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Digitalisierung in der Blechbearbeitung

Auf dem richtigen Weg zu Industrie 4.0

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Vor der Einführung von Industrie 4.0 erst Ordnung schaffen

Als erste Maßnahme sollte ein neues Hallenlayout für einen optimalen Prozessfluss sorgen. Haller berichtet: „Sinnvolle Ordnung ist die Grundlage einer künftigen Vernetzung und der erste Schritt in Richtung Smart Factory.“ Die Maschinen wurden U-förmig in der Halle angeordnet. In Zahlen lässt sich die Produktionssteigerung durch das neue Hallenlayout noch nicht ausdrücken, aber die Abläufe sind ruhiger geworden. „Das Hin und Her durch das Suchen von Material und Werkzeug hat spürbar abgenommen“, sagt Stirl. Die Durchgängigkeit der Systeme auszubauen, gehört zu den nächsten Schritten, die vorgezeichnet sind. Zu viel auf einmal erneuern möchte Stirl für sich und seine Mitarbeiter aber nicht: „Schritt für Schritt zur Smart Factory, das ist meine Devise, und der Anfang ist gemacht.“

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Wie ein Schritt-für-Schritt-Vorgehen bei der Digitalisierung aussehen kann, zeigt auch der Hersteller von Pumpen und Förderanlagen Knoll Maschinenbau. Im Jahr 2005 führte das Bad Saulgauer Unternehmen Lean Management in der Fertigung ein. Mit den Prinzipien Sauberkeit und Ordnung war der Grundstein für eine weitere Automatisierung der Fertigung gelegt, wie Trumpf berichtet. Ab 2007 begann Joachim Riebsamen, Abteilungsleiter Rohbau bei Knoll, mit einer neuen Fabrikplanung. Die Blechfertigung sollte vom damaligen Standort mitten auf dem Gelände an den Rand verlegt werden, um Wege zu verkürzen und damit Prozesse zu beschleunigen.

Schnelligkeit trotz Teilevielfalt

Eine Herausforderung bei Knoll ist die Teilevielfalt. „Für unsere Anlagen fertigen wir Bauteile und -gruppen, die aus bis zu sieben unterschiedlichen Materialien bestehen – und das in Stückzahlen zwischen 1 und 20. Die Schnelligkeit, mit der die Materialien immer zur richtigen Zeit an die richtige Maschine gebracht werden, war also für uns ausschlaggebend“, sagt Riebsamen.

Dazu hat Knoll mit Trumpf unter anderem im Lager Vorlagestationen beziehungsweise Schnellwechselstationen entwickelt. Die Fertigungssteuerung erkennt, wenn Material in Kürze bei einer Maschine gebraucht wird. Ist das benötigte Material weit weg von der Anlage eingelagert, nutzt die Steuerung Wartezeiten des Regalbediensystems dazu, dieses Material schon vorab in die Nähe der verarbeitenden Maschine zu bringen. Es lagert das Material buchstäblich vor. Wird es dann benötigt, ist es schnell an der Maschine und reduziert so deren Wartezeit.

Fertigungssteuerung ermöglicht auch mannlose Schichten

Möglich macht solche Vorgänge wieder das Fertigungssteuerungssystem Tru-Tops-Fab-Storage. Damit sind auch mannlose Nacht- und Wochenendschichten möglich. Die Software ist über eine Schnittstelle mit dem übergeordneten Produktionssteuerungs- und Planungssystem (PPS) von Knoll verbunden. Joachim Riebsamen: „Diese Schnittstelle nutzen wir in der Hauptsache für die Materialwirtschaft. Wir arbeiten also noch nicht so vollautomatisiert, dass wir Aufträge direkt vom SAP-System in Tru-Tops Fab schießen. Das ist für uns eher ein langfristiges Thema.“ Denn die Mitarbeiter in der Arbeitsvorbereitung und in der NC-Programmierung achtet Riebsamen für ihre Erfahrung und Routine: „Die haben das gut im Griff und der Aufwand ist vertretbar.“ Insgesamt konnte Knoll nach seiner Schätzung die Produktivität in der Blechfertigung um 20 bis 25 % steigern. „Und jetzt geht's weiter“, kündigt er an.

Ergänzendes zum Thema
Cyberphysisches Rüsten
Unterstützung aus der Forschung

Beim Projekt Cyberrüsten 4.0 hat die Universität Siegen ein Tool entwickelt, das den Maschinenbediener strukturiert durch den Rüstvorgang beim Rotationszugbiegen von Profilen führt. Visualisiert werden die Vorgänge auf der Mixed-Reality-Brille Microsoft Hololens, wie der Siegener Lehrstuhlinhaber Prof. Bernd Engel auf dem 13. Umformtechnischen Kolloquium in Darmstadt erläuterte. Mit der Brille hat der Werker zugleich die Hände frei und wird beim Rüsten nicht behindert. Mittels smarter Biegewerkzeuge ist zugleich eine Rückmeldung an den Bediener möglich.

Bei den Referenzen für Industrie-4.0-Projekte verlassen sich die Maschinenbauer aber nicht alleine auf ihre Kunden. Nachdem Trumpf bereits im vergangenen Jahr eine Demonstrationsfabrik in Chicago eröffnet hat (siehe MM 39/2017), zieht der Pressenhersteller Schuler demnächst nach: Zusammen mit Porsche wollen die Göppinger ein Joint Venture für ein Industrie-4.0-Presswerk errichten. Schuler-Vorstandschef Domenico Iacovelli sagt dazu laut einer Mitteilung: „Porsche und Schuler bringen gemeinsam ein Presswerk zum Einsatz, das in zweifacher Hinsicht neue Maßstäbe setzt – bei der Leistungsfähigkeit in der industriellen Fertigung und bei der digitalen Vernetzung und Auslesbarkeit der Datenströme im gesamten Produktionsprozess.“ Die Weiterentwicklung des Prozess-Know-hows im Bereich der Metallumformung soll unter anderem durch die durchgehende Vernetzung der Produktionsdaten und den Einsatz des maschinellen Lernens erfolgen.

Porsche und Schuler investieren jeweils in zweistelliger Millionenhöhe in das Gemeinschaftsunternehmen. Es entstehen mehr als 100 neue Arbeitsplätze. Der Sitz des neuen Unternehmens steht noch nicht fest. Ziel ist, mit der Wahl des Standortes die CO2-Emissionen deutlich zu reduzieren, indem die Logistikwege für Karosserieteile minimiert werden.

Anlagen detailliert überwachen

„Bereits seit 2016 verfügen Servopressenlinien von Schuler standardmäßig über Sensoren in Stößel und Tisch, welche die Beschleunigung pro Hub messen. Damit haben unsere Kunden schon jetzt die Möglichkeit, den Zustand der Anlagen und die Umformprozesse detailliert zu überwachen“, ergänzt Tobias Schwarz, Leiter Entwicklungskonstruktion bei Schuler, auf Anfrage von MM Maschinenmarkt. Außerdem lässt sich über Sensoren die Vibration in den Motorlagern messen, die wiederum Hinweise auf einen möglichen Verschleiß an kritischen Stellen wie Zahnrädern und Achsen gibt. Auch der Bedarf an Strom, Wasser und Druckluft ist von der Platinenzuführung über Einzelpresse und Tischkissen bis hin zur Platinenabstapelung einzeln ausweisbar.

Diese Elemente werden als Teil des „Smart Press Shop“ auch in dem Presswerk von Porsche und Schuler zum Einsatz kommen, wie Schwarz weiter ausführt. „Hier gehen wir aber noch einen Schritt weiter: Die durchgehende Vernetzung der Produktionsdaten wird uns mithilfe von maschinellem Lernen in die Lage versetzen, im Bereich intelligente Produktionssteuerung und vorausschauende Wartung in eine ganz neue Dimension vorzustoßen“, kündigt er an.

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Stéphane Itasse

Stéphane Itasse

, MM MaschinenMarkt