Echtzeitüberwachung in der Fertigung: So funktioniert sie

Was ist Echtzeitüberwachung?

Echtzeitüberwachung (Real-time Monitoring) in der Fertigung bedeutet: Maschinendaten werden automatisch erfasst, in Sekundenschnelle verarbeitet und sofort auf Dashboards, Shopfloor-Bildschirmen oder Mobilgeräten dargestellt. Stillstände, Taktzeiten, Stückzahlen, Ausschuss und Prozessparameter sind nicht mehr Daten von gestern, sondern der aktuelle Zustand der Produktion.

Der entscheidende Unterschied zur herkömmlichen Datenerfassung: Echtzeitüberwachung eliminiert die Zeitlücke zwischen einem Ereignis auf dem Shopfloor und dem Moment, in dem jemand davon erfährt. Wenn eine Maschine steht, sieht der Schichtführer das in Sekunden auf dem Werksmonitor, nicht erst am nächsten Morgen im Schichtbericht.

In der Praxis ist Echtzeitüberwachung das Zusammenspiel von drei Elementen: automatische Maschinendatenerfassung (MDE), Datenverarbeitung in einem MES oder einer Cloud-Plattform und Visualisierung auf KPI-Dashboards und Shopfloor-Clients. Dieser Artikel erklärt, welche Daten erfasst werden, wie sie von der Maschine ins Dashboard gelangen und was sich durch Echtzeit-Transparenz in der Fertigung konkret verändert.

Welche Daten in Echtzeit erfasst werden

Nicht jede Kennzahl braucht Echtzeit. Aber die Daten, die den aktuellen Zustand der Produktion abbilden, müssen in Sekunden verfügbar sein. In der Praxis sind das vier Kategorien:

Aus diesen Rohdaten werden die Produktionskennzahlen berechnet, die auf den Dashboards erscheinen: OEE (Verfügbarkeit x Leistung x Qualität), Top-Stillstandsursachen, Stückzahl Ist vs. Soll, Ausschussrate. Die Berechnung erfolgt automatisch und ohne Zeitverzögerung.

Wie die Daten von der Maschine ins Dashboard gelangen

Die größte Herausforderung der Echtzeitüberwachung ist nicht die Darstellung, sondern die Datenerfassung. Jeder Maschinenpark ist anders. Moderne Steuerungen haben OPC-UA-Schnittstellen, ältere Anlagen haben keinerlei digitale Schnittstelle. Die Anbindungsstrategie muss beides abdecken.

In allen drei Fällen gilt: kein Eingriff in die SPS, keine Produktionsunterbrechung, keine aufwendige Netzwerkverkabelung. Die Gateways senden die Daten per LTE, WLAN oder Ethernet an die Cloud-Plattform. Dort werden sie verarbeitet, aggregiert und auf den Dashboards visualisiert.

Was Echtzeit wirklich bedeutet: Abgrenzung der Zeitebenen

Nicht jede Datenerfassung ist Echtzeit. Der Begriff wird oft unscharf verwendet. In der Fertigung ist es sinnvoll, drei Zeitebenen zu unterscheiden:

Die meisten Unternehmen, die glauben, Echtzeit-Transparenz zu haben, arbeiten in Wirklichkeit auf der Near-time- oder Batch-Ebene. Wenn der Schichtbericht am nächsten Morgen zeigt, dass Maschine 5 gestern Nachmittag 90 Minuten stand, ist das keine Echtzeitüberwachung. Es ist eine Obduktion. Die Verbesserungschance war gestern um 14:00, nicht heute um 08:00.

Was sich durch Echtzeitüberwachung konkret verändert

Die Wirkung von Echtzeit-Transparenz zeigt sich in vier Bereichen:

Praxis: Wie Echtzeitüberwachung in der Fertigung eingesetzt wird

Bei Neoperl (Hersteller von Produkten rund um den Wasserfluss, vollautomatische Montageautomaten) war das Ziel, die Laufzeiten und die Qualität der Montageprozesse zu steigern. Die Anbindung erfolgte über SPS-basierte Alarmerfassung und automatische Stillstandsüberwachung. Entscheidend war, dass technische Stillstände automatisch durch die Anlage begründet werden, ohne Eingriff der Mitarbeitenden. SPS-Alarme werden mit Stillständen und Qualitätsdefekten korreliert. Ergebnis: 10 % weniger Stillstände, 8 % höhere Anlagenverfügbarkeit, 15 % weniger Ausschuss, 15 % Produktivitätsgewinn.

Bei Brita (Trinkwasseroptimierung, vollautomatische Montagelinien, Werke in Deutschland und UK) wurde die Echtzeitüberwachung mit der Übernahme digitaler Maschinensignale zur Erfassung der tatsächlichen Ausbringung aufgebaut. Stillstandssignale werden über digitale Signale abgegriffen und transparent dargestellt. Bei modernen Linien erfolgt die Anbindung an den Linienleitrechner über OPC UA, um zusätzlich Alarme aufzunehmen. Ergebnis: 5 % weniger Stillstände, 7 % bessere Ausbringung, 3 % bessere Verfügbarkeit.

In beiden Fällen war die Echtzeitüberwachung der erste Schritt. Erst die Sichtbarkeit der Daten hat die Grundlage geschaffen, um gezielt Verbesserungen umzusetzen. Ohne Echtzeit-Transparenz bleiben Verluste unsichtbar.

Häufige Fragen zur Echtzeitüberwachung in der Fertigung

Was braucht man für Echtzeitüberwachung: ein MES oder ein SCADA-System?
Ein SCADA-System überwacht und steuert Maschinen und Prozesse auf der Automatisierungsebene. Ein MES (Manufacturing Execution System) verarbeitet die Daten auf der Fertigungsebene: Es berechnet Kennzahlen, ordnet Stillstände Aufträgen zu und liefert die Dashboards für Management und Shopfloor. Für Echtzeitüberwachung mit OEE, Stillstandsanalysen und KPI-Dashboards ist ein MES die richtige Wahl. SCADA ist die Datenquelle, MES ist die Auswertung.

Können auch alte Maschinen in Echtzeit überwacht werden?
Ja. Maschinen ohne digitale Schnittstelle werden über ein IoT-Gateway mit digitalem Eingang angebunden. Das Gateway greift ein einfaches Signal ab (z.B. Taktsignal, Betriebsanzeige, Relaiskontakt) und sendet es per LTE oder WLAN in die Cloud. Kein SPS-Eingriff, keine Produktionsunterbrechung. Die Erfahrung aus über 15.000 Maschinenanbindungen zeigt: Es gibt praktisch keine Maschine, die sich nicht anbinden lässt.

Wie schnell ist Echtzeitüberwachung aufgebaut?
Bei einem Cloud-MES mit automatischer Maschinendatenerfassung kann die erste Maschine innerhalb von Stunden live sein. Die Installation des IoT-Gateways dauert 2-4 Stunden pro Maschine. Daten fließen sofort in die Cloud, Dashboards werden konfiguriert. Für 10 Maschinen liegt die typische Implementierungszeit unter einem Monat.

Was ist der Unterschied zwischen MDE und Echtzeitüberwachung?
Maschinendatenerfassung (MDE) ist die Erfassung der Rohdaten: Taktsignal, Stillstandssignal, Alarme. Echtzeitüberwachung ist das Gesamtsystem: Erfassung, Verarbeitung, Berechnung von Kennzahlen und Visualisierung auf Dashboards in Echtzeit. MDE ist ein Teil der Echtzeitüberwachung, aber nicht das Gleiche. Ohne MDE gibt es keine Echtzeitüberwachung, aber MDE allein ohne Auswertung und Visualisierung liefert noch keine Transparenz.

Was kostet Echtzeitüberwachung?
Das hängt vom Ansatz ab. Ein On-Premise-MES erfordert Server, Lizenzen und ein Implementierungsprojekt ab mehreren zehntausend Euro. Ein Cloud-MES wie SYMESTIC arbeitet im SaaS-Modell: monatliche Gebühr pro Anlage, IoT-Gateway inklusive, kein Investitionsaufwand. Dashboards, Alarme und Maschinendatenerfassung sind im Standard enthalten.

Über den Autor:

Martin Brandel

MES Consultant und Projektleiter bei der symestic GmbH. Über 30 Jahre Erfahrung in industrieller Automatisierung und Maschinenanbindung. Dipl.-Ing. Nachrichtentechnik.