Das Bild zeigt einen Fräser beim Bearbeiten eines Werkstücks

Mit Automatisierung erfolgreich in die Industrie 4.0 Welt starten

Mit Industrie 4.0 werden die Automatisierung von Prozessen und die Integration von Anwendungen immer wichtiger um Echtzeit Entscheidungen zu treffen

Digitalisierung verändert

Mit der fortschreitenden Digitalisierung stehen Werkzeug- und Formenbauer vor gewaltigen Herausforderungen. Werkzeuge und Formen werden immer komplexer, was ein hohes Wissen im CAD/CAM– sowie Fertigungsbereich voraussetzt. Die Innovationszyklen auf der Kundenseite werden immer kürzer und damit steigt der Druck, die Flexibilität zu erhöhen und Durchlaufzeiten weiter zu reduzieren. Eine hohe Qualität und Termintreue wird seitens der Kunden als gegeben vorausgesetzt. Bei der Preisgestaltung befinden sich die Werkzeug- und Formenbauer unter entsprechendem globalem Wettbewerbsdruck. Die zu erzielenden Margen liegen oft im einstelligen Prozentbereich. So sind die Werkzeug- und Formenbauer dazu angehalten, fortlaufend die Kosten zu senken und die Produktivität weiter zu erhöhen, um die Wettbewerbsfähigkeit weiterhin sicherzustellen.

Fortschreitende Automatisierung

Viele der deutschen Werkzeug- und Formenbauer haben in den letzten Jahren die Notwendigkeit erkannt, die Industrialisierung des Werkzeug- und Formenbaus weiter zu automatisieren. So wurden einzelne Werkzeugmaschinen bzw. Technologien wie Fräsen, Erodieren oder Messen mit einem Roboter bestückt, um das Teilehandling wie dem Be- und Entladen der Maschine zu automatisieren. Diese Form der Zellen-Automation hat den Vorteil, beispielsweise das Bestücken auf standardisierten Paletten außerhalb und nicht in der Maschine zu erledigen. Damit wurde eine höhere Auslastung der Maschine entsprechend möglich. Einige Werkzeug- und Formenbauer haben komplette Arbeitsabläufe über mehrere Maschinen bzw. hinweg in einer Linien-Automation mit einem Roboter optimiert.

Erfolgsfaktor Anwendungsintegration

Die Fertigung eines Werkzeugs ist ein komplexer Prozess. In diesem werden Aufträge eingeplant, konstruiert, gefertigt und geliefert. Dabei müssen unterschiedliche Anwendungen wie ERP/PPS, CAD/CAM, MES, Menschen und Fertigungstechnologien wie Fräsen, Erodieren, Messen, Schleifen sowie Roboter integriert werden. Für die erfolgreiche Umsetzung sind viele Informationen, vor allem aber viel Wissen über Zusammenhänge und Systemverhalten notwendig.

Unzureichende Flexibilität

Heute sind die Prozesse noch zu starr und unflexibel. Der Kundenauftrag wird erteilt, eingeplant und umgesetzt. Dazu werden beispielsweise in der Fertigung Aufträge vorbereitet, Werkstücke bereitgestellt und Maschinen gerüstet. Im idealen Fall werden die Aufträge wie geplant durchgeführt bzw. abgearbeitet. Ein Blick in Fertigung macht deutlich, wie schwer sich viele Unternehmen tun, wenn sich Prioritäten ändern, beispielsweise dass nur ein Kunde seinen Auftrag auf einen späteren Zeitpunkt verschiebt oder ein anderer Auftrag höher priorisiert und damit früher realisiert werden muss. Dieses sich einfach anhörende Szenario stellt viele Unternehmen vor permanente Herausforderungen.

Herausforderung Echtzeit

Es ist heute oftmals nicht möglich, Aufträge in der Planung „Drag & Drop“ zu verschieben und zu ändern. Das Gesamtsystem ist oft nicht in der Lage, oder nur mit sehr großen Anstrengungen, den flexiblen Kundenanforderungen gerecht zu werden. Ohne Zweifel haben die Unternehmen das Wissen, auf diese Änderungen zu reagieren, allerdings ist der Aufwand dabei viel zu groß. Aber oftmals findet man in vielen Unternehmen noch eine Excel-Tabelle als das zentrale Planungswerkzeug. Somit ist eine flexible Reaktion in Echtzeit oftmals nicht möglich.

Industrie 4.0 verändert

Mit dem Einzug von Industrie 4.0 in die Produktion verändert sich der Fertigungsprozess nun nachhaltig. Maschinen beginnen damit, permanent Zustandsdaten in die Cloud zu kommunizieren. Werkstücke und Werkzeuge steuern den Fertigungsprozess intelligent, autonom und dezentral. Das hört sich zunächst recht trivial an – ist es aber nicht, denn um diese Entscheidungen zu treffen, sind viele Abhängigkeiten zu beachten, gegenüber zu stellen und zu vergleichen, zu bewerten. Um die optimale Entscheidung zu treffen, stehen zukünftig eine Vielzahl von Informationen zur Verfügung. BigData ist in diesem Zusammenhang eine besonders große Herausforderung, denn all diese Daten müssen gesammelt, aggregiert und in einen Zusammenhang gebracht werden.

Fokus Wertschöpfung

Die Veränderungen sind nicht zu unterschätzen und viele Unternehmen tun sich mit den ersten Schritten schwer. Eine allgemein gültige Handlungsempfehlung macht keinen Sinn und muss sicher fallweise für ein Unternehmen oder eine Branche betrachtet werden. Egal in welche Richtung sich ein Unternehmen entwickelt ist eines von großer Bedeutung – der Prozess der Wertschöpfung. Die komplette Wertschöpfungskette muss auf den Kunden ausgerichtet und komplett digitalisiert werden. Entlang der kompletten Wertschöpfungskette müssen zu jeder Zeit, an jedem Ort und auf jedem Gerät alle notwendigen Informationen vorhanden sein. Dazu müssen die relevanten Anwendungen wie u.a. CAD/CAM, ERP/PPS und MES nahtlos integriert sein. Somit wäre eine Basis geschaffen, das Unternehmen in Echtzeit zu steuern.

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Ingenieurversteher
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