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Digitale Produktentwicklung

Digitaler Schub für die Fertigung

| Autor/ Redakteur: Dipl. Inf. Stefan Graf / Stefanie Michel

Die digitale Transformation birgt Risiken, aber auch Chancen. Doch viele Industrieunternehmen haben noch immer keine Strategie. Notwendig sind eine Umstrukturierung der Prozesse und eine IT-Plattform, die unterschiedliche Anwendungen sowie Daten und Informationen zentral verwaltet. Die AMB wird Anregungen geben.

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Die neue AMB-Sonderschau „Digital Way“ soll den Messebesuchern Digitalisierung mit echtem Praxisbezug zeigen.
Die neue AMB-Sonderschau „Digital Way“ soll den Messebesuchern Digitalisierung mit echtem Praxisbezug zeigen.
(Bild: Messe AMB)

Die Wirtschaft steht vor den Herausforderungen der Digitalisierung. Diese Transformation birgt Chancen und Risiken. Viele Industrieunternehmen haben noch einen weiten Weg vor sich und noch immer keine klare Strategie. Und das obwohl die Grundlagen hierfür bereits bestehen. Die AMB demonstriert mit ihrer Sonderschau „Digital Way“ und dem angeschlossenen Kongress, wie Industrieunternehmen mithilfe aktueller Informationstechnologie die Potenziale der Digitalisierung heben können.

Verbände und Marktforscher sind sich einig, dass an der Digitalisierung von Unternehmen kein Weg vorbeiführt. „Die Synergie zwischen IT und Software-Industrie sowie dem Maschinen- und Anlagenbau macht die Innovation in der Digitalisierung erst aus. Erst durch die Industrie entstehen für Produzenten und Kunden nutzbringende neue Produkte in der digitalisierten Welt“, betont der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer (VDMA). Er prognostiziert, dass Technologien wie Machine Learning langfristig ein Thema sein werden. „Künstliche Intelligenz in Verbindung mit dem Domainwissen der Branche sichert Unternehmen in Zukunft neue Ansätze und Geschäftsmodelle“, erklärt Rainer Glatz, Geschäftsführer des VDMA Software und Digitalisierung.

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Onlinekurse zu Machine Learning Digitales Weiterbildungsangebot
Das Würzburger Fachmedienunternehmen Vogel Business Media geht gemeinsam mit dem Münchner Start-up „University4Industry“ (U4I) neue Wege der digitalen Weiterbildung. Die Onlinekurse sollen es vor allem kleineren und mittelständischen Industrieunternehmen ermöglichen, „Industrie 4.0“ konkret im eigenen Betrieb anzuwenden.

In einer aktuellen VDMA-Erhebung wurde die Relevanz von Technologien sowie Entwicklungstendenzen bei der Digitalisierung von Produkten und produktbegleitenden Dienstleistungen im Maschinenbau erfragt. Die Ergebnisse zeigen, dass Machine Learning und Big Data einen großen Zuwachs beim Angebot von digitalisierten Produkten und produktbegleitenden Dienstleistungen in den nächsten Jahren aufweisen.

Die zunehmende Digitalisierung der Maschinenbauprodukte und produktbegleitenden Dienstleistungen stellt die Unternehmen nach eigener Aussage jedoch auch vor große Probleme. Personalengpässe in den Softwareentwicklungsabteilungen, der weiter steigende Personalbedarf sowie die Aus- und Weiterbildung werden für immer mehr Unternehmen zur Herausforderung. Bereits heute sehen acht von zehn Studienteilnehmer die Personalverfügbarkeit bei der Entwicklung von Software und Automatisierungstechnik als großes Problem an.

Experten sind sich einig, dass Unternehmen an der digitalen Transformation nicht vorbeikommen und diese auch nicht auf die „lange Bank“ schieben dürfen. In einer Studie prognostiziert beispielsweise Gartner, dass rund ein Viertel der Unternehmen innerhalb eines Jahres ihre Marktposition gefährden könnten, wenn sie nicht in der Lage sind, eine digitale Strategie umzusetzen. Laut einer Umfrage sehen 84 % der Teilnehmer eine digitale Transformation als überlebenswichtig an und nur 6 % sind mit den bislang erreichten Ergebnissen zufrieden. Die Verunsicherung bei Unternehmen ist sprichwörtlich greifbar. Die Digitalisierung ist jedoch nicht nur mit Risiken behaftet, sondern sie bietet auch Chancen.

Produktentwicklung als Basis für digitale Prozesse

Dabei sind digitale Prozesse für Fertigungsunternehmen keine neuen Themen. Schließlich werden in der Produktentwicklung schon seit vielen Jahren CAD/CAM-, Simulations- und PDM/PLM-Software eingesetzt. Die hier entstehenden und verwalteten Daten sind die Basis für digitale Prozesse, die ein abteilungsübergreifendes Arbeiten ermöglichen. Zentrale Systeme für das Product Lifecycle Management (PLM) ermöglichen das Verwalten und Verteilen von Informationen und Daten. Nachgeordnete Schritte wie die Fertigung sind aber noch immer nicht vollständig eingebunden. Insbesondere in der Fertigungsplanung schlummert nach wie vor viel Potenzial für eine effizientere Fertigung mit optimierter Wertschöpfung und kürzeren Time-to-Market-Zyklen auf dem Weg zur Industrie 4.0.

Mit der richtigen Strategie, Software und der Implementierung werden Unternehmen in die Lage versetzt, Produkte mit mehr Effizienz und höherer Qualität sowie zu niedrigeren Gesamtkosten herzustellen.

Digitalisierung der Fertigung bietet großes Potenzial

Die Digitalisierung der Fertigung bietet im Wertschöpfungsprozess ein großes Potenzial. Eine gewichtige Rolle spielt hierbei die Fertigungsplanung. Sie gilt als Nahtstelle zwischen Engineering und Produktion. Doch gerade dieser Bereich bietet großes Wertschöpfungspotenzial. Die Realität sieht bei vielen Fertigungsunternehmen jedoch immer noch so aus, dass an der Fertigungsplanung mehrere Stellen beteiligt sind; dies geschieht oft abteilungsübergreifend. Es wird geplant und fleißig dokumentiert, eine wirkliche Zusammenarbeit ist – mangels Austausch von Informationen – immer noch die Ausnahme. Welcher Planungsstand wo erreicht wurde, welche die aktuellen Dokumente und Versionen hierzu sind, ist meistens nicht gesichert. Eine schlüssige und effiziente Gesamtplanung kommt so nicht zustande.

Um Potenziale zu erschließen, ist eine effektive und nahtlose Zusammenarbeit notwendig. Dazu ist eine konsistente und umfassende Planung notwendig, auf die alle Beteiligten – je nach Berechtigung – Zugriff haben. Eine rollenbasierte Konfiguration liefert jedem genau die Informationen, die er für seine Arbeit benötigt. Dieses gemeinsame Planungsmodell enthält das gesammelte Wissen und alle verfügbaren Informationen unter anderem aus den Bereichen Prozessplanung, Zeitwirtschaft oder Fertigungssimulation.

Von der Produktentwicklung in die Fertigung

Die Basisinformationen hierfür liefert die Produktentwicklung. In 3D-CAD-Systemen und dem damit verbundenen Datenmanagement stehen eine große Menge an Informationen für die Fertigung zur Verfügung. Denn in der Produktentwicklung wurden bereits grundlegende Produkteigenschaften wie Geometrie mit Bemaßung, Struktur und Werkstoffe bis hin zu notwendigen Montageschritten festgelegt. Hier sind auch aktuelle Änderungen, beispielsweise in der Teilestruktur, ersichtlich.

Die Daten aus Autorensystemen sowie komplementäres Wissen gilt es zu verbinden mit der Software für die Fertigungsplanung und -steuerung. Die Basis hierfür sollte eine gemeinsame IT-Plattform legen mit konsistenten Daten und Zugriff aller Beteiligten.

Detailliert planen und visualisieren

Auf dieser zentralen Basis und damit verknüpfter Anwendungen, wie einer Software für die Planung, Simulation und Organisation der Fertigung (Digital Manufacturing Software), sind zu jedem Objekt in der Fertigungsplanung jederzeit 3D-Modelle aus dem CAD-System oder zugehörige Informationen aus dem PLM-System abrufbar. Änderungen, die zwischenzeitlich in der Produktentwicklung umgesetzt werden, fließen so auch in die Fertigungsplanung ein. Alle Fertigungsschritte können so simuliert und Betriebsmittel oder Maschinen und deren Kapazitäten eingeplant werden. In dieser Planungsphase lässt sich dank eines digitalen Modells auch die Arbeitsplatzgestaltung oder Montageschritte detailliert planen und visualisieren – bis hin zu Greifräumen von Arbeitern. Auch der Einsatz von Robotern oder ganzen automatisierten Fertigungslinien können so geplant und simuliert werden. Dabei lassen sich Abläufe auch kinematisch darstellen und so beispielsweise Montageabläufe oder der Materialfluss visualisiert werden. Jederzeit können einzelne Prozesse verändert und optimiert werden bis zur effizienten Taktung der Fertigung. Die unterschiedlichen simulierten Planungsszenarien kann der Anwender vergleichen und die beste Variante oder eine Kombination auswählen.

Die Fertigung im Blick: Abteilungsübergreifend und in Echtzeit

Alle Projektbeteiligten müssen in einer digitalisierten Fertigung abteilungsübergreifend zu jederzeit Zugriff auf den aktuellen Fertigungsstand haben. Diesen Überblick erhalten – je nach Berechtigung – auch alle, die an der laufenden Fertigung beteiligt sind, bis hin zu den Mitarbeitern in der Arbeitsvorbereitung. Fehlende Kapazitäten oder Lieferteile, Maschinenauslastungen, Risiken sowie erreichte Ziele sollten realtime, also in Echtzeit, angezeigt werden. Dies ermöglichen Software für die Fertigungsplanung mit einem Produktionsplanungs- und Steuerungssystem (PPS) und Enterprise Resource Planning (ERP) sowie für die Datenerfassung und Auswertung mit einem Manufacturing Execution System (MES).

Anhand von Simulationsdaten oder später auch Fertigungsdaten können sogar ganze Werke beziehungsweise Standorte miteinander verglichen werden. Dadurch lassen sich Schwachstellen identifizieren und Fertigungen optimieren.

Die Digitalisierung der Prozesse bietet insbesondere Fertigungsunternehmen große Chancen. Durch die Steigerung der Planungseffizienz, Umsetzung globaler Standards und Zusammenarbeit erreichen sie eine deutliche Verkürzung im Time-to-Market. Eine digitale Abbildung der Produktion erleichtert zudem das Sammeln, Bewerten und Wiederverwenden von Erfahrungen („Production Experience“). Und eine steigende Planungskomplexität wird in Zeiten von Industrie 4.0 beherrschbar.

AMB-Sonderschau„Digital Way“ präsentiert Lösungen

Die Sonderschau „Digital Way“ auf der Messe AMB widmet sich der zunehmenden Digitalisierung in der Produktion. Das Konzept besteht zum einen aus einem exklusiven Fachkongress, der in Zusammenarbeit mit dem Fachverband Software und Digitalisierung im VDMA organisiert wird. Zum anderen präsentieren sich in einer Begleitausstellung Hersteller von Softwarelösungen im Bereich digitale Geschäftsmodelle, digitale Produktion, digitale Produktentwicklung, digitaler Service & Kundendienst, Softwareentwicklung sowie Dienstleister und Hersteller von Hardware. Im Rahmen von Showcases können Besucher Anwendungsbeispiele und Best Practices live erleben, die einen Überblick über das Zusammenspiel vernetzter Abläufe in Unternehmen und deren Mehrwert geben.

* Stefan Graf ist freier Fachjournalist in Darmstadt.

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Über den Autor

Dipl. Inf. Stefan Graf

Dipl. Inf. Stefan Graf

Freier Journalist in den Bereichen Soft- und Hardware sowie Dienstleistungen für die Produktentwicklung, Fertigung, Logistik und IT