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Vernetzung von Maschinen und Konstruktion

Echtzeitinformation am CAD-Arbeitsplatz

Konstruktionsentscheidungen definieren rund 70 Prozent der Produktkosten. Indem eine umfassende CAD-Analyse die günstigsten Fertigungswege für Bauteile ermittelt und vorgibt, lassen sich Produkt- und Herstellkosten oft deutlich optimieren. Die Echtzeit-Informationen einer IoT-Anwendung auf Werksebene helfen dabei.

Ablauf der Datenoptimierung im technischen Bereich

Bild: Thomas Mücke

Die Vernetzung über eine IoT-Plattform bildet die Basis, um Prozesse mit Data-Analytik, wie oben im Bild optimieren zu können. Echtzeitdaten aus der Fertigung erlauben im Rahmen eines Regelkreislaufes, Rückschlüsse für die Entwicklung zu gewinnen. So können Bauteile konstruktiv so optimiert werden, dass sie Änderungskosten in der Fertigung niedrig halten. Um einen solchen Verbesserungsprozess zu implementieren, müssen Daten aus unterschiedlichen Quellen, von betriebswirtschlichen- und technischen Systemen, aus der Fertigung sowie von Kunden und Lieferanten einbezogen werden. Das so aufgelegte Engineering hilft dabei, die gesamte Prozesskette effizient zu halten und qualitätsrelevante Anforderungen sicherzustellen.

CAD-System gibt den Takt vor

In der Konstruktion wird durch die Bauteilgeometrie definiert, welches Fertigungsverfahren angewendet wird. Additive Verfahren erfordern beispielsweise eine andere Geometrie als Bauteile, die konventionell zerspanend hergestellt werden. Die Bauteilanalyse im CAD-System wird in diesem Umfeld an Bedeutung gewinnen, um dem Konstrukteur aufgrund einer Kostensicht, beziehungsweise Fertigungsauslastung einen Hinweis zur Bauteilmodellierung zu geben. Sobald eine Bauteiluntersuchung mittels Geometrieanalysen und den notwendigen Berechnungen durchgeführt worden ist, können aufgrund der Kalkulationen unter anderem automatisch folgende Informationen aus dem CAD erzeugt werden:

  • Vorkalkulation des Bauteiles je nach Losgröße
  • Arbeitsplan
  • Darstellung von Kostentreibern
  • Ermittlung von Zeitspanvolumen
  • Ermittlung kosten – oder zeitoptimierter Fertigungsverfahren
  • Ermittlung notwendiger Werkzeuge

Das macht deutlich, dass betriebswirtschaftliche Informationen aus dem ERP-System und technische Daten aus dem PLM-System zusammengeführt werden müssen. Durch die fertigungsgerechte Erstellung von 3D-Bauteilen, werden nicht nur Änderungskosten in der Fertigung definiert, sondern auch der Betriebsmitteleinsatz aus Sicht der Planung standardisiert. So lassen sich bei der NC-Programmierung automatisiert Programme für alternative Fertigungsverfahren beziehungsweise Werkzeugmaschinen erstellen. Durch die Rückführung von Daten aus der Fertigung via Data-Analytik lassen sich aktuelle Technologien in der Konstruktion berücksichtigen und somit ein KVP-Prozess auf Basis betriebswirtschaftlicher und prozessrelevanter Kennzahlen etablieren.

Betriebswirtschaftliche Abläufe

Durch die automatisierte Erstellung der Arbeitspläne im CAD-System und einer Übertragung in die ERP-Umgebung können zugleich Angebotskalkulationen erzeugt werden. Dieser automatisierte Prozess reduziert den manuellen Aufwand und verbessert in der Regel die Datenqualität beziehungsweise die Vorkalkulation. Angebote lassen sich in vielen Fällen schneller erstellen.

Fertigungsrelevante Abläufe

Wurden Bauteile in der Konstruktion optimiert erzeugt und bei den NC-Programmen auch alternative Maschinen berücksichtigt, kann die Feinplanung in einer APS/MES-Anwendung die Fertigung auf kurze Durchlaufzeiten auslegen. Zudem führen Analysen von Echtzeitdaten auch oft dazu, dass die Kosten der fertigungsbegleitenden Prozesse wie Werkzeugbereitstellung sinken, da sich anhand der Maschinendaten stets die geeigneten Betriebsmittel zuweisen lassen und Werkzeuge effizient eingesetzt werden. Die Vernetzung unterstützt dabei, Systembrüche durch eine fehlende Assoziativität in der NC-Programmierung zu vermeiden. Zudem können manuelle Eingriffe und personenbezogene Optimierungen automatisiert und standardisiert werden, wie es zum Beispiel in der NC-Programmierung bei der Auswahl eines Bearbeitungswerkzeuges und Definition der zugehörigen Technologiedaten notwendig ist.

Kommunikation über das IoT

Es geht insgesamt darum, durch die Auswertung von Daten aus unterschiedlichen Quellen die Wertschöpfung zu erhöhen. Gerade für die Einbindung von Kunden- und Lieferanteninformationen ist die Peer-to-Peer-Vernetzung oft nicht mehr die beste Wahl. Wird die Kommunikation über eine IoT-Plattform gelenkt, lässt sich etwa die Komplexität der Schnittstellen erheblich reduzieren. Gleichzeitig haben Anwender flexibleren Zugriff auf ihre Systeme. Im Rahmen der Digitalisierung dürften die prozessnahen Systeme im ERP-, PLM- und MES-Umfeld also weiter an Bedeutung gewinnen, welche mittels dem durchgängigen Engineering die Basis für neue Geschäftsmodelle darstellen.

 

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