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Vernetzte Produktion

Software für die Revolution

Noch gibt es keine Standardsoftware, um Industrie 4.0-Konzepte durchgängig umzusetzen. Erhältlich sind jedoch Lösungen, die durch Vernetzung der Produktionsmittel eine effizientere Fertigung ermöglichen.

Bild: Stiwa Automation GmbH

Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 setzt sich zum Ziel, die intelligente Fabrik durch Informatisierung der klassischen Industrien zu forcieren. Derzeit gibt es keine Standardsoftware, mit der sich Industrie 4.0 durchgängig umsetzen lässt. Selbst die für eine globale, unternehmensübergreifende Realisierung unverzichtbaren Normen und Standards sind noch nicht etabliert. Namhafte Anbieter versuchen gerade, ‚De-facto‘-Standards zu etablieren, die Ergebnisse sind abzuwarten. Orientiert man sich an messbaren Zielen wie der ‚Stückkosten-Reduktion‘ oder ‚Fertigung flexibler Produkte‘, lassen sich viele Ansätze in der Produktion durch die Integration von Produkt, Automation und Prozess mit verfügbaren Standardlösungen für die vernetzte Produktion abdecken. Die sogenannte Completely Integrated-Software (CI) der Stiwa Group ist eine dieser Lösungen. Während die Ansätze für Industrie 4.0 das Produktdesign, das logistische Umfeld und weitere Bereiche in die Betrachtung einbeziehen, adressiert die CI-Software die Produktion, um in kurzer Zeit quantifizierbare Resultate zu erzielen.

Komplexität auch als Chance verstehen

Gerade global tätige Unternehmen setzen zunehmend auf die verteilte Produktion von flexiblen Erzeugnissen. Dabei wächst deren Komplexität aufgrund der Mechatronik bereits seit Jahren nicht selten exponentiell an. Um die dafür erforderlichen komplexen Produktionsprozesse erfolgreich zu bewältigen, bedarf es intelligenter Produktionsmittel und -methoden, die flexibel und hochautomatisiert sind, interagieren und insbesondere standortübergreifend vernetzt zum Einsatz kommen. Die intelligente Automation dieser Prozesse wird durch die Integration von Daten- und Produktionstechnik über den gesamten Anlagenlebenszyklus angetrieben. Einerseits betrifft das die Systemtechnik und die Steuerungsebene in der Phase des Anlagenbaus und andererseits den Betrieb und die Optimierung der Anlage. Um die Wertschöpfung dieser Automation zu beeinflussen, ist auch die vertikale Integration – von der Anlagenleitebene über die Produktionsleitebene bis zur Planungs- und Unternehmensleitebene – zu berücksichtigen. Während in der Vergangenheit Produkt und Anlage im Vordergrund standen, rückt mit der CI-Lösung der Prozess in den Fokus. Betrachtet man die Prozessfaktoren und die dafür notwendige Datennutzung im Hinblick auf die Ziele ‚Stückkosten-Reduktion‘ und ‚Fertigung flexibler Produkte‘, lässt sich überprüfen, ob das Industrie 4.0-Projekt tatsächlich zur Wertschöpfung beiträgt.

Anforderungen einer vernetzten Produktion

Schon seit langem setzt CI-Software zahlreiche Anforderungen an eine vernetzte Produktion um, die zu verringerten Stückkosten beitragen sollen und im Umfeld einer Industrie 4.0 ebenfalls oft gefordert werden. Dazu zählen:

  • Kenntnis der Ursachen-Wirkungszusammenhänge
  • Geregelte Produktionsprozesse
  • Koppelung von Vorproduktionen und Endmontage
  • Präzise Bereitstellung von Informationen
  • Symbiotische Mensch-Maschine-Interaktion
  • Reduktion von Rüstverlusten
  • Automatische Anbindung der Werkslogistik
  • Beherrschung von Losgröße 1
  • Maßnahmen für Energieeffizienz und Nachhaltigkeit

Die Kenntnis der Ursachen-Wirkungszusammenhänge bilden die Grundlage zur Beherrschung der Produktionsprozesse. Denn um einzuschätzen, welche Änderungen die ‚besten‘ sind, müssen diese Zusammenhänge bekannt sein. Ist beispielsweise die Ausschussrate zu hoch, bietet es sich an, den Prozess zu adaptieren, das Produkt selbst anzupassen oder auf die Maßhaltigkeit von Zulieferteilen zu setzen. Ohne Informationen zu Ursache-Wirkungszusammenhängen lässt sich die richtige Maßnahme nicht objektiv entscheiden. Diese Kenntnis profitiert meist deutlich von der standortübergreifenden Zusammenführung von Produktdaten in zentralen Systemen. Mit dieser zentralen Datenhaltung lassen sich durch Ad-hoc-Analysen oder Data Mining wertvolle Korrelationen erkennen. Die Wirkung von geregelten Prozessen auf die Stückkosten – speziell über die Teilequalität – wird deutlich, wenn zum Beispiel die Möglichkeiten der Prozessanpassungen untersucht werden. Es besteht die Tendenz, die Prozessgrenzen sehr eng zu halten, um eine möglichst hohe Anzahl an IO-Produkten zu fertigen, was die Stückkosten in die Höhe treibt.

Bei zu weit gefassten Grenzen wirkt sich das unter diesen Bedingungen produzierte Vorprodukt negativ auf die Weiterverarbeitung und somit ebenfalls kostentreibend aus. Kennt man jedoch die Zusammenhänge zwischen Vorprodukten und Endprodukt, weil sowohl die Messwerte als auch die Toleranzen bekannt sind, können die passenden Teile zusammengeführt beziehungsweise der Fertigungsprozess dynamisch auf die Beschaffenheit des Vorprodukts und die Vorprozesse angepasst werden. Die so möglichen größeren Toleranzen können die Rohteilkosten senken. Trotz Öffnung der Toleranzen in den Vorprozessen wird die konstante Qualität der Endprodukte sichergestellt, gleichzeitig sinkt der Überarbeitungsbedarf und der Aufwand für die Fehlersuche. Dazu sind allerdings die – semantisch eindeutigen – Daten zu den Vorprodukten sowohl standortübergreifend als auch weltweit mitzuliefern. Die Prozesse müssen transparent und die Ursache-Wirkungszusammenhänge bekannt sein, um bei Bedarf Korrekturen vorzunehmen. Unter diesen Voraussetzungen ist eine adaptive Fertigung bei gleichzeitig reduzierten Kosten möglich.

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