Fachartikel Industrie 4.0 im Werkzeug- und Formenbau

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Industrie 4.0 im Werkzeug- und Formenbau
Potentiale erkennen und nutzen
Industrielle Revolution
Deutschland ist als „Fabrikausrüster der Welt“ einer der konkurrenzfähigsten Industriestandorte weltweit. Um die Zukunft des Fertigungsstandortes und damit Wettbewerbsfähigkeit, Wohlstand und Beschäftigung zu sichern, steht der Werkzeug- und Formenbau vor einem entscheidenden Umbruch.
Nach Mechanisierung, Elektrifizierung und Infor- matisierung läutet nun das „Internet der Dinge und Dienste“ das Zeitalter „Industrie 4.0“ ein. In der vierten industriellen Revolution werden sich nun Maschinen, Förder- und Lagersysteme, Roboter und Betriebsmittel miteinander vernetzen. Diese tauschen Informationen aus, organisieren und steuern sich situativ selbständig. Menschen, Ma- schinen und System sind nun permanent miteinan- der verbunden und kommunizieren in Echtzeit. Damit ändern sich Abläufe und Arbeitsweisen in der Fertigung und im gesamten Unternehmen fundamental.
Produkte und Prozesse
Produkte sind zu jeder Zeit eindeutig identifizier- und lokalisierbar. Diese besitzen eine komplette Historie, den aktuellen Zustand und die Abläufe zum Zielzustand. Die komplette Wertschöpfungs- kette im Unternehmen, aber auch an den Schnitt- stellen zu Kunden, Partnern und Lieferanten ist miteinander verzahnt.
Eine mobile Kommunikation, intelligente Objekte und Sensorik ermöglichen es, dass auf Ereignisse zukünftig ad-hoc, dezentral und in Echtzeit ent- schieden wird. Somit werden Abläufe im Unter- nehmen transparent und zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität aus. Das ist eine Voraussetzung, um individuelle Kundenwünsche wirtschaftlich und wettbewerbsfähig zu produzieren.
Elektrodenfertigung 4.0
Im nachfolgenden Szenario wird anhand der Elekt- rodenfertigung kurz angerissen, wie Abläufe im Zeitalter von Industrie 4.0 aussehen könnten. Die HSC Fräsmaschine ist gerade mit dem Fräsen der Graphitelektrode fertig. Die Werkzeugmaschine meldet die Fertigstellung an das zentrale Ferti- gungsleitsystem von CERTA. Der EROWA Roboter erhält nun den Auftrag, die Elektrode von der Werkzeugmaschine abzuholen und zum nächsten Prozessschritt, dem Messen der Versatzdaten an der EROWA Messmaschine, zu bringen. Der Robo- ter positioniert die Elektrode im EROWA Spannfut- ter und meldet dem Fertigungsleitsystem zurück, das mit dem Messen begonnen werden kann. Das Fertigungsleitsystem hat das NC-Programm erstellt, überträgt es nun an die Messmaschine und startet den Messvorgang, um die Versatzdaten der Elekt- rode zu ermitteln.
Die Messergebnisse werden protokolliert und an das Fertigungsleitsystem zurückgegeben. Dieses stellt nun fest, dass sich die Daten außerhalb der Toleranz befinden. Das Fertigungsleitsystem ent- scheidet in diesem Fall, dass die Elektrode neu gefertigt werden muss.
Dazu stimmt sich das System mit der PPS- Anwendung ab, um den nächstmöglichen Zeitpunkt für die erneute Fertigung zu definieren. Da die Neufertigung der Elektrode eine Terminverschie- bung des kompletten Auftrages zur Folge hat, wird das CRM-System beauftragt, den Kunden entspre- chend zu informieren. Des Weiteren findet eine Prüfung statt, ob sich im Lager noch ausreichend Graphitrohlinge in den notwendigen Abmaßen befinden.
Der beauftragte Roboter bringt die Elektrode zum Montageplatz und montiert den Rohling in den Elektrodenhalter. Aufgrund der Wartezeit bringt der Roboter die Elektrode ins Magazin. Zum defi- nierten Termin holt der Roboter die Elektrode aus dem Magazin und transportiert diese zur Werk- zeugmaschine. Die Werkzeugmaschine erhält er- neut das NC-Programm automatisch vom Ferti- gungsleitsystem zur Verfügung gestellt. Nach der erfolgreichen Fertigung, dem Transport zur Mess- maschine und dem anschließenden Messen sind nun alle IST-Daten innerhalb der seitens der Kon- struktion festgelegten Toleranzen. Das Messpro- gramm meldet die Fertigstellung des Prozessschrit- tes inklusive dem Senden der Messdaten an das Fertigungsleitsystem. Die Elektrode wird nun vom Roboter abgeholt, zum Magazin transportiert und wartet auf den nächsten Prozessschritt, das Erodie- ren.
Ausblick
Das gerade beschriebene Szenario wirkt unter Umständen futuristisch. Aber es soll den Weg auf- zeigen, in welche Richtung Industrie 4.0 gehen kann. Teilweise sind solche Szenarien heute bereits Realität. Industrie 4.0 ist aber kein Thema, das man per Knopfdruck einschalten kann. Vielmehr ist es eine Aneinanderreihung vieler kleiner, evolutionä- rer Schritte. Die Ergebnisse, die wir in zehn bis zwanzig Jahren, verglichen mit dem aktuellen Stand heute, sehen werden, werden aber revoluti- onär sein. Viele Werkzeug- und Formenbauer ha- ben heute bereits in ein zentrales Fertigungsleitsys- tem und in Roboter zur Automatisierung investiert. Andere Unternehmen haben diesen Schritt noch nicht vollzogen und müssen hier nachziehen. Es muss aber auch ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass Industrie 4.0 sich nicht nur auf die Fertigung bezieht. Die digitale Transformation betrifft Prozesse und IT-Systeme im gesamten Unternehmen. Von daher ist es eine strategische Aufgabe der Geschäftsführung, aus der richtigen Zukunftsstrategie die entsprechenden Maßnahmen abzuleiten.
Potential
Industrie 4.0 bietet dem Werkzeug- und Formen- bau große Chancen, Prozesse weiter zu automati- sieren um auf individuelle Wünsche noch flexibler reagieren zu können. Mit der Umsetzung von In- dustrie 4.0 wird sich die Produktivität nachhaltig verbessern und damit die Profitabilität spürbar erhöhen. Der Branchenverband BITKOM spricht von möglichen Produktivitätszuwächsen von bis zu 30%. Wie bei jeder der vorherigen Revolutionen wird es Vorbehalte geben. Zu jeder Zeit gab es Bedenken, dass Mitarbeiter nicht mehr benötigt werden, was sich aber als Trugschluss herausge- stellt hat. Sicher ist, dass die Mitarbeiter von teil- weise monotonen, körperlich anstrengenden Rou- tinetätigkeiten befreit und für kreative und wert- schöpfende Tätigkeiten eingesetzt werden, damit diese Ihre vollen Denk- und assoziativen Fähigkei- ten dem Unternehmen zur Verfügung stellen kön- nen.
Sicher ist aber auch, dass das neue Arbeiten ein neues Denken erfordert – sowohl beim Mitarbeiter als auch beim Management. Selten ist es eine Fra- ge der Technik als vielmehr eine der Kultur. Die Umsetzung der vierten industriellen Revolution ist die Voraussetzung, weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben. Daher ist es nicht die Frage ob ein Unter- nehmen diesen neuen Weg beschreitet, sondern wann und wie.
Über CERTA
CERTA Systems GmbH ist ein mittelständisches Software- und Prozessberatungsunternehmen und eine 100% Tochter der EROWA Gruppe. Mit den Lösungen und Services unterstützt CERTA die Kun- den aus dem Bereich des Werkzeug- und Formen- bau, Werkzeugmaschinen, Roboter und Software- anwendungen zu integrieren und Prozesse zu au- tomatisieren.
www.certa-systems.com
andreas.schulz@certa-systems.com
+49 911 935538-0