Wie Samson lernte, neue Zahlen zu lieben

Von außen sieht alles aus wie immer. Auf dem Werksgelände der Samson AG im Frankfurter Ostend surren emsig die Gabelstapler und transportieren tonnenschwere Aggregate. In mächtigen Metallcontainern lagern messerscharfe Zerspanungsabfälle, und hinter den Mauern der Fabrikhallen bauen Arbeiter Hochleistungsventile, Stellungsregler und andere pneumatische oder elektronische Komponenten zusammen. Überall, wo in der Industrie oder in Kraftwerken Öle, Gase, Dämpfe oder chemische Substanzen im Fluss sind, kommen die Produkte des 112 Jahre alten Familienunternehmens ins Spiel: von Ventilen in unzähligen Varianten über Stellungsregler, Antriebe, Sensoren bis hin zu Thermostaten.

Das Zukunftskapital der Firma bilden aber seit einiger Zeit weniger die materiellen und physischen Güter. Das Zukunftskapital kann nicht mehr angefasst und gewogen, nicht mehr gesehen und verpackt werden. Es sind Daten und Zahlen und vor allem die Fähigkeit, sie so zu analysieren und zu interpretieren, dass sie Qualität und Sicherheit steigern und Betriebsergebnisse deutlich verbessern: Das Produktblatt eines x-beliebigen pneumatischen Stellventils enthält unzählige Daten, Fakten und Tabellen. Diese geben Auskunft über Nennweiten, Betriebsdrücke, Temperaturbereiche, Abmessungen, Materialien, Gewicht und vieles andere mehr. „Die Kunden nennen uns ihre Prozessdaten und wir übersetzen diese Daten in die Auslegung eines Ventils und eines Stellungsreglers, damit absolut präzise, robust und zuverlässig Durchfluss und Druck gesteuert werden können“, erläutert Vorstandschef Andreas Widl, was den Kern der Samson-Produkte ausmacht. Damit war das Unternehmen in der Vergangenheit auf den Weltmärkten sehr erfolgreich, hat im vergangenen Geschäftsjahr rund 650 Millionen Euro Umsatz erwirtschaftet.

Auf dem Weg zur Schwarmintelligenz in der Fabrik

Doch die digitale Transformation treibt jetzt auch den traditionellen Maschinenbauer mit seinen Märkten zu zukunftsweisenden Schritten. So soll CEO Widl, seit 2015 an der Spitze von Samson, dem Familienunternehmen beibringen, ganz neue – und vor allem: wesentlich mehr – Zahlen zu lieben. Und es dabei auch gleich in ein neues Zeitalter führen – das Zeitalter der „Prozessintelligenz“. Das nötige Rüstzeug dafür bringt der promovierte Physiker mit: Schon zu Beginn seiner Karriere als Innovationsmanager beim früheren Industriekonzern Mannesmann meldete er 30 Patente an, darunter die GPS-gestützte Lkw-Maut. Nach Führungspositionen bei General Electric, dem Schweizer Oerlikon-Konzern und zuletzt bei Leybold in Köln, einem Hersteller von Vakuumpumpen, geriet der agile Manager ins Blickfeld der Samson-Aktionäre, die überwiegend noch immer zur Gründerfamilie Sandvoss gehören.

Widl hat den Auftrag, zusammen mit einem Team von Digitalisierungsspezialisten, den Hidden Champion von einem Hardwarezulieferer zu einem daten- und softwarebasierten Dienstleistungsunternehmen umzubauen. Die Vision ist eine Fabrik, in der eine intelligente Software mithilfe von Sensoren und Reglern eine ganze Armada von Pumpen und Ventilen wie von Zauberhand kosten- und ressourceneffizient steuert.

Der Weg zu dieser vollständigen „Predictive Maintenance“, also einem vorausschauenden Anlagenbetrieb, ist jedoch weit und die Komplexität der Aufgabenstellung enorm. „Wir haben Kunden, bei denen befinden sich 70.000 Ventile in einer einzigen Anlage. Wenn wir nur zehn Prozent davon intelligent machen, sie sich selbst diagnostizieren, sich unterhalten könnten – bereits dann würde Schwarmintelligenz entstehen. Und dann explodieren die Zahlen“, beschreibt Andreas Widl die zukünftigen Herausforderungen und Chancen einer künstlichen Intelligenz im Maschinenbau.

Wenn Sie Ihr Portfolio erweitern, dann explodieren die Zahlen!

Das Herzstück des digitalen Wandels ist der Stellungsregler, der zu jedem Ventil gehört. Er erhält elektronische Signale und setzt diese in mechanisches Öffnen oder Schließen des Ventils mittels Pneumatik oder Elektromotor um. In Zukunft sollen diese Stellungsregler nicht nur Signale empfangen und weiterverarbeiten, sondern umgekehrt auch Daten liefern. Durch die Bidirektionalität des Datenflusses ergeben sich für Samson vollkommen neue Chancen und Geschäftsmodelle. Denn mit dem zahlengestützten Wissen nicht nur über die eigenen Anlagenkomponenten, sondern über den gesamten Prozess in einer Industrieanlage, erweitert sich der Know-how-Bereich um ein Vielfaches.

Wenn Ventile untereinander kommunizieren

Um den Digitalisierungsprozess zu beschleunigen, hat Samson den Industrie-4.0-Experten Thorsten Pötter als Chief Digital Officer (CDO) verpflichtet. Er leitete zuvor die Manufacturing IT im Bereich Engineering & Technology bei der Bayer AG. Ein weiterer strategischer Meilenstein war die Übernahme des israelischen Start-ups Precognize, mit dem gemeinsam das Überwachungs- und Diagnosesystem „Sam Guard“ entwickelt wurde. Mithilfe von Big-Data-Analysen bildet das System die hochkomplexe Struktur einer Industrieanlage im virtuellen Raum ab, erfasst alle prozessrelevanten Informationsquellen und kombiniert sie mit den Algorithmen einer KI.

Was der konkrete Nutzen davon ist, erläutert Thorsten Pötter an einem praktischen Beispiel: „Wenn etwa an einem Ventil Schwierigkeiten auftauchen, dann kann es daran liegen, dass im vorgelagerten Prozess eine Pumpe im wahrsten Sinne zu viel Druck macht. Den müssen wir am Ventil ständig reduzieren. Die Lösung ist eine automatische Mitteilung an die Pumpe: Nimm mal ein bisschen Druck raus, dann geht es uns beiden besser.“

Sam Guard analysiert eine Anlage wie einen Körper.

Das lernende System "Sam Guard" wird mit den gespeicherten historischen Daten einer Anlage und ihrer Anlagenkomponenten, mit dem Wissen des Betriebspersonals sowie den Echtzeitdaten aus dem laufenden Betrieb über Wochen oder Monate hinweg gefüttert. Die Echtzeitdaten stammen sowohl von den digitalen Stellungsreglern als auch von Pumpen und externen Sensoren, die Temperaturen, Vibrationen und Geräusche in relevanten Bereichen einer Industrieanlage messen. Schon nach wenigen Wochen beginnt das Diagnosesystem, aus den eingegebenen Daten Rückschlüsse auf Betriebsabläufe zu ziehen.

Das System soll selbst geringe Abweichungen vom Normbetrieb erkennen und analysieren sowie Vorhersagen treffen, welche Teile in Zukunft ausgetauscht, gewartet oder repariert werden müssen. Dabei lernt „Sam Guard“ aus Fehlern und zeigt bislang unbekannte Zusammenhänge oder Abhängigkeiten zwischen Anlagenkomponenten auf. Diese Daten stehen dem Betriebspersonal der Anlage auf visuell anschauliche Weise zur Verfügung.

Das große Ziel: mehr Ressourceneffizienz

Der Nutzen eines solchen Systems liegt nach Ansicht von CEO Widl auf der Hand: Wer eine Fabrik in einer möglichst stabil eingeschwungenen Produktion ohne Unterbrechungen betreibt, spart Material, Strom, Gas und Wasser. „Ressourceneffizienz ist eine absolute Kenngröße. Je weniger Material ich verbrauche, desto sichtbarer wird das am Ende in einer Gewinn-und-Verlust-Rechnung“, betont er. Weitere Ziele sind: höhere Produktionszuverlässigkeit und am Ende eine bessere Produktqualität.

 

 

Ressourceneffizient zu produzieren, schlägt sich sofort in der Gewinn- und Verlustrechnung nieder.

Noch machen digitale Dienstleistungen wie „Sam Guard“ nur rund ein Prozent des Samson-Jahresumsatzes aus. Doch mithilfe solch intelligenter Technologien will CEO Widl mit dem Unternehmen bis 2025 um 50 Prozent wachsen und beim Umsatz die Milliardengrenze überschreiten. Mindestens ein Zehntel davon soll dann mit digitalen Geschäftsmodellen erwirtschaftet werden – Zahlen, die auch die Eigentümer lieben werden.

Die nächsten Schritte auf der digitalen Entwicklungsleiter sind bereits erfolgt. In einem Joint Venture mit Krohne Messtechnik stellte Samson kürzlich den „weltweit ersten intelligenten Prozessknoten für die Prozessindustrie“ vor. Das intelligente Modul lässt die Zahlenflut weiter ansteigen: Es misst Durchfluss, Druck sowie Temperatur im Ventil und regelt nach vorgegebenen Sollwerten die Ventilstellung eigenständig. Für den Maschinenbauer ist das Gemeinschaftsprodukt ein weiterer Schritt auf dem Weg zur lernenden Fabrik, in der Produktionsprozesse auf Basis von Daten autonom mit möglichst wenig Eingriffen durch das Betriebspersonal fortlaufend optimiert werden.

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