KERN IoP ist der Geschäftsbereich Industrie 4.0 von PM Tec Engineering. Seine Entwicklung baut auf nahezu 15 Jahren Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen in der Fachberatung, technischen Weiterbildung, Prozessoptimierung, Produkt- und Werkzeugentwicklung sowie angewandten Forschung auf. Diese Erfahrung zeigt, wie wichtig es ist, Messdaten mit den tatsächlichen Betriebsbedingungen einer Fertigung zu verknüpfen.
Ein Fertigungsunternehmen kann über Sensoren, Messgeräte, SPS, Steuerungssysteme und zahlreiche Produktionsaufzeichnungen verfügen. Dennoch fällt es Ingenieuren häufig schwer, die Entstehung einer Prozessabweichung nachzuvollziehen, unerwarteten Verbrauch zu erklären oder zwei Betriebsbedingungen zu vergleichen.
Informationen sind häufig vorhanden, jedoch über Maschinen, Tabellen, handschriftliche Protokolle, Unternehmenssysteme und das Erfahrungswissen der Beschäftigten verteilt.
Eine Messung wird besonders nützlich, wenn sich damit konkrete Fragen beantworten lassen:
- Was machte die Anlage zu diesem Zeitpunkt?
- Welcher Artikel, welche Charge oder welcher Auftrag war aktiv?
- Produzierte die Anlage, wartete sie, heizte sie auf, wurde sie gereinigt oder lag eine Störung vor?
- Was geschah unmittelbar vor und nach der beobachteten Änderung?
- War die Bedingung außergewöhnlich oder bereits früher aufgetreten?
Dieses Verständnis industrieller Informationen prägt die Weiterentwicklung von KERN IoP: Fähigkeiten zur Datenerfassung und Kontextualisierung, die in verschiedenen Fertigungsverfahren und Branchen eingesetzt werden können.
Ein Ansatz aus der angewandten Ingenieurarbeit
PM Tec Engineering hat seine Erfahrung in der direkten Zusammenarbeit mit Fertigungsunternehmen und ihren konkreten Problemstellungen aufgebaut.
Dazu gehören über die Jahre Beratungen zur Prozessoptimierung, Analysen von Fertigungskompetenzen, Produktentwicklung und -verbesserung, Werkzeugentwicklung und -analyse, Auswahl von Fertigungstechnologien, Simulation, angewandte Forschung und technische Schulungen.
Das Unternehmen war außerdem an Projekten zur additiven Fertigung, Optimierung thermischer Systeme, robusten Konstruktion, Mehrgrößenregelung und zu Industrie-4.0-Technologien beteiligt.
Die Verbindung von Engineering, Forschung und direkter Fertigungserfahrung ermöglicht eine Betrachtung aus mehreren Perspektiven: Produkt, Werkstoff, Maschine, Werkzeug, Bedienung, Qualität, Ressourcenverbrauch und Wirtschaftlichkeit.
In diesem Umfeld entstand KERN IoP als Geschäftsbereich von PM Tec Engineering für industrielle Sensorik, Datenerfassung, Datenanalyse und Datenmanagement.
Ursprünglich ging es darum, Technologien der Industrie 4.0 für konkrete Fertigungsprobleme nutzbar zu machen: den Produktionszustand kennen, Verluste identifizieren, Prozessgrößen in Beziehung setzen und den verantwortlichen Personen verwertbare Informationen bereitstellen.
Die ersten Entwicklungen konzentrierten sich insbesondere auf die Kunststoffverarbeitung und das Spritzgießen. In diesem Umfeld konnten die Erfassung von Sensor- und SPS-Signalen, Bedienereingaben über Touchscreens, die Bestimmung von Maschinenzuständen, Energieanalysen und die Strukturierung von Produktionsdaten entwickelt und erprobt werden.
Das Spritzgießen ist ein anspruchsvolles Anwendungsgebiet. Thermische, mechanische, elektrische, hydraulische und betriebliche Bedingungen wirken in jedem Zyklus zusammen. Schon kleine Veränderungen können Zykluszeit, Energieverbrauch, Bauteilqualität, Produktivität oder Prozessstabilität beeinflussen.
Die langjährige Arbeit in diesem Umfeld hat Kompetenzen hervorgebracht, die auch in anderen Industrieprozessen anwendbar sind: wissen, was mit welcher Häufigkeit und unter welchen Bedingungen gemessen werden muss und welche zusätzlichen Informationen zur Einordnung jedes Signals erforderlich sind.
Industrielle Anwendungen haben gemeinsame Informationsanforderungen
Industrielle Prozesse unterscheiden sich deutlich voneinander. Öfen, Pumpen, Verdichter, Verpackungslinien, Mischer und Spritzgießmaschinen haben unterschiedliche physikalische Dynamiken und Produktionsziele.
Die Fragen, die ihre Ingenieure stellen, folgen dennoch häufig einem ähnlichen Muster:
- Warum ist der Verbrauch gestiegen?
- Was änderte sich vor der Störmeldung?
- Wann begann die Abweichung?
- Wie lange lag der Prozess außerhalb seines Sollbereichs?
- Welche Unterschiede bestanden zwischen zwei Chargen?
- Wie viel Zeit entfiel auf Produktion und wie viel auf Wartebetrieb?
- Wie verhielten sich die Messgrößen beim Anfahren?
Zur Beantwortung reicht die Darstellung einer Trendkurve allein häufig nicht aus.
Ein Leistungswert von 42 kW beschreibt die momentane elektrische Leistungsaufnahme eines Betriebsmittels. Für seine Interpretation muss bekannt sein, ob die Anlage produzierte, aufheizte, stillstand, auf Material wartete oder ohne Last lief.
Eine Temperatur von 180 °C kann in einer Prozessphase korrekt sein, in einer anderen jedoch eine kritische Abweichung darstellen.
Ein verringerter Durchfluss kann auf einen normalen Übergang, eine Verstopfung, eine geänderte Einstellung oder eine Störung zurückgehen.
Der Betriebs- und Prozesskontext hilft, diese Ursachen zu unterscheiden.
Messgrößen, Zustände und Ereignisse
Die von KERN IoP entwickelte Architektur strukturiert industrielle Informationen anhand von drei sich ergänzenden Elementen:
| Element | Funktion | Beispiele |
|---|---|---|
| Prozessgrößen | Beschreiben das physikalische oder energetische Verhalten einer Anlage | Temperatur, Druck, Durchfluss, Füllstand, Energie, Leistung, Schwingung, Geschwindigkeit und elektrische Signale |
| Betriebszustände | Beschreiben Bedingungen, die über einen bestimmten Zeitraum bestehen | Produktion, Warten, Heizen, Kühlen, Reinigen, Wartung, Störung oder Abschaltung |
| Ereignisse | Kennzeichnen Vorgänge zu einem bestimmten Zeitpunkt | Start, Stopp, Alarm, Chargenwechsel, Rezeptwechsel oder Parameteränderung |
Die Verbindung dieser drei Ebenen ermöglicht es, sowohl den zeitlichen Verlauf der Messwerte als auch die zugehörigen Betriebsbedingungen auszuwerten.
Ein höherer Energieverbrauch lässt sich beispielsweise mit dem Maschinenzustand, dem gerade gefertigten Produkt und Ereignissen im selben Zeitraum vergleichen. So entsteht ein umfassenderes Bild des Betriebs als durch einzelne, voneinander getrennte Messwerte.
Auch das Wissen der Bediener gehört zu den Informationen
Relevante Informationen sind nicht immer automatisch aus einer SPS oder einem Sensor verfügbar.
Die Menschen, die Maschinen bedienen und instand halten, kennen Stillstandsursachen, Einstellungen, Eingriffe und Begleitumstände, die sich aus einem Maschinensignal allein nur schwer ableiten lassen.
Zustände und Ereignisse lassen sich deshalb auf unterschiedliche Weise erfassen:
| Verfahren | Beschreibung | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| Manuell | Der Bediener wählt Zustand oder Ursache über eine Oberfläche aus | Reinigung, Artikelwechsel, Materialmangel oder Wartung |
| Automatisch | Das System erkennt einen Zustand anhand von Signalen und Regeln | Produktion, Abschaltung, Aufheizen oder Lastbetrieb |
| Hybrid | Das System erkennt einen Zustand und bittet den Bediener, die Ursache zu bestätigen | Zuordnung von Stillständen, Alarmen und Abweichungen |
Das hybride Verfahren verbindet die Konsistenz automatischer Datenerfassung mit dem Erfahrungswissen des Fertigungspersonals.
Diese Verbindung ist ein wesentlicher Teil der praktischen Erfahrung von KERN IoP. Die Qualität einer Analyse hängt von der Messgenauigkeit und davon ab, ob auch jene Umstände erfasst werden, die die Maschinensteuerung allein nicht erklären kann.
Die Verbindung von Erfahrung und Daten ist eine Grundlage der Industrie 4.0. Wie sie durch physikalische Modelle, Simulationen, digitale Zwillinge und fortgeschrittene Regelungstechnik ergänzt werden kann, erläutert unser Leitfaden Was ist Industrie 4.0, und wie unterstützt sie bessere Entscheidungen in der Fertigung?.
Digitalisierung und Produktivität in Lateinamerika
Die bessere Nutzung industrieller Daten ist für Lateinamerika besonders relevant.
Die Region ist weiterhin durch geringes Wachstum und begrenzte Produktivitätsfortschritte gekennzeichnet. Die Wirtschaftskommission für Lateinamerika und die Karibik (CEPAL/ECLAC) beschreibt ein moderates Wachstum von etwa 2 % pro Jahr, während die Arbeitsproduktivität über mehrere Jahrzehnte nur langsam zugenommen hat (CEPAL, 2024; CEPAL, 2025).
Auch in der Fertigungsindustrie bestehen Herausforderungen. Nach UNIDO ging ihr Anteil an der regionalen Wirtschaftsleistung von 17,4 % im Jahr 2000 auf 13,2 % im Jahr 2024 zurück. Im Jahr 2024 entfielen etwa 5 % der weltweiten industriellen Bruttowertschöpfung auf Lateinamerika und die Karibik (UNIDO, 2025).
Diese Zahlen unterstreichen die Bedeutung höherer Fertigungseffizienz, besserer Anlagennutzung, der Sicherung technischen Wissens und einer nachhaltigen Technologieeinführung.
Digitale Transformation kann durch bessere Datennutzung, größere Transparenz über die Abläufe und die systematische Erkennung von Verlusten und Abweichungen dazu beitragen. Ihre Wirksamkeit hängt davon ab, ob konkrete Fertigungsprobleme bearbeitet werden.
Die Interamerikanische Entwicklungsbank stellte außerdem fest, dass sich zahlreiche Kleinst-, Klein- und Mittelunternehmen Lateinamerikas und der Karibik auf frühen Stufen digitaler Reife befinden, insbesondere bei Daten und Analytik (BID, 2023).
In Fertigungsbetrieben zeigt sich dies häufig ganz konkret:
- Sensoren sind vorhanden, ihre Daten bleiben jedoch getrennt;
- SPS enthalten Informationen, die nicht historisch gespeichert werden;
- Verbrauchswerte liegen nur als Gesamtwerte vor;
- Stillstandsursachen beruhen auf unvollständigen manuellen Einträgen;
- Qualitätsdaten sind zeitlich nicht mit den Prozessbedingungen verknüpft;
- Auswertungen erfordern das Zusammenführen zahlreicher Tabellen.
Für viele Unternehmen ist eine verlässliche Grundlage betrieblicher Informationen der wichtigste erste Schritt, auf dem spätere Analytik- und Automatisierungsanwendungen aufbauen können.
Digitalisierung beginnt mit einer klaren Fragestellung
Industrieprojekte erzielen die besten Ergebnisse, wenn sie eine konkrete Anforderung bearbeiten.
Ein Unternehmen möchte möglicherweise die Energie für Produktion und Wartebetrieb unterscheiden, den Temperaturverlauf eines Ofens je Charge untersuchen oder nachvollziehen, was vor einem Druckabfall geschah.
Auch der Vergleich mehrerer Anfahrvorgänge, die Erfassung von Stillstandszeiten oder die Zeit innerhalb eines festgelegten Wertebands können relevant sein.
Eine klare Fragestellung ermöglicht es,
- die benötigten Messgrößen auszuwählen;
- eine geeignete Abtast- und Erfassungsfrequenz festzulegen;
- Betriebszustände zu konfigurieren;
- zu erfassende Ereignisse zu definieren;
- aussagekräftige Vergleiche zu bestimmen.
Mit diesem Ansatz kann ein Projekt bei einer einzelnen Anlage und wenigen Signalen beginnen. Nach der Prüfung von Datenqualität und Nutzen lässt sich der Umfang erweitern.
Für lateinamerikanische Betriebe verringert die schrittweise Einführung das Risiko umfangreicher Investitionen in Architekturen, deren praktischer Nutzen noch ungeklärt ist. Gleichzeitig können interne Teams die erforderlichen Fähigkeiten entwickeln und neue Arbeitsweisen nach und nach übernehmen.
Übertragbare Kompetenzen für verschiedene Branchen
Die Architektur von KERN IoP kann in unterschiedlichen industriellen Prozessen eingesetzt werden. Der gemeinsame Ansatz für Datenerfassung und Kontextualisierung bleibt erhalten.
| Branche oder Prozess | Daten, die in Zusammenhang gebracht werden können | Anwendungen |
|---|---|---|
| Thermische Prozesse | Temperatur, Energie, Aufheiz- und Abkühlrampen, Zeit im Sollbereich, Charge und Alarme | Öfen, Trockner, Autoklaven und Wärmebehandlung |
| Pumpen und Wasseraufbereitung | Druck, Durchfluss, Füllstand, Leistung und Pumpenzustand | Pumpstationen, Leitungsnetze und Aufbereitungsanlagen |
| Druckluft und industrielle Versorgung | Leistung, Druck, Last- und Leerlaufbetrieb sowie Betrieb außerhalb der Arbeitszeit | Kompressoren und Versorgungsnetze |
| Chargenprozesse | Rezept, Phasen, Temperatur, Rührbewegung, Zeiten und Verbrauch | Mischer, Reaktoren, Behälter und Rezepturen |
| Industrielle Kältetechnik | Temperaturen, Drücke, Verbrauch, Betriebszustände und Alarme | Kühlräume und Kälteanlagen |
| Stückgut- und diskrete Fertigung | Zyklen, Zustände, Stillstände, Verbrauch und Maschinensignale | Pressen, Zerspanung, Montage und Verpackung |
| Kunststoffverarbeitung | Zyklus, Energie, Werkstoff, Werkzeug, Maschinenparameter und Qualität | Spritzgießen, Extrusion, Blasformen und Nebenprozesse |
In jeder Anwendung behalten die Fachleute des Kunden eine zentrale Rolle. Sie kennen die Betriebsgrenzen, physikalischen Zusammenhänge und anlagenspezifischen Entscheidungen.
KERN IoP stellt die Infrastruktur bereit, damit dieses Wissen mit strukturierten, rückverfolgbaren und verfügbaren Daten unterstützt werden kann.
Technische Erfahrung als verbindendes Element
Die Erweiterung von KERN IoP auf unterschiedliche Industrieprozesse ist eng mit der Tätigkeit von PM Tec Engineering verbunden.
| Erfahrung von PM Tec Engineering | Beitrag zur Entwicklung von KERN IoP |
|---|---|
| Prozessberatung und -optimierung | Identifikation kritischer Messgrößen, Verluste und Verbesserungspotenziale |
| Produktentwicklung und -verbesserung | Verständnis der Zusammenhänge zwischen Konstruktion, Fertigung, Qualität und Kosten |
| Werkzeugentwicklung und -diagnose | Gemeinsame Analyse von Maschine, Werkzeug, Werkstoff und Betrieb |
| Technische Schulung | Verständliche Aufbereitung von Informationen für Ingenieure, Techniker und Bediener |
| Simulation und angewandte Forschung | Hypothesenbildung, Überprüfung von Zusammenhängen und Analyse komplexer Phänomene |
| Technische Betreuung im Betrieb | Kenntnis tatsächlicher Anforderungen an Installation, Betrieb und Instandhaltung |
Die Beratungstätigkeit hat Probleme sichtbar gemacht, die entstehen, wenn Produkt, Werkstoff, Maschine und Betrieb nicht aufeinander abgestimmt sind.
Die Produktentwicklungsberatung zeigt, wie frühe Konstruktionsentscheidungen spätere Fertigung, Qualität und Kosten beeinflussen.
Optimierungsprojekte belegen, dass Verbesserungen durch die Identifikation und Beherrschung kritischer Größen abgesichert werden können.
Schulungen zeigen, dass Technologie dann besonders wertvoll wird, wenn Menschen die Informationen verstehen und daraus Maßnahmen ableiten können.
Angewandte Forschung bietet Methoden, um komplexe Vorgänge zu untersuchen, Hypothesen zu prüfen und eigene technische Lösungen zu entwickeln.
KERN IoP führt diese Erfahrungen in einer Plattform zur Erfassung und Kontextualisierung industrieller Daten zusammen.
Technologische Kompetenz entsteht durch die Entwicklung von Hardware und Software ebenso wie durch die jahrelange Zusammenarbeit mit Ingenieuren, Bedienern, Qualitätsverantwortlichen, Instandhaltungsteams, Konstrukteuren und Unternehmensleitungen an konkreten Prozessproblemen.
Daten für die verantwortlichen Fachkräfte verfügbar machen
Das Ziel dieser Entwicklung ist, zuverlässige Informationen für Ingenieure in Produktion, Instandhaltung, Energie, Qualität und Betriebsführung bereitzustellen.
Das System kann Sensoren, Messgeräte, SPS, digitale Signale und betriebliche Eingaben kombinieren. Die Informationen lassen sich als Zeitreihen anzeigen, Betriebszuständen zuordnen und anhand von Ereignissen strukturieren.
Damit können Anwender
- Trends analysieren;
- Zeiträume, Chargen oder Anfahrvorgänge vergleichen;
- Verbrauchswerte nach Betriebszustand auswerten;
- Ereignisabläufe rekonstruieren;
- Zeiten innerhalb und außerhalb von Grenzwerten ermitteln;
- Daten exportieren;
- eigene Analysen erstellen;
- Daten mit weiteren Werkzeugen verbinden.
Die Plattform liefert die technische Infrastruktur. Die Teams des Kunden übernehmen die Interpretation und bringen ihr spezifisches Prozesswissen ein.
Diese Arbeitsteilung ermöglicht den Einsatz in unterschiedlichen Branchen, ohne für jeden Anwendungsfall eine vollständig individuelle Analysesoftware entwickeln zu müssen.
Ein praxisbezogener Ansatz für digitale Transformation
Produktionsbezogene Digitalisierung braucht eine direkte Verbindung zu den Betriebsbedingungen.
Eine Plattform schafft Wert, wenn sie Fragen beantwortet, deren Klärung bisher stundenlange Suchen, lückenhafte Aufzeichnungen oder allein auf Erinnerung beruhende Erklärungen erforderte.
Die Erfahrung von PM Tec Engineering zeigt, dass die Qualität einer Analyse ebenso stark von der richtigen Definition der Messgrößen, Zustände und Ereignisse abhängt wie von der eingesetzten Technik.
Aus fast 15 Jahren Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen ergibt sich eine wesentliche Erkenntnis:
Mehr Messwerte bedeuten nicht automatisch mehr Verständnis. Entscheidend ist, was gemessen wird und wie die Daten mit dem tatsächlichen Betriebszustand verknüpft werden.
Als Industrie-4.0-Geschäftsbereich von PM Tec Engineering setzt KERN IoP diesen Ansatz in der Praxis um und bietet Sensorik, Datenerfassung und Kontextualisierung für unterschiedliche Industrieprozesse.
Quellen und Literatur
Banco Interamericano de Desarrollo. (2023). Radiografía de la transformación digital en las firmas de América Latina y el Caribe.
Comisión Económica para América Latina y el Caribe. (2024). Estudio Económico de América Latina y el Caribe 2024.
Comisión Económica para América Latina y el Caribe. (2025). Transformación digital productiva: análisis de políticas, estrategias e instrumentos para impulsarla en América Latina.
Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial. (2025). International Yearbook of Industrial Statistics 2025: Latin America and the Caribbean.
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