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AUFBAU UND OPTIMIERUNG IT-GESTÜTZTER PRODUK TIONSPROZESSE Industrie 4.0 | Internet der Dinge

Der digitale Zwillingin der Produktion

Daten- und Lebenszyklusmodell von MindSphere

Liebe Leser,den Begriff „Industrie 4.0“ kennen wir nun schon einige Jah-re. Bereits im April 2011 wurde über die ersten Ideen einer sogenannten vierten „industriellen Revolution“ berichtet. Aber ist die Industrie-4.0-Thematik in unseren Industrie-betrieben wirklich angekommen? Genau das wollte auch der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) wissen und führte im deutschen verarbeitenden Gewerbe eine Studie durch, die aufzeigen soll, wie es um die digitalen Technologien in der industriellen Produktion bestellt ist. Die Ergebnisse der Erhebung „Modernisierung der Produktion“ analysierte der VDI anschließend gemeinsam mit dem Fraunhofer ISI und der Hochschule Karlsruhe.

Ende Januar wurden nun die Ergebnisse im Rahmen einer Pressekonferenz anlässlich der VDI-Tagung „Industrie 4.0“ vorgestellt. Dabei hat der VDI-Präsident Professor Dr.-Ing. Udo Ungeheuer ein paar interessante Kernaussagen getroffen: Die deutschen Industrieunternehmen – insbe-sondere kleine und mittlere – digitalisieren ihre Produktion zu zögerlich. Und Industrieunternehmen müssen mehr und schneller in die Digitalisierung investieren, um sich für den Wettbewerb fit zu halten. Nur so lassen sich auch künftig Produktion und Arbeitsplätze in Deutschland halten.

Die Studie zeigte aber auch, dass die Verbreitung von Softwaresystemen zur Produktionsplanung- und -steu-erung mit 67 Prozent am weitesten fortgeschritten ist. Lösungen für das Product Lifecycle Management (PLM) werden hingegen lediglich von 11 Prozent der Betriebe verwendet. Auch beim Einsatz von mobilen Endgeräten gibt es noch großes Potenzial: Bisher nutzen nämlich erst 19 Prozent der Unternehmen mobile Devices zur Program-mierung und Bedienung ihrer Anlagen und Maschinen. Auch die Vernetzung von Systemen in der eigenen Produk-tion sowie der digitale Austausch von Dispositions daten mit Zulieferern und Kunden wird erst von knapp einem Drittel der Betriebe genutzt. Sie sehen, im Bereich der Digi-talisierungstechnologien gibt es noch viel Potenzial für un-sere Industriebetriebe.

Wir von Digital Manufacturing jedenfalls wollen Sie bei der Digitalisierung Ihrer Produktion unterstützen. In unse-ren Ausgaben liefern wir Ihnen die passenden Informati-onen über digitale Technologien für Produktionsbetriebe und beschreiben in Praxisbeispielen, wie Industriebetriebe Digitalisierungstechnologien bereits erfolgreich einsetzen. Unsere Titelstory auf den Seiten 8 und 9 zeigt beispielswei-se, wie Cloud-basierte Lifecycle-Daten die digitale Fabrik erweitern und so für verkürzte Innovationsprozesse sor-gen können.

Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre!

Rainer Trummer, Chefredakteur

Großes Potenzial bei digitalen Technologien

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I N H A LT

NewsAktuelles aus der Branche 6

Titelstory: Digitale Werte schaffenEine durch die Digitalisierung unterstützte Wertschöpfung beschleunigt die Marktein-führung innovativer Produkte 8

Vorausschauende InstandhaltungMit kontinuierlicher Zustandserfassung lassen sich Probleme in der Produktion früh-zeitig erkennen 10

Mehr als InbetriebnahmeDigitale Anlagenmodelle steigern nicht nur die Effektivität bei der Planung, sondern auch bei Inbetriebnahme und im Betrieb 12

Helfen, kontrollieren, schulen„Der Assistent“ unterstützt in der Handha-bung und Werkerführung 14

Manufacturing Execution SystemsMit Industrie-4.0- und Lean-Gedanken: Schneller reagieren und vorausschauend planen 16

Software für die SequenzfertigungFlexible MES-Software bietet dafür die idealen Voraussetzungen 18

Kosmetik 4.0Hohe Anforderungen an Qualität, Dokumenta-tion, und Rückverfolgbarkeit waren die Treiber der MES-Einführung bei Schwan-Stabilo 22

MES: Die perfekte ZusammenarbeitZur Fertigungsoptimierung setzt Haver & Boecker auf die MES-Lösung Cronetwork 22

Industrie 4.0: Das Gesamtsystem macht‘sEine Kooperation von Leuze und Microsoft zeigt, wie ein Barcodeleser direkt mit der Azure-Cloud kommuniziert 24

Digitalisierung: Einen Schritt weiter Wie sich mit RFID eine digitale, vom Produkt selbst gesteuerte Fertigung aufbauen lässt 26

Digital – Vernetzt – InnovativUnter diesem Motto steht die Logimat, Fachmesse für Distribution, Material- und Informationsfluss, vom 14. bis 16. März 29

ProduktionslogistikNeue technologische Entwicklungen machen die durchgehende Digitalisierung der Produktion unerlässlich. 30

Das Potential der Standard-TemplatesUm die Produktionslogistik flexibel und transparent zu gestalten, hilft ein SAP- Standard-Template 32

Die neue Produktivitäts-Ära Laser-Anlagenbauer Trumpf hat mit Truconnect Lösungen für den Weg zur Industrie 4.0 entwickelt 34

Maschinen für den FormenbauDas deutsche Pharma-Unternehmen Boehringer Ingelheim setzt bei der Mikrofertigung auf Technik von GF 36

System erfolgreich vereinheitlichtA.I.T. Metallbearbeitung hat sich für ein einheitliches Schweißsystem von Panasonic Robot & Welding entschieden 38

Arbeitssicherheit im MetallbauManuelle Arbeiten in Metallbetrieben erfordern ein besonderes Augenmerk – auf was zu achten ist 40

Arbeitssicherheit und Industrie 4.0Wie sich bei Arbeitsverdichtung, demo-grafischem Wandel und Digitalisierung die Arbeitssicherheit aufrecht erhalten lässt 42

Qualität und DigitalisierungWir sprechen mit Michael Burghartz- Widmann von der DGQ über den Wandel in der Qualitätssicherung 44

Vorschau, Impressum 47

Die „Produktionslogistik“ muss sich wandeln, denn der digitale Wandel verändert die Art, wie wir produzieren: IT und Produktion verschmelzen – eine durchgehende Digitalisierung ist daher unerlässlich. Bild: IPO.Plan

MES sind die Enabler der Industrie 4.0 – dabei haben sie eine lange Tra-dition in der Fertigungsoptimierung. Haver & Boecker etwa setzt seine aktuelle Lösung bereits seit 2002 ein und baut das System stetig aus. Bild: Industrie Informatik

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Titelanzeige: Siemens AG

Die digital unterstützte WertschöpfungDie Möglichkeit, Anlagen mit all ihren Einzelkomponen-ten an das industrielle Internet der Dinge anzuschließen, eröffnet riesiges Potenzial, Produktivität und Effizienz zu steigern. Die industrielle Digitalisierung wird durch kür-zere Projektlaufzeiten, kürzere Time to Market, aber auch möglichst große Flexibilität, hohe Anlagenverfügbarkeit und Betriebssicherheit getrieben. Die digital unterstützte Wertschöpfung bietet hierfür Lösungen – beginnend mit der digital geführten und optimierten Entwicklung über

die Simulation im Engineering und die Fertigung der Produktionsanlagen und ihrer Komponenten bis hin zur effizienten Inbetriebnahme von Appli-kationen sowie einer transparenten Betriebsphase für einen statusbasierten, prädiktiven Service. Zentrale Elemente und damit besonders wichtig für den Anwenderprozess sind die Antriebe. Fallen diese aus, steht im Ernstfall die Anlage still. Für den Bau und den Betrieb digital betriebener Produktions-anlagen ist darum ein jederzeit akkurates digitales Abbild dieser Antriebe erfolgsentscheidend. Siemens hat dazu auf der SPS IPC Drives 2016 mit dem „Smart Motor Concept“ ein zukunftsweisendes Vorhaben vorgestellt.

Siemens AG Process Industries and Drives Large Drives Vogelweiherstr. 1-15 D-90441 Nürnberg Tel: 0800/22 55 33 6 E-Mail: contact@siemens.com Internet: www.siemens.de

Redaktionell erwähnte Firmen und InstitutionenA.I.T. Metallbearbeitung [S. 38], Abat [S. 32], Alpina [S. 7], BGHM [S. 40], BMW [S. 32], Boehringer Ingelheim [S. 36], Clarion Events [S. 6], Daimler [S. 32], Deutsche Gesellschaft für Qualität (DGQ) [S. 44], Deutsche Messe [S. 7], DSAG [S. 6], Euroexpo [S. 29], Fröhlich CNC Produktion [S. 26], gbo datacomp [S. 16], Gefasoft [S. 7], GF Machining Solutions [S. 36], Gfos [S. 20], Gfos [S. 7], Haver & Boecker [S. 22], Heitec [S. 12], Industrie Informatik [S. 22], Insys Icom [S. 6], IPO.Plan [S. 30], JLT Mobile Computers [S. 6], Leuze [S. 6], Leuze Electronic [S. 24], Microsoft[S. 24], MPDV Mikrolab [S. 18], Panasonic Robot & Welding [S. 38], Pittler T&S [S. 26], PSI [S. 7], Schwan-Stabilo Cosmetics [S. 20], Siemens [S. 8, 26], Sonotec [S. 10], Trumpf [S. 34], TÜV Rheinland [S. 42], TÜV Süd [S. 6], Ulixes [S. 14], Volkswagen [S. 32].

I N H A LT

Die vernetzte Fertigung verbindet Maschinen, Menschen und Informa-tionen. Der Laser-Anlagenbauer Trumpf bietet dafür Lösungen auf Basis eines Technologie-Portfolios und Beratungsleistungen an. Bild: Trumpf

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N E W S

D S A G - T E C H N O L O G I E T A G E 2 0 1 7

Change ist gleich ChanceDie 15. Technologie-tage der Deutsch-sprachigen SAP-An-wendergruppe e. V. (DSAG) finden am 21. und 22. Febru-ar 2017 im m:con Congress Center Ro-sengarten in Mann-heim statt. Die Veranstal-tung steht unter dem Motto „Change = Chance: Heute ist morgen schon gestern“. Rund 2.000 Teilnehmer wer-den zu Vorträgen, zum Erfah-rungsaustausch und inten-siven Netzwerken erwartet. Die Technologietage bieten laut Veranstalter Entwick-lern, Enterprise-Architekten, Security-Experten, CIOs und CxOs ein Forum, um sich zu orientieren und herauszufin-

den, was bezüglich Digitali-sierung heute schon möglich ist und vor was morgen Re-alität sein wird. „Mit den He-rausforderungen kommen Chancen und damit zahlrei-che Möglichkeiten, unsere Unternehmen aktiv in ein neues Zeitalter zu führen. Seitens SAP benötigen wir Hilfestellungen für den Über-gang in die neue Technolo-giewelt“, erläutert Ralf Peters, DSAG-Vorstand Technologie.

J L T M O B I L E C O M P U T E R S U N D L O G I M A T

Robuste Computer für StablerJLT Mobile Computers, Ent-wickler und Hersteller robuster Computer für anspruchsvolle Einsatzumgebungen, zeigt auf der Logimat 2017 neue robuste Computer, die im Logistik- und Supply-Chain-Sektor für ein Minimum an Ausfallzeit sorgen sollen. Dabei hat das Unter-nehmen zwei auf der Power-touch-PCT-Displaytechnologie

(PTC für Projective Capacitive Touch) Produkte in der Ausstel-lung. Das Erste ist der kompak-te Mobilcomputer Verso+ 10, der mit kompakten Abmes-sungen, flexibler Quicklock-Technik und Performance in Logistikanwendungen punk-tet. Das zweite Gerät ist der Ga-belstapler-Computer JLT1214P. Beide Computer weisen eine

zusätzliche 1,8 Millimeter dicke und chemisch gehärtete Glas-abdeckung über den Displays auf. Kratzer, Abnut-zung oder gar Brüche sollen damit der Ver-gangenheit an-gehören.

Insys Icom ergänzt seine M2M- und IoT-Kommunikationslösungen einen um neue M2M-SIM-Services, die auch im Rahmen der Insys Smart IoT Plattform ein wichtiges Element bilden soll. Die in Zusammenarbeit mit dem Telekommu-nikationsanbieter Tele2 zur Verfügung gestellten SIM-Karten für M2M- und IoT-Anwendungen lassen sich bedarfsori-entiert aktivieren und deaktivieren.

Am 5. und 6. April veranstaltet die TÜV Süd Akademie in München zum ersten Mal eine Tagung zum Thema Stoffrecht und Lieferkettensicherheit. Teilnehmer erhalten Informationen über gesetzli-che Neuerungen, können sich mit Pra-xisreferenten, Branchenkollegen und TÜV-Süd-Experten über die aktuellen Neuigkeiten austauschen und erhalten praktische Hilfestellungen.

Leuze stellt mit der DDLS 500 eine Daten übertragungs-Lichtschranke vor, die per Ferndiagnose weltweit Daten bereitstellt. Dazu verbindet sich das Gerät via optische Datenübertragung mit Ethernet-Netzwerken, wobei eine Bandbreite von 100Mbit/s zu Verfü-gung steht. Unterstützt werden gängi-ge Ethernet-Protokolle bis zu einer Ent-fernung von 200 Metern.

KURZ

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F M B - S Ü D

Die Zahlen der ersten FMB-Süd liegen über PlanKurz vor dem Start der ersten FMB–Süd, die am 15. und 16. Februar 2017 in Augs-burg stattfindet, hat der Veranstalter die erste Zielmarke schon deutlich übertrof-fen. 100 Aussteller sollten – so das Ziel – mindestens teilnehmen, angemeldet haben sich bereits 130 (Stand Ende Ja-nuar). Christian Enßle, Portfolio Manager des Veranstalters Clarion Events Deutsch-land, kommentiert: „Wir sind nicht nur mit der Anzahl der Aussteller mehr als zufrie-den, sondern auch mit dem Spektrum der Produkte und Dienstleistungen, das sie anbieten: Die FMB-Süd wird die gesam-te Zulieferkette im Maschinen- und An-

lagenbau abbilden – von der Metallbear-beitung über die Antriebs-, Elektro- und Steuerungstechnik und die Montage- und Handhabungstechnik bis zu industriena-hen Dienstleistungen. Auch bei der Her-kunft der Unternehmen hat sich ein guter Mix aus einheimischen Ausstellern und Zulieferern aus der Nordhälfte Deutsch-lands ergeben.“ Kooperationspartner der Messe ist der Cluster Mechatronik und Automation, in dem sich 182 Unter-nehmen mit Sitz in Bayern zusammen-geschlossen haben, um ihre Kompeten-zen bei der Entwicklung und Produktion mechatronischer Produkte bestmöglich

auszuschöpfen. Der Cluster hat den Mit-gliedsunternehmen ausdrücklich die Teil-nahme an der Messe empfohlen – sei es als Aussteller oder Besucher. Und die Zeichen stehen gut, dass viele Besucher kommen. Augsburg liegt zentral und ver-kehrsgünstig und allein in der Region sind mehr als 650 produzierende, vorwiegend mittelständische Unternehmen mit über 130.000 Beschäftigten tätig.

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N E W S

A L P I N A U N D G E F A S O F T

Gestärkt in die Industrie-4.0-ÄraAlpina beteiligt sich am MES-Anbieter Gefasoft. Mit der Unterstützung durch den Technologieinvestor wollen die Gründer von Gefasoft – Franz Fuchs, Heinz Rabe und Ortwin Tischler – den Grund-stein für den Aufbau einer wachsenden Firmengruppe rund um das Thema Manu-facturing Execution Systems (MES) im Kontext von Indus-trie 4.0 und fortschreitender Digitalisierung der Produkti-on legen. Das Produkt- und Serviceportfolio soll in die-sem Zusammenhang stetig ausgebaut werden. Zusätz-lich zum geplanten organi-schen Wachstum sind auch Firmenübernahmen vorge-sehen, wie Gefasoft meldet. Die drei Gründer bleiben

dem Unternehmen als Ge-schäftsführer erhalten. Ge-fasoft wurde 1984 gegrün-det und hat sich seitdem zu einem Anbieter von IT-Lösungen für die Effizienz-steigerung von Fertigungs-prozessen entwickelt. Mit der objektorientierten Pro-zessvisualisierung Graphpic und der skalierbaren und Cloud-fähigen MES-Software Legato Sapient bietet das Unternehmen skalierbare Lösungen für verschiedene Branchen. Zu den langjähri-gen Kunden zählen führen-de Automobilhersteller und Automotive-Zulieferer, aber auch Unternehmen aus den Bereichen Chemie, Lebens-mittel sowie erneuerbare Energien.

P S I U N D C E B I T

Innovieren – Produzieren – KonnektierenDas PSI-Tochter-u n t e r n e h m e n PSI Automoti-ve & Industry GmbH zeigt auf der Cebit in Han-nover vom 20. bis 24. März 2017 im Rahmen der Sondershow „Digitalisierung live!“ als Partner der e.GO Mobile AG, ihre Standardlösungen Psi-penta/ERP und MES, die sich bei dem Elektrofahrzeug-hersteller im produktiven Einsatz befinden. Im Vorder-grund der Demonstration steht die durchgehende di-gitale Wertschöpfungskette vom Engineering über die Produktion und Logistik bis zum After Sales Service. Zu-dem ist die PSI-Gesellschaft

F/L/S Fuzzy Logik Systeme GmbH auf der Sondershow „Fertigung“ mit der Prä-sentation ihrer branchen-übergreifenden Optimie-rungssoftware Qualicision vertreten. Das Gesamtsze-nario „Innovieren – Produ-zieren – Konnektieren“ steht für die integrierte Wert-schöpfungskette vom Engi-neering bis zum After-Sales. PSI demonstriert dabei die digitalisierten Produktions-prozesse.

G F O S U N D C E B I T

Humans first in a digital WorldAuch 2017 dreht sich die Cebit in Hannover um den digita-len Wandel und das Thema Industrie 4.0. Um in der heu-tigen, sich schnell wandeln-den, Zeit weiterhin erfolgreich zu sein, müssen Unterneh-men lernen, welche Chancen – aber auch welche großen Herausforderungen – Indust-rie 4.0 mit sich bringt. Klar ist, dass das Thema durch Soft-ware vorangetrieben und erst durch sie ermöglicht wird. Die mit Hilfe von Vernetzung und Software entstehenden An-wendungen, die Unterneh-men befähigen, ihre Prozesse schlanker und damit agiler zu gestalten, beschäftigt auch die Gfos Süd GmbH auf der Cebit. Dort stellt der MES-Anbieter das aktuelle Softwarerelease Gfos 4.8 sowie den Ansatz

„Industrie 4.0 Human“ vor. Die neue Softwareversion unter-stützt Unternehmen entspre-chend ihrer individuellen An-forderungen und Bedürfnisse in den Bereichen Manufactu-ring-Execution-System, Work-force-Management-System - mit Zeiterfassung, Personal-bedarfs- und Personaleinsatz-planung - sowie Zutrittskon-trolle. Industrie 4.0 Human steht dafür, dass die Interessen von Unternehmen und Mitar-beitern so abgestimmt wer-den, dass Mitarbeiter zum Er-folgsgaranten für Industrie 4.0 werden können und zugleich selbst vom Wandel profitieren, statt Opfer der Revolution zu sein. Denn auch im digitalisier-ten Umfeld muss der Mensch wichtigste und entscheidende Instanz bleiben.

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I N S B E S O N D E R E S I E M E N S treibt die umfassende Digitalisierung der Wertschöpfungsketten aktiv voran. Ein Kernelement der Digitalisierungsstra-tegie des Unternehmens ist „MindSphe-re“, ein Cloud-basiertes, offenes „Inter-net-of-Things“-Betriebssystem, das ein nachhaltiges, digitales Lebenszyklusma-nagement ermöglicht. Es bildet auf der digitalen Ebene den Lebenszyklus von Produktionsanlagen und deren Kompo-nenten in Datenstrukturen und Funkti-onalitäten vollständig ab. Im Ergebnis werden Bau und Betrieb der realen Anla-ge von den am digitalen Pendant gewon-nenen Erkenntnissen geleitet.

Das getreue Abbild des AntriebsEin solcher Systemansatz lebt von der Qualität der gehosteten Daten. Die Art der benötigten Daten wandelt sich dabei im Laufe des Lebenszyklus: Für Anforde-rungsdefinition und Angebotserstellung werden andere Informationen benötigt als für Inbetriebsetzung oder eine prädiktive Wartung. Zentrale Elemente sind die ein-gesetzten Antriebe. Fallen diese aus, steht im Ernstfall die komplette Anlage still. Für den Bau und den Betrieb digital betriebe-ner Produktionsanlagen ist darum ein je-derzeit akkurates digitales Abbild dieser Antriebe erfolgsentscheidend.

Siemens hat dazu auf der SPS IPC Dri-ves 2016 mit dem „Smart Motor Concept“ ein Vorhaben vorgestellt: Für alle Phasen des Lebenszyklus – beginnend von der

Anlagenplanung bis hin zu Betrieb und Wartung – wird damit ein aktuelles, digi-tales Abbild des Antriebs und seines Zu-stands vorhanden sein.

Startschuss für die digitale AnlageGenau hier setzt das Konzept des digita-len Zwillings an. Gemeint ist ein digitales Abbild der realen Anlage mit all ihrer Kom-ponenten. Das Abbild wird gleichzeitig mit der Anlage erstellt und erweitert, und zwar idealerweise schon von der ersten Studie an. Zur Entwicklung solcher digitalen Zwil-linge gibt Siemens seinen Kunden mit der Digital Enterprise Suite leistungsstarke Softwaresysteme an die Hand.

Die digitalen Modelle, also auch die der intelligent vernetzten Motoren, kor-respondieren unmittelbar mit dem Anla-genplanungssystem Comos. Es können alternativ auch andere Anlagen- und Pro-zessplanungssysteme genutzt werden, denn die offene Konzeption der digitalen Modelle und der Datenstrukturen lässt dies ohne weiteres zu. Zur Datendefini-tion dient das unternehmens- und bran-chenübergreifend akzeptierte Klassifizie-rungsmodell ecl@ss. Ziel ist, dass künftig alle Daten über die MindSphere zur Ver-fügung gestellt werden können.

Integriertes Engineering Ein unternehmensübergreifend integrier-tes Engineering fördert die Kooperation der an der Anlagenentwicklung beteilig-ten Unternehmen. Dieser Ansatz unter-stützt das Design der Anwenderprozes-se und der dafür vorgesehenen Anlagen. Die Kooperation über die Cloud-Platt-form MindSphere und darauf aufsetzen-de Tools bewirken den unmittelbaren Austausch des notwendigen Wissens und der Arbeitsergebnisse zwischen den Ko-operationspartnern – also zum Beispiel

zwischen Anlagenplanern, Komponen-tenlieferanten und einem Automatisie-rungspartner. Für diese Kooperation stellt Siemens den Partnern alle erforderlichen Modelle und Datenstrukturen der An-triebssysteme zur Verfügung.

Der über herkömmliche Systeme hi-nausgehende Nutzen von MindSphere zeigt sich insbesondere bei allen Motoren und Frequenzumrichtern, die projektspe-zifisch entwickelt oder angepasst werden müssen. Die Cloud-basierte Kooperation und das „Integrated Engineering“ ermög-lichen, dass sich Zwischenergebnisse un-mittelbar abstimmen und von den Part-nern nutzen lassen. Die digitalen Modelle von Motoren und Frequenzumrichtern so-wie der geplanten Anlage erzeugen und bilden eine einheitliche Datenbasis. All dies geschieht zeitparallel und damit zu jedem Zeitpunkt technisch konsistent.

Digitaler Zwilling in der ProduktionDurch das Daten- und Lebenszyklusmo-dell von MindSphere entspricht der digi-tale Zwilling jederzeit dem Entwicklungs-stand der projektierten Antriebssysteme. Er dient der Design- und Fertigungsop-timierung der Motoren, zum Beispiel im Rahmen von Fertigungssimulationen. Da-bei können dem digitalen Zwilling – ohne Systembruch oder zusätzliche Tools – Fer-tigungsinformationen wie Toleranzen, Ist-Werte, Seriennummern, Identcodes und Software-Stände mitgegeben werden. Der digitale Zwilling zum Beispiel eines Motors geht damit parallel zur Entstehung des Motors aus dem „As-designed“-Zustand über in den „As-build“-Zustand.

Auf ähnliche Weise sammeln sich die bei der Vor-Ort-Montage und Inbetrieb-setzung anfallenden Daten zu digitalen Zwillingen mit „As-commissioned“-Sta-tus an. Sie spiegeln den realen Zustand

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Digitale Werte schaffenDie digital unterstützte Wertschöpfung – beginnend mit der digitalen

Entwicklung bis hin zur Fertigung der Produktionsanlagen und ihrer

Komponenten – beschleunigt die Markteinführung innovativer Produkte

und verkürzt Angebots- und Lieferzeiten. Das Ergebnis ist eine verbesser-

te Wettbewerbsposition – wie Siemens dieses Szenario unterstützt.

V O N D R . C H R I S T I A N M U N D O

Datenabbilder industrieller Produktionsanlagen und deren Komponenten in Cloud-basierten Systemen sind die Grundlagen einer marktgerechten, zeit- und kostenoptimalen Produktion. Bilder: Siemens

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der Antriebssysteme, aber auch der an-getriebenen Maschinen sowie weiterer Anlagenkomponenten zu Beginn der Produktionsaufnahme feingranular in der digitalen Welt wider.

Bei intelligent vernetzten Motoren und vielen anderen Komponenten aus dem Siemensportfolio wird die Inbe-triebsetzung zudem durch die applikati-ve Integration der Datenstrukturen und des Siemens-Industry-Online-Supports zusätzlich erleichtert und beschleunigt. Denn dies gewährt unmittelbaren Zu-griff auf sämtliche für die Anlage zu-treffenden Dokumentationen und die Möglichkeit der direkten Interaktion mit Experten – unter Einbindung moderner Kommunikationsmedien.

Digitale Services im BetriebIntelligent vernetzte Motoren unterstüt-zen mit integrierter Sensorik und Schnitt-stellen für die Kommunikation aktiv ihre Einbindung in die Automation, ihre In-betriebsetzung und ihre Anbindung an die IT-Welt digitaler Anlagen. Von der Inbetriebsetzung an versorgen sie ih-ren in MindSphere gehosteten digitalen Zwilling mit Information über ihren rea-len Zustand, über Betriebs- und Umge-bungsbedingungen. In diese Sensorik- und Kommunikationskette lassen sich aber auch Anlagenkomponenten ande-rer Hersteller einbinden.

Die im Verlauf des operativen Betriebs gesammelten Daten spielen unmittelbar mit der auf MindSphere aufsetzenden und interagierenden Applikation Drive Train Analytics zur prädiktiven Instand-haltung und zur Effizienzoptimierung zu-sammen. Der Anwender hält damit ein mächtiges Instrument in den Händen:

Der reale Anlagenzustand ist auf der digi-talen Ebene feingranular ablesbar, digita-le Services interpretieren diesen Zustand automatisch und versorgen das Anlagen-management mit konkreten Vorschlägen zur Verfügbarkeitsoptimierung.

Ungeplante Stillstände vermeidenEin realitäts- und lebenszyklusgerechtes digitales Abbild der Produktionseinrich-tung und ihrer Komponenten ermöglicht einen präzisen Überblick über den Ver-schleiß, den Wartungsbedarf, den Ser-vice-Status und die Restlebensdauer aller Komponenten. Gemeinsam leisten dies der Cloud-Service, intelligent vernetzte Motoren und in die Kommunikationsket-te eingebundene Drittherstellerkompo-nenten in standardisierter, IT-technisch direkt nutzbarer Form. Erhaltungs- und Wartungsmaßnahmen lassen sich damit kostenoptimal planen und gehören künf-tig zur grundlegenden Dienstleistung der digital optimierten Werkschöpfungskette. Mit der Verfügbarkeit und durch die abge-

sicherte Performance steigt die Effizienz der gesamten Anlage, ungeplante Still-stände werden minimiert.

Mit Digitalisierung zur SchlagkraftDie Schlagkraft der Digitalisierung von Anlagen liegt im digitalen Abbild der Pro-dukte, Prozesse und Produktionsanlagen. Im Modell werden Handlungsoptionen durchgespielt und bis zur Entscheidungs-reife optimiert, hier werden Ressourcen effizient gemanagt und das automatisier-te, ressourcenoptimale Abarbeiten von Kunden- und Fertigungsaufträgen vorbe-reitet und angestoßen. Prozessverifikati-on und -optimierung wird mit Hilfe des di-gitalen Zwillings darum heute zum Ansatz für die beste Vorgehensweise sowohl in der diskreten Industrie, der Prozessindus-trie als auch in der Investitionsgüterindus-trie. Planungssicherheit gibt es dabei aber nur, wenn alle Anlagenkomponenten op-timal aufeinander abgestimmt sind.

Mit einem auf MindSphere aufsetzen-den, integrierten Engineering und durch den Einsatz von vernetzten Automatisie-rungs- und Antriebskomponenten wer-den Innovationen rascher umgesetzt und die Time to Market verkürzt. Damit ist der Weg für digital gesteuerte Produktionen und Fertigungen geebnet und die für un-ternehmerischen Erfolg heute so dringend geforderten kurzen Entwicklungszeiten, Flexibilität, hohe Produktivität und Be-triebssicherheit werden geboten. jbi

Dr.-Ing. Christian Mundo ist Head of Digital Office im Bereich Antriebstech-nik der Division Process Industries and Drives bei der Siemens AG in Nürnberg.

Optimierung von Produkten und Prozessen: MindSphere ist ein Cloud-basiertes, offenes „Internet-of-Things“-Betriebssystem, das in digitalen Abbildern den gesamten Lifecycle von Produktionsanlagen und deren Komponenten mitführt. Der Ansatz bringt nicht nur Nutzen bei der Anlagenplanung und Auftrags-abwicklung, sondern auch in der Produktion durch prädiktive Instandhaltung und Optimierungen.

Vorteile der Digitalisierung: Die Erweiterung der digitalen Fabrik um Cloud-basierte Lifecycle-Daten verkürzt Innovationsprozesse und macht Unternehmen flexibler. Gesteigerte Verfüg-barkeit durch das Verhindern ungeplanter Stillstände und besser ins Produktionsgeschehen eingebetteter Instandhaltung reduziert Kosten und verbessert den Ertrag.

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W E R H E U T E bei einer MES-Einführung eine Konzeption durchführt, kommt nicht darum herum, auch über das omniprä-sente Thema Industrie 4.0 zu diskutieren. Ein viel diskutierter Aspekt von Industrie 4.0 ist, alle Informationen der modernen Produktion in einer Art Netzwerk verfüg-bar zu machen. Dieser Aspekt betrifft die Kernkompetenz eines Manufacturing Exe-cution System (MES), die traditionell darin besteht, die vielen, in einer Produktion an-fallenden, Informationen zu sortieren, zu gruppieren, zu kanalisieren und schließ-lich für den Endnutzer aufzubereiten.

Schwan-Stabilo Cosmetics hat sich für das MES von Gfos entschieden. Mit der

Einführung möchte das Unternehmen er-reichen, in einer hochvarianten Serienpro-duktion mit großen Auftragsstückzahlen trotz stark linienorientierter Produktions-struktur QM- oder auch Anlagenereignis-se möglichst exakt einzelnen Produkten zuzuordnen. Zugleich verfolgt das Unter-nehmen typische Ziele, die bei der Einfüh-rung eines MES auf der Agenda stehen, wie die Abschaffung von Insellösungen und mit diesen verbundene Mehrfacher-fassung, den Aufbau eines Online-Moni-torings des Produktionsgeschehens, eine zustandsabhängige Instandhaltung, Fle-xibilität durch papierlose Fertigungssteu-erung, schnelle Reaktion auf Prozessver-

änderungen und eine prospektivische Hinweisgebung bei Planabweichungen.

Thomas Bein, Head of Production (Mol-ded Pencils) und zugleich Projektleiter für die MES-Einführung seitens Schwan-Stabilo Cosmetics, ist neben diesen Zie-len immer wieder wichtig, die Aspekte von Industrie 4.0 im Auge zu behalten: „Auch wenn das Thema Industrie 4.0 ak-tuell in der praktischen Umsetzung noch schwer zu greifen ist, so sollte doch jedes Modul des MES eine spätere Ausrichtung gen Industrie 4.0 ermöglichen.“

Eine vernetzte WeltDurch den hohen Automatisierungsgrad der Produktion bei Schwan Cosmetics und durch den Einsatz modernster Ferti-gungsanlagen, angebunden über OPC, stehen viele Prozessdaten zur Verfügung, die mit der Einführung des MES viel in-tensiver genutzt werden sollen. Durch die Verknüpfung von Prozessdaten mit den, ebenfalls im MES erfassten, Chargenin-formationen und QM-Daten lassen sich viel leichter Zusammenhänge analysieren und so für zukünftige Fertigungsaufträge Prozessverbesserungen ableiten.

Pro Produktionslinie stehen kontinuier-lich bis zu 200 Prozessdaten zur Verfügung. Die Aufgabe ist nun, den Verlauf dieser Prozessdaten einmal online zu überwa-chen und gleichzeitig für spätere Analysen zu archivieren. Die Onlineüberwachung prüft sämtliche Werte ständig gegen die Überschreitung von hinterlegten Warn- und Alarmgrenzen. Das Überschreiten ei-ner Grenze kann dann unmittelbar zu ei-ner Alarmmeldung führen, in deren Folge die verantwortlichen Personen direkt in-formiert werden. So kann dann zum Bei-spiel der Einrichter an der Linie durch ein Signal am BDE-Terminal informiert werden oder auch ein ausgewählter Techniker der Instandhaltungsabteilung per Mail.

Pro Prozesswert werden hierfür stän-dig drei Werte verglichen: der Istwert direkt aus der Maschine, der Sollwert aus den Auftragsdaten und der aktu-elle, durch den Einrichter eingestellte, Maschinenparameter. Natürlich darf der Einrichter auf Basis seines Erfahrungswis-sens von dem hinterlegten Sollwert ab-weichen, um auf aktuelle Entwicklungen zu reagieren, jedoch wird diese Abwei-chung vom MES zumindest dokumen-tiert. Im MES kann nun im Einzelfall ent-schieden werden, welche Abweichungen zwischen diesen drei Werten innerhalb

M A N U FA C T U R I N G E X E C U T I O N S Y S T E M S ( M E S )

Kosmetik 4.0Als weltweit tätiger Private-Label-Produzent für Kosmetikstifte und -pro-

dukte zählt Schwan-Stabilo Cosmetics viele Kosmetikfirmen zu seinem

Kundenstamm. Daraus resultieren hohe Ansprüche an Qualität, Doku-

mentation, Rückverfolgbarkeit und vor allem der ständige Wunsch nach

Prozessverbesserung. Das waren die Treiber, nun ein MES einzuführen.

V O N S T E P H A N B I R K M A N N

In einer hochautomatisierten Umgebung produziert Schwan-Stabilo Cosmetics Produkte in einer vari-anten Serienproduktion. Bilder: Schwan-Stabilo Cosmetics

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M A N U FA C T U R I N G E X E C U T I O N S Y S T E M S ( M E S )

des MES zu einem Alarm führen. Auf die-se Weise sind die Mitarbeiter durch War-nungen und Alarme in der Lage, einzu-greifen, bevor ein Problem eskaliert.

Abweichungen analysierenDie Verknüpfung der archivierten Prozess-daten mit den Daten aus laufenden Quali-tätsprüfungen, kombiniert mit den detail-liert verbuchten Fortschrittsmeldungen ergeben die Möglichkeit, die Ursache von Abweichungen zu analysieren. So können die Werte aller archivierten Prozessdaten mit den Ergebnissen der Prüfungen ver-glichen werden. Das MES unterstützt da-bei nicht nur indem die verschiedenen Datentöpfe kombiniert werden, das MES kann über die gebuchten Fortschrittsmel-dungen aus den Zählern der Maschinen-datenerfassung auch den Zeitraum, wann ein einzelnes Produkt welche Anlage der Linie passiert hat, sehr exakt einschrän-ken und so die Analyse der vielen Daten erheblich vereinfachen. Mit diesem An-satz kann zum Beispiel das Ergebnis einer negativen Farb- oder Applikationsprü-fung auf Basis der archivierten Prozess-daten darauf zurückgeführt werden, dass im Mischprozess der Kosmetikmasse Pro-zesszeiten oder auch Temperaturen au-ßerhalb zulässiger Bereiche oder zumin-dest im Grenzbereich lagen.

Kontinuierliche VerbesserungDie Erkenntnisse der nachgelagerten Analyse fließen in neue Sollwerte oder Warn- und Alarmgrenzen ein. Das Ziel ist natürlich, eine ständige Verbesserung des Produktionsprozesses. Die dafür nö-tige Durchgängigkeit ist gegeben, wenn neue Sollwerte für einen Prozesswert di-rekt in derselben Software dokumentiert werden, die auch die Ergebnisse aus der Betriebs- und Prozessdatenerfassung, so-wie die Ergebnisse aus der QM und In-standhaltung enthält.

Da Schwan-Stabilo Cosmetics auch das Instandhaltungsmodul des MES von Gfos einsetzt, können bei den oben be-schriebenen Analysen auch durchge-führte Instandhaltungsmaßnahmen mit berücksichtigt werden. Gerade in der Prozessindustrie können zyklische oder auch zustandsabhängige Instandsetzun-gen der Anlagen zu Änderungen im Pro-zess führen. Hierbei unterstützt das MES die Arbeit mit Validierungsaufträgen und generiert nach kritischen Instand-haltungsaktivitäten automatisch einen

Validierungsauftrag, der die Funktions-fähigkeit der Anlage innerhalb der ge-wünschten Parameter in einem Testlauf sicherstellt. Liegt für eine Anlage ein of-fener Validierungsauftrag vor, wird dieser vom MES auch am BDE-Terminal dem Be-diener mitgeteilt.

BDE und InstandhaltungZudem sind die Module Betriebsdatener-fassung (BDE) und Instandhaltung über die Mengen- und Zeitmeldungen verknüpft. Jede über die Betriebsdatenerfassung oder Maschinendatenerfassung gemach-te Meldung an einem Arbeitsplatz wird automatisch im Hintergrund auf dieses In-standhaltungsobjekt kontiert. So kann die vorhandene Datenbasis des MES genutzt werden, um eine zustandsabhängige In-standhaltung zu realisieren. Gleichzeitig werden die in der Produktion befindlichen Terminals für die BDE-Buchungen genutzt, um Instandhaltungsaktivitäten an den An-lagen zu dokumentieren. Auch kann der Bediener der Anlage über das BDE-Termi-nal direkt einen Instandhaltungsauftrag generieren, indem er das gerade aufgetre-tene Problem qualifiziert, eine Dringlich-keit und einen möglichen Behebungszeit-punkt definiert.

Dieser Instandhaltungsauftrag wird dann vom MES an die Instandhaltungs-abteilung weitergeleitet, wo er freigege-ben oder einzelnen Personen zugeord-net werden kann. Auch hier ist wieder der Vorteil, dass alle Daten im selben System vorhanden sind. Der Koordinator der Instandhaltung kann direkt den Auf-tragsvorrat der betroffenen Anlage im MES einsehen, die Feinplanung könnte den Instandhaltungsauftrag einplanen und so die folgenden Fertigungsaufträ-ge neu terminieren. Schließlich kann die QM im Nachhinein erkennen, dass es zu dem Zeitpunkt Proble-me mit der Anlage gab.

Just-in-Time advancedDas Kosmetik-Unter-nehmen möchte mit dem neuen MES auch die Just-in-Time An-lieferung von Kompo-nenten an der Linie unterstützen. Dabei überwacht das MES ständig, wann ein Ein-gangsmaterial auf Basis

der aktuellen Fortschrittsbuchungen ver-mutlich verbraucht sein wird und fordert rechtzeitig über eine SAP-Funktion neues Material an. In diesem speziellen Fall wird für den Transport des Materials auch noch ein besonderer Warenträger genutzt, der ebenfalls im MES verwaltet wird.

Das MES prüft also vor einer Materialan-forderung an SAP, welcher Warenträger gerade verfügbar ist, die Eigenschaften für diesen Transport erfüllt und meldet diesen dann mit dem benötigten Material und Zeitpunkt an SAP. Nach der Bereitstellung des Materials auf dem Warenträger wird dann der Einsatz ebenfalls im MES gebucht und so eine Rückverfolgbarkeit ermög-licht. Nach der Verwendung des Materials koordiniert das MES auch die Reinigung, Prüfung und die eventuell nötige Instand-haltung des Warenträgers, bevor dieser wieder zum Transport des Eingangsmate-rials herangezogen werden kann. jbi

Stephan Birkmann ist Kundenberater Manufacturing Execution Systems bei Gfos.

Die Qualität beim Kunden muss passen – bei der Rückverfolgbarkeit und kontinuierlichen Optimie-rung der Fertigung hilft das neue MES.

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W E N N E I N vergleichsweise kleines Un-ternehmen einen Großauftrag der Nutz-fahrzeugindustrie über die Fertigung von jährlich 300.000 Radnaben gewinnt, dann hat es offensichtlich alles richtig gemacht. Der Kürnbacher Firma Fröhlich CNC Produktion GmbH gelang dies: Das gemeinsam mit dem Maschinenherstel-ler Pittler T&S GmbH ausgearbeitete und letztlich von diesem auch realisierte digi-tale Fertigungskonzept überzeugte den Auftraggeber.

Die Herstellung vieler Kfz-Komponen-ten wird heute an Zulieferer delegiert. Dieses Outsourcing ist für die europä-ische Kfz-Industrie ein wichtiges Mit-tel, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Dabei ordern die Fahrzeughersteller die einzelnen Liefe-rungen in aller Regel zu einem kurzfris-tig auf die aktuelle Fahrzeugproduktion

abgestimmten Termin. So reduziert die Kfz-Industrie ihre Lager- und Logistikkos-ten sowie das in Lagerbeständen gebun-dene Kapital. Zum Wahren der Prozesssi-cherheit im Kraftfahrzeugbau wird von den Zulieferern maximale Termintreue und eine hundertprozentig gesicherte Qualität verlangt.

Digital gesteuerte Prozesse und durchgängige Systemtechnik „Diesem hohen Qualitäts-, Performance- und Kostendruck können Fertigungsun-ternehmen mit einer digital gesteuerten Fertigung wirksam begegnen“, so die Er-fahrung von Dr. Markus Vos, Geschäfts-führer von Pittler T&S. Der in Dietzenbach beheimatete Werkzeugmaschinenher-steller rüstet viele Fertigungsunterneh-men der Kfz- sowie Luft- und Raumfahrt-Branche mit Vertikal-Drehmaschinen,

Wälzschälmaschinen und Drehbearbei-tungszentren aus – bis hin zu kompletten Fertigungslösungen.

Dabei kann der Maschinenhersteller im Bedarfsfall auf die Maschinen, Kom-ponenten und das Know-how der DVS Technology Group zurückgreifen, zu der das Unternehmen gehört – und auf das Know-how des Automatisierungspart-ners. Der Maschinenhersteller nutzt beim Umsetzen seiner digitalen Fertigungs-konzepte die Offenheit und Durchgän-gigkeit des Siemens-Automatisierungs-portfolios mit Sinumerik-Steuerungen, Sinamics-Antriebe, Simotics-Motoren und Peripherie. Werkzeugmaschinen-hersteller finden hier ein breit angeleg-tes Portfolio aufeinander abgestimmter Komponenten vor, mit denen sich schlan-ke Systemlösungen effizient und über-sichtlich realisieren lassen. Das betrifft

Per RFID einen Schritt zur digitalen FertigungGroße Flexibilität und maximale Zuverlässigkeit in Qualität und Termintreue – das sind Kernforderungen

an Outsourcing-Partner der Kfz-Industrie. Mit cleveren, digitalen Fertigungskonzepten können dies auch

Unternehmen leisten, die noch nicht zu den „Big Playern“ der Branche zählen. Mit RFID-Technik zum Beispiel

lässt sich auf einfache Weise eine digitale, vom Produkt selbst gesteuerte Fertigung aufbauen.

V O N H E L M U T W Ü S T E N H Ö F E R

DSAG-TECHNOLOGIETAGE 201721. – 22. Februar 2017 m:con Congress Center Rosengarten Mannheim

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Flexible, digitale Fertigung: Bei Fröhlich entstehen jährlich bis zu 300.000 Lkw-Radnaben. Nach Bedarf werden auf Abruf 16 verschiedene Typen des Lkw-Herstellers in freier Folge gefertigt. Die Fertigungssteuerung erfolgt per RFID. Beide Bilder: Fröhlich CNC Produktion

Der Teiletransport bei Fröhlich wird von fahrerlosen Transportsystemen übernommen. Jede Palette verfügt über einen RFID-Transponder, über den die Maschine die enthaltenen Radnabentypen erkennt und das Be-arbeitungsprogramm lädt sowie den Handlingroboter instruiert.

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insbesondere das durchgängige Daten-Handling, dem in digitalen Fertigungen eine zentrale Rolle zukommt: Innerhalb des Siemens-Automatisierungsportfolios ist eine einheitliche durchgängige Sys-temkommunikation schon von Haus aus Standard – von der Feld- bis in die IT-Ebe-ne und auch maschinenübergreifend. So können Leitstände und Einzelstationen Informationen zu Fertigungsaufträgen, zur Teileverfolgung und Qualitätsdaten effizient und transparent austauschen.

Die durchgängige Systemtechnik ist für Pittler T&S ein grundlegender Bau-stein bei der Realisierung digitaler Fer-tigungskonzepte, und die Offenheit des CNC-Systems Sinumerik beim Daten-Handling und der PLC-Funktionalität er-möglichen einen einfache und geradlini-ge Umsetzung dieser Konzepte.

Musterbeispiel RadnabenfertigungGenau so ein Projekt ist der Neubau der digital gesteuerten Radnabenfertigung für die Firma Fröhlich CNC Produktion. Pittler  T&S übernahm die Planung der gesamten Fertigung, lieferte die Ferti-gungszentren und war letztlich für den gesamten Prozess verantwortlich – bis hin zu den Teileprogrammen für die ins-gesamt 16 verschiedenen Radnaben-typen des Großauftrags.

Die Bearbeitung der Guss-Rohlinge umfasst im Wesentlichen die Prozess-schritte Drehen, Bohren und Feinstdre-hen, zum Beispiel der Lagersitze. Kern der Fertigung sind 16 Sinumerik-gesteu-

erte Vertikaldrehzentren der PV3-Rei-he von Pittler T&S. Sie sind paarweise angeordnet, das heißt, die innen- be-ziehungsweise außenliegende Radna-benseite bearbeitet je eines von zwei gegenüberliegenden, symmetrisch auf-gebauten Drehzentren. Ein per Profi-net in die Ablaufsteuerung eingebun-dener Knickarmroboter zwischen den beiden Maschinen übernimmt das Be- und Entladen, ebenso das Wenden der Werkstücke bei der Weitergabe an die gegenüberliegende Fertigungsstation. Dies führt zu minimierten Nebenzeiten beim Laden und Rüsten. Die Bearbei-tungszentren sind mit vier Achsen aus-gestattet, was die Taktzeit pro Radnabe – verglichen mit einer Zwei-Achsbear-beitung – erheblich verkürzt sowie die benötigte Anzahl an Maschinen gleich um vier Einheiten reduziert.

Werkstückidentifikation per RFID Der Transport der Werkstücke erfolgt auf speziell entwickelten Aluminium-Palet-ten im klassischen Euro-Format. Dabei ist jede Radnabe einem von sechs mul-denförmigen Palettenplätzen fest zuge-ordnet: Hier liegt der Rohling und hier kommt das Werkstück auch wieder hin-ein – bis zur fertig geprüften, gewasche-nen und laserbeschrifteten Radnabe.

Ein an jeder Palette geschützt ange-brachter RFID-Transponder des Typs Simatic D426 mit 2.000 Byte Anwen-derspeicher enthält alle für die Ferti-gungssteuerung benötigten Informati-

onen. Die Daten auf dem Transponder identifizieren jede Palette, jede Mulde und jedes Werkstück eindeutig über die gesamte Fertigung hinweg. Anhand dieser Daten können die Fertigungs-stationen, zum Beispiel zu jedem Palet-tenplatz, den Typ und die Identifikations-nummer der Radnabe feststellen, die aus dem Rohling entstehen soll.

Entscheidende Rolle in der FertigungDamit haben diese RFID-Transponder eine Schlüsselrolle in der Fertigung bei Fröhlich: Die Fertigungsstation aktiviert anhand der auf dem Transponder mit-wandernden Daten das für den jeweili-gen Randnabentyp benötigte Teilepro-gramm – beziehungsweise ruft es vom

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Die herstellerseitige Integration der Siemens- RFID-Systeme in Simatic-, Sinumerik und Simotion-Applikationen und in die entsprechenden Enginee-ringtools vereinfacht und beschleunigt das Umsetzen digitaler Fertigungskonzepte. Bild: Siemens

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Leitrechner ab, wenn es nicht bereits auf der Sinumerik-CNC bereitliegt. Der Roboter bekommt anhand der ausgele-senen Daten die Information, wie und mit welcher Orientierung er die Guss-Rohlin-ge greifen und mit welchem Drehwinkel er sie in die Drehzentren einlegen muss. Die aktuelle Lage des Werkstücks wird da-bei von einem Kamerasystem erfasst und mit Hilfe des Roboters so korrigiert, dass beispielsweise die Bohrungen an den richtigen Positionen gesetzt werden.

Nach jedem Fertigungsschritt wird der Bearbeitungsstand auf dem Transponder vermerkt – die von Fröhlich eingesetzten RFID-Reader des Typs Simatic RF260R mit integrierter Antenne beherrschen stan-dardmäßig auch den Schreibzugriff. Um-

fangreichere Daten zur Qualitätssiche-rung und für die Teileverfolgung ordnet die CNC anhand der Transponder-Daten dem individuellen Werkstück zu und überträgt sie zum Leitrechner.

Damit kann jede Fertigungsstation ver-schiedene Radnabentypen in freier Folge fertigen, ohne dass dazu ein Bediener-eingriff nötig ist. Die notwendigen Be-arbeitungsschritte löst das am Bearbei-tungszentrum eintreffende Bauteil selbst aus – genauer: die das Bauteil repräsen-tierenden Daten auf dem mit dem Pro-dukt mitwandernden RFID-Transponder.

Wie die Bearbeitungszentren sind auch die anderen Stationen der Radnaben-fertigung mit dem schreib-/lesefähigen Simatic-RFID-Reader RF260R ausgestat-tet, zum Beispiel der Palettenrüstplatz, aber auch die Wasch- und Messstraße, auf der jede einzelne Radnabe auf das Einhalten der zulässigen Toleranzen kon-trolliert wird. Anschließend überträgt ein Laser-Beschrifter ausgewählte Informati-onen vom RFID-Transponder als Matrix-code auf die Radnabe. In der Verpa-ckungsstation wird dann anhand der auf den RFID-Transpondern gespeicherten Daten der Warenbegleitschein zusam-mengestellt und gedruckt, wobei weite-re – für den Versand der Werkstücke be-nötigte – Informationen vom Leitrechner abgefragt und automatisch in den Liefer-unterlagen ergänzt werden.

Geringe Anforderungen an die Fertigungslogistik Dieses konsequente Nutzen der RFID-Technik ermöglichte mit vergleichsweise einfachen technischen Mitteln den Auf-bau einer vom Produkt selbst gesteuer-ten digitalen Fertigung, die zudem nur minimale Anforderungen an die Ferti-gungslogistik stellt. Beispielsweise ist es nicht notwendig, eine bestimmte Rei-henfolge der Paletten einzuhalten, auch besteht keine strenge Bindung eines Fer-tigungsauftrags an eine bestimmte Bear-beitungsstation.

„Im Prinzip würde es genügen, die Paletten mit Hubwagen zu einer freien Bearbeitungsstation zu transportieren und von dort zur Waschstraße und zur Verpackungsstation zu bringen“, veran-schaulicht Dr. Markus Vos. „Alles andere läuft dann je nach Werkstück automa-tisch ab.“ In der für die Firma Fröhlich CNC Produktion konzipierten Fertigung wurde auch der Transport der Paletten

komplett automatisiert, und zwar mit fahrerlosen Transportsystemen.

Anhand der auf den RFID-Transpon-dern gespeicherten Daten werden die fahrerlosen Transportsysteme vom Leit-rechner koordiniert. Er überblickt die Ausnutzung und Belegung der Ferti-gungsstationen und dirigiert die Pa-letten je nach Bearbeitungsstatus zum nächsten freien Bearbeitungszentrum, zur Wasch- und Messstraße oder zur Ver-packungsstation. Dies ermöglicht unbe-diente Nachtschichten, dafür hat man Pufferlager vorgesehen. Sie nehmen sowohl die für die Nachtschicht vorbe-stückten Paletten auf, als auch die Palet-ten mit den Radnaben, die während der Nachtschicht fertiggestellt wurden. Auch hier wählte man eine einfache, prozess-sichere Lösung: Die Pufferlager sind als Rollenstrecken aufgebaut – mit leichtem Gefälle in Richtung Entnahmeseite.

Redundanz sichert VerfügbarkeitDie einfache und effiziente Konzeption der komplett digital gesteuerten Rad-nabenfertigung zeigt sich auch im Hal-lenlayout. Alle Peripheriesysteme, zum Beispiel Kühl-, Schmiermittel- und Druck-luftversorgung sowie Späneförderer und ihre Redundanzstationen sind blockwei-se am Rand der Halle platziert. Der Spä-netransport erfolgt in Kanälen unter dem Hallenboden. Die Pittler-Drehbearbei-tungszentren können so vergleichsweise kompakt ausfallen. Dadurch steht ausrei-chend Bewegungsraum für die frei pro-grammierbaren, fahrerlosen Transport-systeme zur Verfügung.

Und: Die Flexibilität in der Fertigung durch die RFID-Technik führt zu einer ge-steigerten Verfügbarkeit. Da die Bear-beitung einer Radnabe nicht an eine be-stimmte Maschine gebunden ist, kann sie der Leitrechner je nach Auslastung und Verfügbarkeit an eine freie Maschine dele-gieren. Lediglich das Fahrtziel des fahrer-losen Transportsystems ändert sich dabei. Der Ausfall einzelner Maschinen führt also nicht zu einer generellen Produktionsstö-rung, sondern reduziert nur vorüberge-hend die Kapazität – zumal dieses Ferti-gungskonzept auch Wartung und Service einzelner Maschinen während der laufen-den Produktion zulässt. r t

Helmut Wüstenhöfer ist SVB (Senior Vertriebs-beauftragter) OEM Vertrieb Werkzeugmaschi-nen bei der Siemens AG.

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Das Fertigungskonzept ermöglicht hohe Produktivi-tät und bietet große Flexibilität durch die Möglich-keit, verschiedene Werkstücktypen in freier Folge zu fertigen. Die Redundanz der Bearbeitungszentren, aller Peripheriesysteme und der Transportsysteme ge-währleistet in Verbindung mit dem RFID-gesteuerten Teilefluss eine sehr hohe Verfügbarkeit. Bild: Pittler T&S

Die Offenheit der Sinumerik-CNC vereinfacht das Umsetzen RFID-gesteuerter Fertigungen. Bild Pittler T&S

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Impressum Herausgeber und Geschäftsführer: Hans-J. Grohmann (hjg@win-verlag.de)

DIGITAL MANUFACTURING im Internet: http://www.digital-manufacturing-magazin.de

So erreichen Sie die Redaktion:Chefredaktion: Rainer Trummer (v.i.S.d.P.), rt@win-verlag.de, Tel.: 0 81 06 / 350-152, Fax: 0 81 06 / 350-190 Redaktion: Jan Bihn (-161, jbi@win-verlag.de), Stefan Girschner (freier Mitarbeiter, sg@win-verlag.de)Mitarbeiter dieser Ausgabe: Andreas Arp, Stephan Birkmann, Tino M. Böhler, Rainer Deisenroth, Dr. Henning Grönzin, Dr. Arnold Herp, Werner Lüth, Michael Möller, Holger Pralle, Dr. Perry Reisewitz, Jan-Michael Schwarz, Kathrin Stocker, Gabriele Urhahn, Ulla Wandzik, Helmut Wüstenhöfer

So erreichen Sie die Anzeigenabteilung:Anzeigenverkaufsleitung: Martina Summer (0 81 06 / 30 61 64, ms@win-verlag.de)Mediaberatung: Jana Maier (0 89 / 62 83 37 77, jm@win-verlag.de)Anzeigendisposition: Chris Kerler (-220; cke@win-verlag.de)

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Erscheinungsweise: sechsmal jährlichEine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichungen kann trotz Prüfung durch die Redaktion vom Heraus geber nicht übernommen werden. Honorierte Artikel gehen in das Verfü-gungsrecht des Verlags über. Mit Übergabe der Manuskripte und Abbildungen an den Verlag erteilt der Verfasser dem Verlag das Exklusivrecht zur Veröffentlichung. Für unverlangt eingeschickte Manuskripte, Fotos und Abbildungen keine Gewähr.

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Im nächsten Heft

Hannover Messe und Industrie 4.0Zur Hannover Messe 2017 (24. bis 28. April) schauen wir auch auf das Thema Industrie 4.0 und nehmen dabei das Messemotto „Creating Value“ ernst. Wir schauen also in unseren Artikeln und im Rahmen einer Expertenumfrage Industrie 4.0 in der Praxis, wie die Industrie 4.0 und die Di-gitalisierung Nutzen bringen können. Denn Nut-zen kann nur bringen, was auch in der betriebli-chen Praxis ankommt.

Special: MES-SystemeManufacturing Execution Systems (MES) wer-den häufig im Kontext von Industrie 4.0 genannt. Fakt ist dabei, dass sich die Feinplanungs-Systeme dazu eignen, Optimierungspotenziale in der Fer-tigung aufzudecken und zu erschließen. Aber wie unser Special zeigt, können die Systeme noch viel mehr – sie bilden eine Datendrehscheibe in der Produktion und damit sind das Bindeglied zu den übergeordneten Systemen. Best-Practices zeigen, wie die MES-Systeme ihren Nutzen entfalten.

Vernetzte Maschinen und AnlagenIn der kommenden Ausgabe wenden wir uns auch dem Thema Vernetzung als Enabler-Technologie für die Digitalisierung zu. Ob Netzwerkkomponen-te, Cloud, vernetzte Maschine oder Vernetzungs-standards wie OPC UA: Ohne die meist unsichtba-ren Datenschaufler geht nichts in der modernen Werkshalle. Wir decken die Trends auf.

Weitere Themen:• Cloud-Lösungen für die Industrie• Additive und hybride Fertigung• IT-Security für Industrie-Anlagen• Industrie-PCs und Mensch-Maschine-Interaktion• Intelligente Logistik im Zeichen der I4.0• Qualitätsmanagement

Aus aktuellem Anlass sind Themenänderungen möglich.

Bild: Deutsche Messe

Bilder: MPDV

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