Vernetzt und digital: Ungeplante Stillstandzeiten minimieren

20. Mai 2019

Enge Margen, Forderungen nach immer kürzeren Lieferzeiten, Währungsrisiken und ein nie da gewesener Wettbewerbsdruck lasten auf der Fertigungsindustrie. Hinzu kommt ein Fachkräftemangel, der zunehmend in Bezug auf weiteres Wachstum zum begrenzenden Faktor wird. Vermutlich fragen Sie sich als Verantwortlicher in der Fertigung spätestens, wenn Ihr Auftraggeber im Rahmen eines Jahresgesprächs wieder eine Reduzierung der Stückpreise fordert, wie Sie es schaffen können, in diesem Spannungsfeld wettbewerbsfähig zu bleiben. Die beste Antwort darauf bietet das Konzept der smarten Produktion. Unter dem Begriff „Industrie 4.0“ stehen heute Technologien zur Verfügung, die durch die Automatisierung und Vernetzung der Maschinen und die dadurch gewonnene Transparenz zu erheblichen Produktivitätssteigerungen beitragen. Die datengetriebene Fertigung versetzt Sie in die Lage, selbst kleinere Losgrößen schneller und günstiger umzusetzen. Zudem können Sie effektivere Prozesse gestalten, und die Wartung und Instandhaltung Ihres Maschinenparks erfolgt vorausschauend unter dem Stichwort „Predictive Maintenance“. Bei der vorausschauenden Wartung melden Maschinen, wann sie eine Inspektion brauchen, und zwar bevor der Ernstfall eintritt. Das minimiert ungeplante Stillstandzeiten und reduziert so auch Produktionsausfälle.

Smarte Produktion – Wenn Maschinen miteinander sprechen

In der smarten Produktion sind die Maschinen, Bearbeitungszentren, Roboter, Wasch- und Messmaschinen vernetzt. Sie tauschen eine Vielzahl an Daten aus, die das Gesamtsystem in die Lage versetzen, selbstständige Entscheidungen zu treffen und sich im Idealfall selbst zu optimieren. Bereits in dem oben skizzierten Use Case, der typisch ist für einen Betrieb im Werkzeug-Formenbau oder auch für einen Teilefertiger, entsteht eine Vielzahl neuer Möglichkeiten. Ob unbemannte Zusatzschichten, automatisierte Nacharbeit oder Load Balancing, also die Verlagerung von Arbeitsinhalten von einer Maschine zur nächsten: Die Vorteile für die Fertigung scheinen unbegrenzt. Bereits die Anbindung aller Maschinen an ein gemeinsames Dashboard sorgt für eine nie da gewesene Transparenz in der Fertigung und hilft, Schwachstellen aufzudecken und zu quantifizieren.

Der Weg zur smarten Produktion ist jedoch genau das: ein Weg eben und keine fertige Out-of-the-Box-Lösung, wie manch ein Berater versprechen mag. Deshalb ist es erfolgsentscheidend, sich eine digitale Agenda zurechtzulegen. Aber mindestens ebenso wichtig ist es, im Rahmen erster digitaler Projekte damit zu beginnen, Daten zu sammeln, und vor allem, diese auszuwerten. Denn was für einen Teilefertiger wichtig ist, kann für einen Werkzeugbauer unter Umständen völlig irrelevant sein.

Auch die Mitarbeiter an den Maschinen gilt es mitzunehmen, wissen sie doch oft schon längst, wo der Schuh drückt, konnten es aufgrund fehlender Daten bisher aber vielleicht nicht darstellen oder gar einer Quelle zuordnen.

Von der Smart Production zur Matrix Production

Vernetzt sind die Maschinen über die Edge mit Cloud-Systemen. Diese ermöglichen eine durchgängige standortübergreifende Anbindung Ihres Equipments und damit eine übergreifende Transparenz, welche beispielsweise umfassende Vergleichsanalysen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil: Sie können weltweit mit einem Smartphone auf Ihre Prozesse zugreifen. So erhalten Sie kritische Meldungen auch dann, wenn Sie nicht vor Ort sind. Für die Maschinenwartung ergeben sich dadurch völlig neue Möglichkeiten, die das Risiko von ungeplanten Maschinenausfällen annähernd auf null reduzieren, da sie den Hersteller frühzeitig in den Prozess einbinden.
Predictive Maintenance ist jedoch nur ein Szenario dieser schönen neuen Welt. Was passiert, wenn Sie alle Maschinen automatisiert und vernetzt haben? Spätestens dann merken Sie, dass es ein Potenzial in der Intralogistik gibt, denn Stillstände entstehen oftmals durch das Nichtvorhandensein von Werkstücken oder Werkzeugen. Diesen Nachschub gilt es mit der Fertigung zu synchronisieren. Mit dem Konzept der Matrix Production zeigt KUKA, wie ein künftiges hochflexibles Fertigungskonzept aussehen kann. Hochflexible Bearbeitungszellen werden durch AGVs autonom mit Werkstücken und den erforderlichen Werkzeugen versorgt. Die Bearbeitungszellen rüsten sich selbst. Das Konzept bringt nicht nur höchste Flexibilität, sondern gleichzeitig Skalierbarkeit mit sich. Und das bei gleichzeitig reduziertem Risiko, denn sollte eine Zelle gewartet werden, so übernehmen Nachbarzellen einfach diese Tätigkeiten. Das reduziert zwar die Ausbringung, aber bringt sie eben nicht zum Erliegen. Entwickelt ursprünglich für den Rohbau, ist dieses Konzept auch auf die Fertigung übertragbar.

KUKA Matrix Production

Mit der Open Industry 4.0 Alliance zu herstellerübergreifenden Lösungen

Aktuell ist bei all den neuen Konzepten und Ideen für mehr Transparenz jedoch zu beobachten, dass sich nach wie vor viele Hersteller von Maschinen schwertun, wenn es um die Weitergabe von Daten geht. Viele versuchen, ihre Kunden an ihr eigenes Cloud-System zu binden. Das führt nicht nur zu einer Vielzahl von Log-ins und Portalen und damit zu einer kaum handelbaren Situation für Ihre Fertigung. Gleichzeitig wirkt sich dieser Trend negativ auf die Sicherheit Ihrer IT-Infrastruktur aus, denn jede Plattform benötigt einen Weg durch Ihre Firewall. Industrie 4.0 lebt jedoch vor allem vom Mitmachen. Aus diesem Grund haben kürzlich zur Hannover Messe namhafte Firmen wie SAP und KUKA die Gründung der „Open Industry 4.0 Alliance“ bekannt gegeben. Ziel der Alliance ist, dass sich die Mitglieder zur Nutzung offener Protokolle wie OPC UA committen und die Sicherheit ihrer IT durch die Reduzierung auf einen gebündelten Kanal durch ihre Firewall dramatisch erhöht wird. Die Mitarbeiter in der Fertigung können sich dann auf die Auswertung und Optimierung der Daten konzentrieren statt auf die Beherrschung vieler miteinander konkurrierender Systeme. Und genauso sieht auch das zukünftige Profil ihrer Mitarbeiter aus: Sie nutzen die zentral zur Verfügung gestellten Daten aus ihrer Fertigung, um diese unterstützt durch eine gewisse Intelligenz ständig zu optimieren.

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