Wie die IT-Plattform die Qualität von Papier verbessert

Die Koehler Paper Group hat eine IT-Plattform implementiert, die Sensordaten aus der Produktion mit betriebswirtschaftlichen, logistischen und Labordaten verknüpft. Schon während der laufenden Produktion kann so die Qualität des Papiers überprüft werden – bei geringeren Ausschussmengen und kürzeren Ausfallzeiten.

Die Maschinen zur Herstellung von Papier, die bei August Koehler in den Fabriken stehen, sind wahrhaft gigantisch: Mehr als dreihundert Meter lang können die Anlagen sein, die Spezialpapiere wie Thermopapier, andere beschichtete Papiere wie Selbstdurchschreibpapier oder auch Karton für Spielkarten und Bierdeckel produzieren. Schwerpunkt ist aber das Thermopapier: „Wenn Sie eine Tankquittung, einen Fahrschein, einen Bon aus der Supermarktkasse oder eine Eintrittskarte in der Hand halten, ist die Wahrscheinlichkeit ziemlich hoch, dass wir das Papier hergestellt haben“, sagt Jörg Behnisch, Bereichsleiter IT, Digitalisierung und Organisation bei Koehler.

Ebenso gewaltig wie die Ausmaße der Anlage ist die Menge der Daten, die die Maschine während des Herstellungsprozesses erzeugt: Mehrere Tausend Werte pro Sekunde werden über integrierte Sensoren erfasst und geben Auskunft über Porosität, Farbmetrik, Wölbung, Faserorientierung oder Luft- und Papierfeuchtigkeit. Alles Faktoren, die die Qualität des Papiers und der Beschichtung beeinflussen. Mit einer Geschwindigkeit von etwa 1.600 Meter pro Minute erzeugt die Maschine Papierbahnen mit einer Länge von 70.000 bis 90.000 Metern, die als Rollen ein Gewicht von 15 bis 20 Tonnen auf die Waage bringen.

„Seit gut zehn Jahren können die Maschinen detaillierte Daten ausgeben, die in so genannten Time-Series erfasst und auch visualisiert werden können“, sagt Behnisch. Das aber sei noch reines Monitoring, das lediglich einen retrospektiven Blick auf die abgelaufene Produktion erlaube. Der eigentliche Mehrwert seiner Lösung bestehe indes darin, dass diese Informationen sowohl mit Daten aus dem ERP– und MES-System (Manufacturing Exexution System) als auch mit Labordaten in Echtzeit verknüpft werden können. Mit Hilfe von Analyse- und KI-Funktionen ließen sich dann schon während der Laufzeit die Qualität erkennen und verbessern und mit logistischen und betriebswirtschaftlichen Prozessen verbinden.

SAP HANA Datenbank verknüpft Daten in Echtzeit

„Wenn man es theoretisch beschreiben will, dann handelt es sich um eine semantische Verknüpfung von Prozessdaten mit betriebswirtschaftlichen und logistischen Objekten“, sagt der IT-Leiter. Alle Daten fließen auf einer IT-Plattform zusammen, deren technologische Basis eine SAP HANA Datenbank bildet. Die Entscheidung für SAP HANA lag auf der Hand, weil das Unternehmen in allen Kernbereichen bereits auf Systeme von SAP setzt. Aber nicht nur das hat den IT-Leiter überzeugt: „SAP HANA ist extrem schnell und hat eine so breite Funktionalität, dass es einfach möglich ist, verschiedenste Services und Apps daran anzubinden“, sagt Behnisch.

Bisher sind es selbstentwickelte Apps sowie Funktionen, die von SAP bereitgestellt werden, etwa im Bereich KI, ML und Predictive Analytics. Zukünftig sollen auch weitere externe Services für diagnostische, analytische und prädikative Funktionen hinzukommen. Hier sieht sich Behnisch auch im Bereich in der Open-Source-Welt eine realistische Option, um seine IT-Plattform zu erweitern.

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Freimütig räumt er ein, dass er von dem Industrie 4.0-Ideal einer sich in Echtzeit selbst steuernden und kontrollierenden Anlage noch viele Schritte entfernt ist. Denn zurzeit werden hauptsächlich Visualisierung, Monitoring-, Diagnose- und Analysefunktionen eingesetzt. Aber diese tragen, auch im gegenwärtigen Ausbaustand in Verbindung mit betriebswirtschaftlichen und Logistik-Daten schon erheblich zur Steigerung der Produktivität und Qualität bei, wobei allerdings der Großteil der Arbeitsschritte noch manuell erfolgt. Damit sind die Möglichkeiten der IT-Plattform aber noch nicht ansatzweise ausgeschöpft. Denn sie bietet darüber hinaus vielfältiges Potenzial für Automatisierung in der Prozesssteuerung und Qualitätssicherung sowie für die Optimierung logistischer und betriebswirtschaftlicher Prozesse.

An der IT-Plattform zeigt sich der technologische Vorreiter

Bei Koehler gibt es eine Maxime, die für alle Digitalisierungsprojekte gilt: Sie müssen entweder auf den Kundennutzen einzahlen oder die Effizienz verbessern. Letzteres trifft ohne Zweifel bereits jetzt auf die SAP-HANA-basierte Plattform zu. So konnten die Wiederanfahrzeiten bei einem Sortenwechsel ebenso wie die Ausfallzeiten und die Ausschussmenge verringert werden, die Qualität verbessert und logistische, intralogistische und betriebswirtschaftliche Prozesse optimiert werden. „Wir haben jetzt eine leistungsfähige, offene Plattform geschaffen, die eine solide Basis für den sukzessiven weiteren Ausbau bildet“, sagt der IT-Leiter. Er ist davon überzeugt, dass sich entscheidende Fortschritte hin zu prädiktiven Szenarien und selbststeuernden Systemen nur evolutionär erreichen ließen. Das hinge auch, aber nicht nur, mit der Komplexität der Produktion von beschichteten Spezialpapieren zusammen.

Denn es sei auch wichtig, die Mitarbeiter auf dem Weg mitzunehmen. Man könne ihnen nicht einfach ein System mit mehrstufigen neuronalen Netzen vor die Nase setzen, dessen Funktionsweise auch hoch spezialisierte Ingenieure der Papierindustrie nicht verstehen. Ohnehin sei die Idee utopisch: „Man kann heute keine fertige, sich selbst steuernde Anlage kaufen – und das wird es auch in zehn Jahren nicht von der Stange geben“, ist Behnisch sicher. Sicher ist auch, dass das Traditionsunternehmen Koehler mit seiner IT-Plattform schon jetzt zu den technologischen Vorreitern in seiner Branche gehört.

Die Papierfabrik Koehler blickt auf eine über 210-jährige Firmengeschichte zurück und gehört zu den wenigen unabhängigen deutschen Familienunternehmen in der Papierindustrie. Das Unternehmen mit Stammsitz in Oberkirch und Werken in Greiz, Kehl und Weisenbach ist Weltmarktführer für Thermopapiere und produziert mit rund 1.800 Mitarbeitern jährlich mehr als 500.000 Tonnen Spezialpapiere und Pappen und erzielte im Geschäftsjahr 2017 einen Umsatz von 785 Millionen Euro.