute bei IoT Use Case oder bei dir dabei sein darf. Mir geht es soweit bestens. Danke, ich hoffe dir auch.

Danke der Nachfrage. Mir geht’s auch super. Du, ich habe gerade auch hier bei LinkedIn gesehen, du warst in China unterwegs, richtig? Was hast du da Schönes gemacht?

Frederic

Genau. Also gerade bin ich hier in Hanau, im Headquarter der ALD. Das ist ungefähr eine halbe Stunde von Frankfurt entfernt. Neben dem Industriepark Wolfgang, der ist vielen Leuten durch die Firma Evonik bekannt. SAXONIA gibt es auch und mittlerweile hat ja auch das Fraunhofer-Institut hier gebaut. Das Ganze heißt jetzt auch Science Park. Also es ist eine super tolle Infrastruktur, die hier entstanden ist in Hanau-Wolfgang. Wir sind 550 Leute hier am Standort, also das ist wirklich cool.

Fantastisch! Liebe Grüße an die Kolleginnen und Kollegen vor Ort erstmal.

Frederic

Ja, dankeschön. Aber du hast recht, LinkedIn verrät viel. Letzte Woche war ich in China, viele Vertriebskollegen, inklusive unserer Geschäftsführung, waren in China. Wir haben das sogenannte ALD-Symposium dort abgehalten. Es ging eine Woche, zwei komplette Tage, Vorträge und Workshops. Und am dritten Tag haben wir auch unser Wärmebehandlungszentrum in China besichtigt. Und ja, es ist cool, dass du das ansprichst.

Passt auch heute gut zum Podcast. Ich hatte am Mittwochmorgen auch gemeinsam mit unserem CTO einen Vortrag, wo es um unser neues Digitalisierungsportfolio ging und die Dachmarke ALD Expert. Da habe ich auch die Architektur und verschiedene Lösungen vorgestellt und unser Geschäftsführer, Herr Wittich, ist nochmal auf Energiespeicherung und neue Technologien eingegangen, die wir hier im Zuge der ALD entwickelt haben.

Ja, jetzt hast du mir die perfekte Überleitung auch schon gegeben. Du hast jetzt schon das Stichwort genannt, Wärmebehandlung. Damit habt ihr ja einiges zu tun. Ich glaube, da sprechen wir auch gleich nochmal drüber. Vielleicht können wir euch erstmal vorstellen und so ein bisschen über euch als Firma sprechen und danach so ein bisschen den Schwenk in Richtung Digitalisierung machen. Wenn man so online über euch liest, dann seid ihr ja weltweit führender Hersteller von sogenannten vakuumtechnologischen Anlagen. Da kannst du uns bestimmt ein bisschen was dazu sagen. Ihr habt, ich glaube, 900 Mitarbeiter, seid in zehn Ländern vertreten und eingebunden in ein börsennotiertes Konzernumfeld. Habe ich das so richtig gesagt?

Frederic

Ja, schön zusammengefasst, passt alles. Ich fange mal von hinten an: Eingebunden in ein Konzernumfeld, das ist richtig. Der Mutterkonzern heißt AMG, Advanced Metallurgical Group, wo es auch verschiedene strategische Geschäftsfelder oder strategische Geschäftseinheiten gibt. Und die Engineering Division vom AMG-Konzern ist die ALD Vacuum Technologies GmbH mit den knapp 900 Mitarbeitern, wo ich heute hier im Headquarter am Standort in Hanau sitze. Führender Hersteller von vakuumtechnischen Anlagen passt auch gut. Wir haben zwei konkrete strategische Geschäftsfelder: einmal die Vakuummetallurgie und einmal die Vakuumwärmebehandlung.

Okay, das heißt nur vielleicht mal für die, die branchenfremd sind, Metallurgie. Das heißt, ihr schmelzt, ihr gießt, ihr habt mit Metallen zu tun und verarbeitet das Ganze wahrscheinlich in flüssiger Form. Also das ist so ein bisschen dieses Thema Metallurgie. Kann man das so erklären?

Frederic

Genau, Metallurgie bedeutet, wir haben in beiden Geschäftsfeldern verschiedenste Produktbereiche, die sich auf die Anlagen beziehen, die wir herstellen und entsprechend vertreiben. In der Metallurgie haben wir Schmelz- und Umschmelzanlagen. Das heißt, wo Metall und teilweise auch Schrott unter Vakuum in mehreren Prozessschritten eingeschmolzen wird und hochreine Legierungen hergestellt werden. Wir haben Anlagen für den Feinguss, zum Beispiel wird Titan eingeschmolzen und unter Vakuum abgegossen. Das sind Endprodukte, kleine Turbinenschaufeln. Beispiel: Wir haben Anlagen, wo Titan-Turbinenschaufeln im Nachgang mit einer hauchdünnen Keramikschicht beschichtet werden. Da komme ich nochmal im Use Case näher darauf zu sprechen. Das sind sogenannte Coating-Anlagen. Anlagen zur Pulverherstellung, also Pulververdüsungsanlagen für den 3D-Druck im Nachgang. Ja, das ist so ganz grob, was man im Bereich der Metallurgie macht.

Ja, mega spannend. Nur da mal so eine Größenordnung zu haben, wie heiß werden eure Anlagen so? Da sind wir schon bei einigen 1000 Grad unterwegs, oder?

Frederic

Ja, absolut richtig. Und das unter Vakuum.

Das heißt im luftleeren Raum, wo das Ganze dann weiterverarbeitet wird?

Frederic

Genau, um die Reinheit im Prozess sicherzustellen.

Okay, kann ich mir vorstellen. Du hast jetzt auch Turbinenschaufeln angesprochen. Das sind Präzisionsbauteile und auch riesige Bauteile. Also es ist echt mega spannend, in welchem Umfeld ihr da unterwegs seid.

Frederic

Ja, das ist sehr spannend. Wir haben ein sehr großes Produktportfolio, haben auch immer Sonderanlagen. Es fällt mir gerade ein schönes Beispiel ein. Wir haben sogar vor etlichen Jahren mal eine Vakuum-Röstanlage für die Firma Bahlsen gemacht. Das heißt Chips, die man jetzt im Supermarkt bekommt.

Okay, interessant. Also lohnt es sich wahrscheinlich auch, einfach mal bei euch auf der Website vorbeizuschauen. Da gibt es ganz viele verschiedene Anlagen in allen möglichen Größen und für verschiedene Anwendungsszenarien. Heute allerdings soll es ja um das Thema der digitalen Lösungen gehen, weil ihr seid ja nicht klassisch im Maschinenbau. Ihr bietet aber auch digitale Lösungen an. Du hast das gerade schon angesprochen, was du auch bei eurem Kundenevent oder dem Symposium erzählt hast. Kannst du uns da auch mal so ein bisschen mitnehmen, was ihr jetzt genau im Bereich Digital Solutions macht und was hier deine Verantwortung genau ist? Und dann können wir vielleicht noch ein bisschen auch über eure Kunden sprechen. Vielleicht erst mal so ein bisschen zu eurer Abteilung. Was macht ihr da genau?

 

Frederic

Ich bin jetzt seit gut fünfeinhalb Jahren bei der ALD. Das war auch die Geburtsstunde von einem neuen Bereich. Der Bereich heißt ursprünglich Automation und Industrial IT. Als ich damals eingestiegen bin, habe ich das Business Development verantwortet, den Organisationsbereich mit aufgebaut, das Produkt- und Service-Portfolio aufgebaut und natürlich auch den Vertrieb gemacht, um erste Kundenprojekte zu realisieren. Ziel dieser Abteilung war es und das ist auch wirklich so einzigartig für die ALD, weil wir seit etlichen Jahren Maschinen- und Anlagenhersteller sind, eine Abteilung zu gründen, die verantwortlich dafür ist, Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen für alle Anlagensegmente zu liefern. Und diese neuen Lösungen werden bei uns unter der Brand ALD Expert geführt.

Ist ja auch eine spannende Transformation, die du da begleitet hast, oder? Aber ich meine, das ist ja ein komplett neuer Bereich, komplett neue Expertisen wahrscheinlich auch, die ihr in-house entwickelt habt. Das ist ja schon auch vertrieblich und auch organisatorisch ein riesen Change für euch gewesen, oder?

Frederic

Absolut und deswegen bin ich auch so mega stolz drauf, das war eine riesige Herausforderung. Seien wir ehrlich, das ist ein Start-up, das von einem konventionellen Unternehmen gegründet wurde, mit Vor- und Nachteilen. Man greift auf bestehende Prozesse zurück, man greift auf das ganze Know-how der Kollegen zurück, was essentiell ist. Aber Neuheiten und Veränderungen im konservativen Markt sind immer schwierig. Du kennst es ja auch aus deiner Historie, aber erfolgreich gemeistert. Und jetzt bilde ich nochmal die Brücke zu den Digital Solutions, die du angesprochen hast. Nachdem sich der Erfolg eingestellt hat, viele Kundenprojekte realisiert wurden, haben wir uns auch entschieden, das kann ich mit Stolz sagen, einen weiteren Vertriebsbereich zu gründen, neben dem Coating-Bereich für Schmelz- und Umschmelzanlagen, einen Bereich für Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen. Und das ist eben der Bereich Digital Solutions, den ich jetzt im Vertrieb seit knapp zwei Jahren verantworte.

Okay, und Digital Solutions, dazu gehört dann auch euer Produkt ALD Expert. Ist das richtig?

Frederic

Exakt, alles, was in Richtung Digitalisierung, Automatisierung geht, wird unter dieser Dachmarke ALD Expert geführt.

Nur noch eine letzte Frage dazu. Du hast jetzt Coating angesprochen. Wie viele Entwickler habt ihr da in dem Team mittlerweile?

Frederic

Die Abteilung umfasst mittlerweile knapp über zehn Entwickler. Frontend-Entwickler, Backend-Entwickler, Leute, die für DevOps zuständig sind. Also wirklich die Definition von neumodischen Stellen im IT-Umfeld. Und das Interessante ist, es ist ein total bunt gemischter Background der Leute. Wir haben vom Doktor der Chemie, vom Physiker bis hin zu IT-Spezialisten wirklich bunt gemischte Backgrounds der Leute und das macht diesen neuen Bereich so einzigartig.

Ja, spannend. Macht ihr auch Data Science und AI-Themen in-house? Oder ist das etwas, was ihr dann mit Partnern macht? Nur gleich da mal angeknüpft.

Frederic

Ja, definitiv machen wir Data Science. Kommen wir später noch darauf zu sprechen, wenn es dann nicht nur Richtung Datenaggregation geht, sondern auch Richtung Datenanalyse. Mit dem Begriff AI bin ich bei unseren Entwicklern immer ein bisschen vorsichtig, die bremsen mich da immer aus. Also erstmal Datenanalyse. Irgendwann können wir von Machine Learning, von selbstlernenden Systemen sprechen und irgendwann in naher Zukunft vielleicht mal von AI.

Genau, statistische Modelle sind ja schon eine Herausforderung für sich. Dann vielleicht eine Frage zu der Digital Solutions. Da sprechen wir jetzt auch drüber, was ist denn hier jetzt eure Vision, vor allem auch jetzt mit euren Kunden? Vielleicht kannst du noch ein bisschen darüber sprechen, was ihr jetzt für Mehrwerte für eure Kunden schafft. Wer sind sie überhaupt? Oder welche Kunden habt ihr dort?

Frederic

Gerne. Ganz klar, unser USP, was ich immer sage: Lösungen von der Industrie für die Industrie. Was ist unser Mehrwert, den wir schaffen? Die ALD, Maschinen- und Anlagenbauer seit Jahrzehnten. Wir haben hier das Personal, das Anlagen-Know-how und Prozess-Know-how über Jahre aufgebaut und perfektioniert haben. Und das verknüpfen wir jetzt mit dem Digitalisierungs-Know-how unserer neuen, jüngeren Mitarbeiter aus dem IT-Segment und das kombiniert, schafft wirklich neue Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen für unsere bestehenden Anlagen. Also wirklich immer spezialisiert auf unser Kerngebiet.

Okay, das heißt, es sind auch vor allem eure Kunden, die ihr schon kennt, oder ist das dann auch ein Neukundengeschäft, das ihr damit adressiert?

Frederic

In erster Linie, wenn wir dann nachher beim Ausblick nochmal darauf kommen, sind es unsere bestehenden Kunden, auf die wir uns fokussieren. Dennoch vielleicht auch neue Kunden, wo wir es noch nicht geschafft haben, Anlagen zu verkaufen, die in unserer Pipeline sind und vielleicht in einem weiteren Schritt natürlich auch neue Märkte erschließen.

Cool, ja. Ist ja auch spannend, das vielleicht dann noch mal auszudehnen. Genau, jetzt spreche ich ja hier im Podcast immer über konkrete Anwendungsfälle aus der Praxis. Wenn ich jetzt an eure Anlagen denke, dann denke ich an Daten wie Temperatur, Druck, es geht wahrscheinlich auch um Kühltemperaturen und so weiter. Kannst du uns mal so ein bisschen mitnehmen, was für Use Cases ihr da jetzt mit euren Kunden eigentlich genau umsetzt? Jeder Kunde ist ja wahrscheinlich auch ein bisschen unterschiedlich, jeder hat andere Bedarfe. Aber gibt’s da wiederkehrende Use Cases, wo ihr reingeht, die ihr da umsetzt? Hast du da mal ein paar Beispiele?

 

Frederic

Ja gerne, du hast es schön formuliert. Jeder Kunde ist unterschiedlich. Wir sind absoluter Sonderanlagenbauer. Jeder Kunde ist einzigartig und hat wieder spezielle Anforderungen. Aber heute, klar, wir haben mehrere Use Cases, aber die drei, die jetzt am häufigsten vorkommen, würde ich jetzt einfach mal gerne kurz darstellen. Einer ist zum Beispiel, dass wir eine kamerabasierte Prozessüberwachung für den Prozess geliefert haben. Und nicht nur die Erkennung und die Aufnahme von dem Prozess ist interessant, sondern wir haben in diesem Use Case auch noch eine Bilderkennungssoftware hineingeschrieben, die es ermöglicht, Unregelmäßigkeiten während dieses Produktionsprozesses zu erfassen.

Okay, das heißt, das sind sozusagen Streaming-Daten von den Kameradaten, die dann quasi zu euch gesendet werden. Okay, interessant. Hast du noch weitere Use Cases, einfach nur mal so ein bisschen das Portfolio auch zu verstehen, wo ihr unterwegs seid, einfach nur so ein bisschen angeteasert?

Frederic

Ein weiterer Use Case zum Beispiel ist die Prozessdatenvisualisierung. Das heißt, die Datenaggregation und die Visualisierung von allen Anlagen am gesamten Produktionsstandort, also eine zentrale Analyse aller Maschinen- und Anlagendaten. Und es geht natürlich noch einen Schritt weiter, die Überwachung von sogenannten KPIs. Also man redet dann von Condition Monitoring. Das ist ja in der Regel eine Korrelation von verschiedenen Prozessparametern miteinander.

Okay, das heißt, es ist sozusagen auch ein Use Case, den ihr häufiger habt, dass Kunden eure Anlagen generell überwachen wollen. Wie ist der Zustand? Wie sind die KPIs des Betriebs sozusagen?

Frederic

Exakt. Zustandsüberwachung von diversen Prozessparametern, Anlagenkomponenten, einfach um rechtzeitig Ausfallszenarien vorherbestimmen zu können.

Okay, cool. Hast du noch einen weiteren?

Frederic

Ja, Use Case 3, der sehr häufig im Schmelz- und Umschmelzbereich Anwendung findet. Wir nennen es sogenannte Melt Review Sheets. Bedeutet, also wir verbinden dann erstmal die Anlage. In der Regel sind es auch mehrere Anlagen. Dann kommt der richtige Mehrwert von ALD Expert zum Tragen. Mit dem übergeordneten IT-System. Jeder Kunde von uns hat ein Enterprise Resource Planning (ERP) und ein Manufacturing Execution System (MES). Hier wird erstmal der bidirektionale Datentransfer der Anlage und dem übergeordneten System sichergestellt.

Und hinzu kommt noch, dass eine automatische Generierung von sogenannten Qualitätssheets stattfindet. Das heißt, Prozessparameter werden überwacht und am Ende automatisch in ein Review-Sheet eingefüllt und dokumentiert. Hatte ich eine Abweichung von vorgeschriebenen Sollwerten? Ja, nein. War mein Prozessparameter in der vorgesehenen Range? Ja, nein.

Okay, interessant. Das heißt, das geht so ein bisschen in Richtung Qualitätsmonitoring, aber eben auch die digitale Dokumentation von, ja, vielleicht einer Nachweispflicht oder eben auch einfach Abweichungen, die man braucht, um das intern vorzulegen.

Frederic

Exakt richtig. Ich habe am Ende ein Tool geschaffen, wo ich sagen kann, zu dem Zeitpunkt, zu dem Datum, hatte ich die und die Charge, mit den und den Prozessparametern.

[14:13] Herausforderungen, Potenziale und Status quo – So sieht der Use Case in der Praxis aus

Okay, Stichwort Nachweispflicht. Vielleicht können wir da noch mal ein bisschen darüber sprechen, was jetzt auch so den Business Case angeht. Weil das ist ja jetzt für Kunden auch so ein Thema. Ich meine, ich habe wahrscheinlich seit sehr vielen Jahren, wenn nicht Jahrzehnten, eure Anlage da stehen. Jetzt geht es ja darum, Mehrwerte mit dem Kunden zu entwickeln. Was ist so der Business Case für euren Kunden? Also was verliert er heute an Zeit- und Geld-Potenzial, wo er auch vielleicht jetzt überspitzt gesagt auch bereit ist, Geld dafür zu zahlen oder wo er einen großen Mehrwert für sich sieht? Hast du da mal so Beispiele für diesen Business Case dahinter?

Frederic

Ja, gute Frage. Ich würde sagen, hierfür nehmen wir uns jetzt mal einen Anwendungsfall heraus. Da würde ich gerne den ersten Use Case picken, eine kamerabasierte Prozessüberwachung. Diese Lösung haben wir für unsere sogenannten Beschichtungsanlagen gemacht, für die Coating-Anlagen. In diesen Anlagen werden Titan-Turbinenschaufeln mit einer hauchdünnen Keramikschicht im Mikrometerbereich beschichtet, damit die Turbinenschaufeln, später eingesetzt in Triebwerken, eine höhere Verbrennungstemperatur aushalten können und dadurch mit weniger Geräusch und weniger Kerosinverbrauch geflogen werden kann. Dafür wird mit einer Elektronenstrahlkanone ein sogenanntes Ingot bestrahlt. Ein Ingot hat eine zylindrische Form, ist ein Material. In diesem Fall wird zum Beispiel Keramik mit dem Elektronenstrahl beschossen. Dadurch verdampft die Keramik und in dieser Verdampfungswolke werden die Turbinenschaufeln translatorisch und rotatorisch hin und her bewegt, damit sie eine sehr homogene, dünne Schicht von der Keramik bekommen. Und warum habe ich das erzählt? Wir reden hier von der Luft- und Raumfahrtindustrie, wir reden hier von Turbinenschaufeln und dann kann man sich vorstellen, welche immensen Qualitätsansprüche so ein Prozess mit sich bringt.

Das heißt, da geht es einfach um den Business Case. Ja, auch die Qualität muss dort passen. Das sind sehr hohe Anforderungen. Am Ende ist das bares Geld, was da liegt, wenn dann so eine Turbinenschaufel den Qualitätsansprüchen im Test nicht standhält, sozusagen. Dann ist das eine Charge, die ich nicht mehr verwenden kann.

Frederic

Genau, hier geht es um die Nachweispflicht der Qualität. So eine zerstörte Charge kostet weit über 10.000 Euro. Wenn jetzt so eine Beschichtung nicht richtig vonstatten geht, bedeutet das, dass der Produktionsprozess abgebrochen werden muss. Dies verursacht erhebliche Kosten und bedeutet, dass die Turbinenschaufeln aus hochwertigem Titan, die nicht einfach weggeworfen werden können, durch einen aufwendigen Prozess von ihren bestehenden Beschichtungen befreit werden müssen, bevor sie neu beschichtet werden können.Und wenn du konkret nach dem Business Case fragst, da geht es wirklich darum, keine Mitarbeiterkapazitäten zu verschwenden, eben wenn ich Anlagenstillstandszeiten habe oder eben diese Coatings wieder entfernen muss. Ich will die Anlagenstillstandszeiten reduzieren und ich möchte natürlich keine Qualitätseinbußen haben und eine nachhaltige Qualitätsdokumentation haben.

Das, was euer Kunde als Herausforderung hier hatte, sich diese Beschichtung ja anzuschauen, das hat man mittlerweile wahrscheinlich irgendwo manuell gelöst und jetzt will man es eben auch ein Stück weit digital vor sich haben. Das ist wahrscheinlich die Herausforderung, vor der viele eurer Kunden jetzt stehen.

Frederic

Genau der richtige Einstieg. Und dann nochmal auszuholen, ein Operator, ein Anwender, steht während der ganzen Schicht, das wird im Dreischichtbetrieb gearbeitet, vor einem kleinen Schauglas, einem sogenannten Viewport, und muss wirklich acht Stunden da hindurchschauen und sich den Verdampfungsprozess des Materials ansehen. Man redet von sogenannten Pools, wo das Material verdampft wird.

Acht Stunden. Entschuldigung, ich muss das erstmal verarbeiten. Acht Stunden sind echt eine Menge. Krass, das ist der ganze Arbeitstag.

Frederic

Wenn man das mal gesehen hat, ist es ergonomisch eine extreme Herausforderung und wie schafft man es, acht Stunden voll aufmerksam zu sein, um Unregelmäßigkeiten in dem Verdampfungsprozess zu erkennen und dann muss er entsprechend an dem Bedienpanel Parameter ändern von der Elektronenstrahlkanone und so weiter, damit der Prozess sauber vonstatten geht. Genau hierfür haben wir das Kamerasystem entwickelt, speziell entwickelte Halter, speziell ausgewählte Kameras, die diesen kompletten Verdampfungsprozess aufnehmen und auf einem riesigen Bildschirm oberhalb von diesem sogenannten Viewport anzeigen.

Was braucht man da für Daten, um das zu machen? D hast es gerade schon angesprochen, das sind Keramikschichten, das sind wahrscheinlich Verbrennungstemperaturen. Was sind das für Datensätze, die ihr braucht, um diesen Use Case jetzt mit Kunden anzugehen?

Frederic

Hier konkret, allein um den Prozess aufzunehmen, sind es erstmal alle Daten aus der Kamera. Ich habe ja nochmal darüber gesprochen, also ist es erstmal nur die Aufnahme von einem Prozess. Wir haben das Ganze noch weiter gemacht in diesem Use Case und haben auch noch einen Algorithmus programmiert, der diese Anomalien, die der Operator mit dem bloßen Auge erkennen soll, automatisch detektiert und dem Operator in dieser Software auf diesem großen Bildschirm anzeigt. Das heißt, der Operator muss nicht mehr dauerhaft durch dieses Schauglas gucken, sondern hat die Möglichkeit, diese Unregelmäßigkeiten auf diesem großen Bildschirm als Video angezeigt zu bekommen.

Hast du so ein paar Daten, die du nennen darfst, welche das beispielhaft sind? Ich finde, dann kann man immer so ein bisschen genauer verstehen, was ihr da genau für Daten aus der Steuerung oder der SPS entsprechend entnehmt.

Frederic

Hier wird’s interessant. Nicht nur die Prozessvideos sind interessant für den Kunden, sondern auch die entsprechende Korrelation zu allen Prozessparametern, dass man am Ende die Prozessvideos mit den aktuellen Prozessdaten verknüpfen kann. Und diese Daten sind zum Beispiel die Klassiker: Temperatur, Druck über die Zeit, der Gasfluss und auch der Gasdruck in dieser sogenannten Coating Chamber, dieser Beschichtungskammer, die sind sehr entscheidend.

Dabei kombiniert ihr euer Wissen mit dem des Kunden, da der Anwender die Anlage im praktischen Einsatz kennt. Ihr kennt natürlich die Anlage in- und auswendig von der Forschung und Entwicklung. Das heißt, da arbeitet ihr wahrscheinlich recht eng zusammen, mit dem Kunden genau diese Parameter und auch die Fehler, die da auftreten können, zu erkennen, oder?

Frederic

Absolut richtig. Ja, genau, in der Regel ist es so, der Kunde kommt auf uns zu und wir bauen die Anlage um den gewünschten Prozess herum.

Viele Kunden setzen das ja schon mit euch um. Viele wollen es noch umsetzen. Was sind denn klassische, aus technischer Sicht vielleicht auch, Anforderungen, wo Kunden zu euch sagen, das brauchen wir, um das zu lösen? Gibt es da so spezielle technologische Anforderungen an eure Lösung? In dem Fall ist es ja wahrscheinlich ALD Expert. Was das mitbringen muss, damit ihr das beim Kunden vor Ort aufbauen könnt?

Frederic

Ja, also entscheidend in unserer Sprache, in der IT-Sprache, ist eine On-Premise-Lösung.

Ja, also Hosting vor Ort, sozusagen beim Kunden dann, oder?

Frederic

Genau, wir haben hochsensible, produktive Daten und eine Cloud-Lösung ist jetzt und kurz- bis mittelfristig noch nicht zu denken. Also immer eine On-Premise-Lösung. Was der Kunde von uns auch noch fordert, ist die Zugänglichkeit der Lösung. Also die Lösung kann ja trotzdem webbasiert sein, das heißt, dass man nicht nur an der Anlage direkt auf unsere Lösungen zugreifen kann, sondern auch von seinem Office-Netzwerk oder durch einen gesicherten VPN-Tunnel sogar von zu Hause. Kunden, die bei uns Anlagen kaufen, sind Turnkey-Installationen in der Regel gewohnt und sie erwarten das auch von unseren Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen. Das heißt, wir kümmern uns um die Installation, die Inbetriebnahme und natürlich auch das Training, die Schulung unserer ALD Expert-Lösung im Nachgang.

Ihr habt ja schon seit Jahren Service-Level-Agreements mit dem Kunden. Das heißt, das ist dann noch so ein bisschen on top, was dann vereinbart wird.

Frederic

Genau, also zusätzlich zur Anlage, haben wir ja auch einen After-Sales-Bereich, wo der Kunde Anlagenwartungen turnusmäßig bei uns buchen kann. Im Software-Geschäft ist es ja auch üblich, dass sogenannte, wie du sagst, Service-Level-Verträge angeboten werden. Das versuche ich auch mehr und mehr für unsere ALD Expert-Lösung. Ist im Moment aber noch ein bisschen schwieriges Unterfangen. Der Kunde geht einfach davon aus, dass es wie mit einer Anlage ist: stellt die Anlage mir auf den Hof. Softwarelösung genauso, soll einmal in Betrieb genommen werden, soll funktionieren und dass der Kunde die Bereitschaft hat, da noch mal eine jährliche Gebühr zu bezahlen für eine Softwarelösung, ist im Moment noch, ja, noch nicht da.

[22:09] Lösungen, Angebote und Services – Ein Blick auf die eingesetzten Technologien

Wenn ihr jetzt ALD Expert aufsetzt als Lösung, wie sieht diese aus, was kann die genau? Kannst du da mal so ein bisschen was dazu erzählen, wie ihr das dann vor Ort implementiert? Mit welchem Umfang der Produkte sozusagen?

Frederic

Gerne. Also Grundvoraussetzung, ich sage immer so Layer 1, ist die Konnektivität zu den Maschinen und Anlagen am Produktionsstandort des Kunden herzustellen. Das bedeutet, die Anlagen sind ja irgendwo im Manufacturing-Netz des Kunden eingebunden und wir müssen irgendwie die Daten abgreifen. Das geschieht in der Regel über den direkten Zugang zur SPS unserer Anlage, also auf die Steuerung oder auf den Anlagenrechner, der für die Bedienung der Anlage zuständig ist. In Layer 1-Ebene ist die Installation unserer eigenen Plattform, die wir selbst programmiert haben, der sogenannte ALD Expert Grid. Diese Plattform läuft entweder virtualisiert auf dem Server des Kunden. Das ist auch immer die präferierte Lösung. Wir können diese Lösung aber auch auf einem kleinen Industrie-PC, der dann in der Regel im elektrischen Schaltschrank der Anlage platziert wird, ebenfalls installieren. Also zwei Varianten. Entweder virtualisiert auf dem Server oder installiert auf einem kleinen Industrie-PC.

Okay, und du hattest eins gesagt, das heißt, null war dann die Connectivity. Und eins ist dann sozusagen euer ALD Expert Grid, hattest du es, glaube ich, genannt, also die Integration der Software vor Ort.

Frederic

Exakt, das ist dann die programmierte Plattform von uns, auf der die Datenbanken laufen, das notwendige Konzept zur Datensicherheit, Rollenverzeichnisse, also wo sich dann der User mit seinen entsprechenden Windows-Credentials anmelden kann.

Wir haben ja eben über den Business Case gesprochen. Das heißt, der Kunde will ja am Ende seinen Verdampfungsprozess in Korrelation mit den Kameradaten sehen, aber auch mit den Prozessparametern. Habt ihr dann so verschiedene Module, wo ihr zum Beispiel diesen Case dann löst? Also sind das so Softwaremodule, die je nach Kunde angepasst werden oder wie muss man sich das vorstellen?

Frederic

Genau, Layer 2 ist dann, wie du es schon schön sagst, die Applikationsebene, die Lösungsebene, wo wir dann auf der Plattform unsere modularen Lösungen, die heißen Prozessdatenvisualisierung, Condition Monitoring. Für den Use Case, den du gerade erwähnt hast, habe ich vorhin gar nicht den Namen für das kamerabasierte System und Bilderkennungssystem AOS genannt. Das ist die Kurzform für Advanced Observation System. Das ist dann die Lösung oder eine modulare Lösung, die auf der Plattform installiert wird.

Okay, interessant. Es gibt viele Unternehmen, insbesondere aus dem Maschinenbau, die genau mit solchen Lösungen auf den Markt gehen. Das ist natürlich immer sehr spezifisch. Ihr seid jetzt in einem sehr spezifischen Kerngeschäft, wo ihr natürlich seit Jahren Experte seid und wo der USP oder Unique Selling Point, wie man neudeutsch sagt, ja fast schon auf der Hand liegt, weil ihr ja auch die Prozesse kennt. Ihr habt das Team und so weiter, kennt euch mit den Analysen aus. Aber was macht jetzt diese Lösung so besonders? Gerade jetzt bezogen auf den ALD Expert. Kannst du das im Vergleich zu bestehenden Lösungen auf dem Markt noch einmal erläutern? Vielleicht gibt es auch keine direkten Wettbewerber. Du kennst dich in diesem Bereich besser aus.

Frederic

Gerne. Also drei klare Aussagen an der Stelle. Eine hatte ich schon mal vorhin genannt, ist eben unser jahrelang aufgebautes Know-how, was die Anlage angeht und was den Prozess angeht und das entsprechend kombiniert mit dem Know-how im Bereich Digitalisierung, Automatisierung, was unsere neue IT-Abteilung mitbringt, also der Bereich Automation und Industrial IT, Punkt 1. Punkt 2 ist, wir sind mit unserem ALD Expert nicht limitiert auf ALD-Anlagen. Wir wissen, unsere Kunden haben auch Maschinen und Anlagen von anderen Herstellern. Klar, es gibt Wettbewerb, aber mit ALD Expert können wir die Konnektivität zu allen Maschinen und Anlagen herstellen. Das bedeutet, dass ALD Expert die zentrale Lösung für einen gesamten Produktionsstandort sein kann. Punkt 3, ALD Expert hat eine offene Architektur. Das bedeutet, wir können uns an bestehende Kundensysteme anschließen. Die meisten Kunden werden Enterprise Resource Planning-Systeme oder Manufacturing Execution Systeme haben. Und mit diesen Systemen können wir interagieren.

Ja, was du meintest mit dem Use Case 3, war das, glaube ich, mit dem „Melt Review Sheet“. Da braucht man zum Beispiel auch Daten aus dem MES oder ERP. Das heißt, da würdet ihr euch dann andocken und diese Daten integrieren.

Frederic

Exakt. Das ist ein wichtiger Punkt für uns, weil wer möchte denn heute noch eine gekapselte Lösung haben? Es ist wichtig, die Produktionsdaten in die übergeordneten Systeme zu schieben. Im Gegenzug will ja auch die Anlage den Auftrag vom ERP-System digital erhalten.

Sehr schön. Jetzt haben wir ja schon ein bisschen über die Datenaufnahme gesprochen. Ich würde jetzt zum Schluss noch kurz auf die Datenverarbeitung, das Hosting und die Analyse eingehen. Vielleicht nur noch eine Frage. Du hast jetzt gesagt, Offenheit von der Architektur. Was bedeutet das im Detail von den Technologien, die ihr dort verwendet? Also wenn wir jetzt über die Datenverarbeitung oder auch das Hosting sprechen, mit welchen Technologien arbeitet ihr da?

Frederic

Die Datenaufnahme erfolgt in der Regel direkt über die SPS oder den Anlagenrechner. Wenn wir zum Beispiel Daten aus dem Anlagenrechner auslesen, dann sind diese Produktionsdaten schon in der Datenbank, in einer CSV-Datei abgelegt. Dafür wird dann der entsprechende Logfile-Parser geschrieben, der die Daten aus der CSV-Datei abliest. Wenn wir direkt auf die SPS gehen, zum Beispiel wenn wir hochfrequentierte Daten brauchen, dann kann das zum Beispiel durch einen programmierten OPC UA-Agenten erfolgen. Es gibt natürlich auch vorgefertigte Open-Source-Lösungen wie von der Firma Kepware. Die bietet verschiedenste Softwareadapter für verschiedene SPS an. Warum ist das für uns so wichtig? Wir liefern Anlagen weltweit aus. Am asiatischen Markt kann die Steuerung von Mitsubishi sein, in den USA ist es in der Regel Rockwell Automation. Die Automobilindustrie ist sehr Siemens-lastig. Von daher müssen wir uns auf diese verschiedenen Themen einstellen.

Und von da aus gehen die Daten dann sozusagen von der SPS entsprechend in das ALD ExpertGrid, hattest du gesagt. Gibt es da noch relevante Informationen, wie ihr diese Anwendung dann für die Software bereitstellt?

Frederic

Genau, also wie gesagt, das ALD ExpertGrid, die Plattform, die dann alle Daten von den verbundenen Maschinenanlagen erhält, ist der Dreh- und Angelpunkt der Module. Jedes Modul von uns ist mit sogenannten Microservices ausgestattet bzw. aufgebaut. Das sind dann selbst programmierte Python-Skripte, diverse Plugins, die auf Open-Source-Libraries zurückgreifen. Ja, so ist die Architektur von ALD Expert so aufgebaut, dass wir die Software von Docker verwenden, um die Anwendung virtualisiert in sogenannten Containern bereitzustellen.

Vorhin hast du vom Schritt zwei der Applikation gesprochen, das ist dann die Datenanalyse, Auswertung und Visualisierung. Da habt ihr wahrscheinlich auch ein Standard-Toolset, womit ihr arbeitet, um je nach Kundenanforderung verschiedene Software zusammenzubauen.

Frederic

Genau, was mir da gerade einfällt, ist, dass unsere Entwickler für die Datenanalyse spezielle Python-Skripte verwenden, um eine Korrelation von mehreren Prozessparametern herzustellen. Die Datenspeicherung kann über eine Influx-Datenbank erfolgen, speziell für die Prozessdaten. Für die Visualisierung von Daten werden sehr gerne die Dashboards von Grafana verwendet. Wir setzen stark auf Open-Source-Technologie, was heute auch State of the Art ist.

Ja, die meisten verwenden das. Und es ist auch schön zu sehen, dass ihr darauf aufbaut. Sehr schön. Wenn ihr jetzt zuhört und sagt, hey, Frederic, ich habe ein ähnliches Thema, lass uns mal sprechen. Ich werde einfach mal die Kontaktdaten von dir, Frederic, in den Shownotes verlinken. Vernetzt euch gern bei LinkedIn, da könnt ihr auch Details besprechen oder gemeinsame Ansatzpunkte diskutieren. Vielleicht letzter Punkt für heute. Ich werde auch immer im Netzwerk gefragt nach Best Practices, wie hat der oder diejenige den Use Case umgesetzt, was gibt es da für Fallstricke? Hast du da noch Erfahrungswerte aus euren jahrelangen Projekterfahrungen, die du der Hörerschaft mitgeben möchtest?

Frederic

Absolut, ich musste diese Erfahrungen auch machen. Wir haben am Anfang gesagt, wir sind ein Start-up in einer konservativen Branche. Ich habe festgestellt, dass Begriffe wie Cloud oder AI unsere Kunden verunsichern. Wir müssen eine einfache Sprache verwenden, die unsere Anwender in der Branche auch verwenden. Es ist egal, ob die Lösung auf Grafana-Dashboards oder sonst etwas zurückgreift, die Lösung ist entscheidend. Der Kunde hat bestimmte Anforderungen und basierend auf diesen Anforderungen müssen wir eine Lösung finden. Diese Lösung wird dann aus den Modulen des ALD Expert Lösungsportfolios zusammengestellt und an die Anforderungen des Kunden angepasst. Die technologischen Rahmenbedingungen sind in der heutigen Zeit alle geschaffen. Wir können auf jegliche Technologie zurückgreifen und die Herausforderung besteht einfach darin, dem Kunden den Mehrwert der Lösung darzustellen. Ich glaube, das ist die größte Herausforderung bei einem neuen Digitalisierungsprojekt. 

Ja, auf jeden Fall. Sehr schön. Vielen Dank schon mal für die Best Practices von eurer Seite und von meiner Seite erstmal vielen Dank, dass du dir heute die Zeit genommen hast. Wie gesagt, ich hätte noch viele weitere Fragen, aber das kann man dann auch im Nachgang klären. Vielen Dank von meiner Seite. Es waren sehr konkrete Use Cases. Ihr seid natürlich in einem sehr speziellen Kerngeschäft unterwegs, wo man sehr konkret über eure Anlagen sprechen kann. Es war wirklich spannend, mal einen Einblick in die Praxis zu bekommen, was eure Lösungen sind. Ihr habt fantastisch beschrieben, wie das geht. Deswegen vielen Dank von meiner Seite. Vielen Dank, Frederic, dass du heute mit dabei warst und uns in eure Use Cases, eure Reise und die Vision und Zielsetzung mit euren Kunden mitgenommen hast. Damit würde ich das letzte Wort des heutigen Tages an dich übergeben.

Frederic

Vielen Dank für die lobenden Worte. Auch vielen Dank, dass ich heute bei dir im Podcast dabei sein durfte, bei IoT Use Case. Es hat mich sehr gefreut, der Zuhörerschaft einmal einen Einblick in die Architektur von ALD Expert und unser Lösungsportfolio geben zu können. Ich würde mich über Rückfragen freuen und ich freue mich auch, wenn ich gegebenenfalls zu einer weiteren Session eingeladen werde, weil es noch viele Anwendungsfälle und Projekte gibt, von denen ich berichten könnte.

Das denke ich auch. Es schreit nach einem Follow-up. Vielen Dank für heute, schön, dass du dabei warst. Ich wünsche dir noch eine schöne Restwoche. Mach’s gut. Ciao.

Frederic

Sehr gerne, vielen Dank, wünsche dir auch. Ciao, ciao.

Für Rückfragen stehe ich Ihnen gern zur Verfügung.

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Ing. Madeleine Mickeleit

Host & Geschäftsführerin
IoT Use Case Podcast