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Digitaler Zwilling als Basis

: Pimpel


Die vierte industrielle Revolution gilt aktuell als der Megatrend. Nahezu jede Veranstaltung oder Fachmesse dreht sich um diese Thematik. Smart Factory passiert schleichend, aber unaufhaltsam. Gerade in Hochlohnländern wie Deutschland und Österreich ist es daher, um wettbewerbsfähig zu bleiben, notwendig, sich intensiv mit möglichen Lösungsansätzen auseinanderzusetzen und nicht zu lange am Altbewährten festzuhalten. Autor: Ing. Friedrich Pimpel, Geschäftsführer Pimpel GmbH

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Die Vision der Smart Factory wird schon bald Realität werden. Wenn wir weiterhin im Bereich der Fertigungstechnik international eine Rolle spielen wollen, dürfen wir diesen Trend nicht versäumen. Ing. Friedrich Pimpel, Geschäftsführer Pimpel GmbH

Die Vision der Smart Factory wird schon bald Realität werden. Wenn wir weiterhin...

Smart Factory bezeichnet die Vision einer Produktionsumgebung, in der sich Fertigungsanlagen und Logistiksysteme ohne menschliche Eingriffe weitgehend selbst organisieren. Technische Grundlagen sind cyber-physische Systeme, welche mit Hilfe des Internets miteinander kommunizieren. Teil dieses Zukunftsszenarios ist weiterhin die Kommunikation zwischen Produkt (z. B. Werkstück) und Fertigungsanlage: Das Produkt bringt seine Fertigungsinformationen in maschinell lesbarer Form selbst mit, z. B. auf einem RFID-Chip.* Ziel ist es, Losgrößen gleich 1 automatisiert zu fertigen. Dabei werden der Computer und Big Data den Menschen nicht ersetzen, sondern in der immer größer werdenden Komplexität weitgehend unterstützen. Wie auch bei vielen anderen Systemen wie Navigation, Spurassistent, Bremsassistent etc.

Um den Sprung in die digitale Zukunft gut zu meistern, sind alle gefordert – Wissenschaft, Entwickler und Hersteller wie auch Anwender bis hin zur Politik. Gerade für ein Hochtechnologie- und Industrieland wie Österreich ist Industrie 4.0 eine enorme Chance. Damit wird nicht nur die Wettbewerbsfähigkeit erhöht, sondern auch ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal entwickelt.

Flexibilität als Grundvoraussetzung

Wir bewegen uns ja schon länger in die Richtung, kleinere Losgrößen automatisiert zu fertigen. Oft stößt man jedoch mit den derzeitigen Systemen (Maschinen, IT-Struktur) bald an die Grenzen. Zurzeit findet man in den meisten modernen Unternehmen ein historisch klar strukturiertes IT-Modell (die klassische Automatisierungspyramide): vom ERP über MES in die reale Welt, verbunden mit CAX und QA. Zusätzlich gibt es eventuell noch CRM und eine Werkzeugdatenbank, welche auch mit dem ERP und CAM verbunden wird u.s.w. Die Systeme müssen
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Das Kernelement der Smart Factory werden cyber-physische Systeme bilden, in denen man Daten ablegen kann und die in der Lage sind, frei mit anderen Komponenten zu kommunizieren – offene Standardisierung anstelle von firmengeprägten Einzellösungen mit eigenen Datenbanken. Somit können eigene Apps programmiert und konfiguriert werden.

Das Kernelement der Smart Factory werden cyber-physische Systeme bilden, in...

ständig beim Durchlaufen eines Prozesses Daten in beide Richtungen austauschen. Man kann mit standardisierten Schnittstellen viel abdecken, jedoch wird man dadurch sehr unflexibel. Will man die Produktion effizienter gestalten, scheitert die Umsetzung vorwiegend an der IT. Eine Änderung im Prozessablauf ist oft zu teuer oder gar nicht machbar. Flexibilität in allen Bereichen ist jedoch Grundvoraussetzung für Smart Factory und das obwohl sowohl Abläufe als auch Umfeld im Unternehmen immer komplexer werden.

Die IT-Welt wird sich ändern

Das Kernelement der Smart Factory werden technische Systeme bilden, in denen man Daten ablegen kann und die in der Lage sind, frei mit anderen Komponenten zu kommunizieren – sogenannte cyber-physische Systeme: offene Standardisierung (Open Source) anstelle von firmengeprägten Einzellösungen mit eigenen Datenbanken. Somit können eigene Apps programmiert und konfiguriert werden. Systeme wie ERP oder MES werden nicht mehr existieren. Die gewünschten Funktionalitäten dieser Systeme werden in diversen Apps vorhanden sein. Die Funktionen kann man sich einfach herunterladen oder selbst einwickeln. Es findet somit eine Personifizierung statt. Eine Person in der AV muss nicht mehr in unterschiedlichen Systemen agieren, sondern hat in einer App die für sie notwendigen ERP-, MES-, … Funktionalitäten.

Dieses System geht bis zu den Maschinen und deren Sensorik. Werkzeugdaten werden nur einmal, an einer Stelle eingepflegt und die jeweils notwendigen Daten via App vom Einkauf, Programmierer, Werkzeugvoreinstellung
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CHECKitB4 GIANT LEAP der Firma Pimpel bildet den Brückenschlag von der Theorie in die Realität. Hier wird der gesamte Fertigungsprozess virtuell abgebildet.

CHECKitB4 GIANT LEAP der Firma Pimpel bildet den Brückenschlag von der Theorie...

oder der Maschine abgefragt. Für mich persönlich hat Steve Jobs 4.0 ins Rollen gebracht. Früher hat es für unterschiedliche Nutzer eigene Mobiltelefone gegeben. Jetzt kann dasselbe Smartphone mit diversen Apps konfiguriert werden.

Digitaler Zwilling

Damit Fabriken zu Smart Factories werden, braucht es einen Mix aus innovativer Automatisierungstechnik, Cobots, künstlicher Intelligenz und digitalen Zwillingen. Der digitale Zwilling beispielsweise einer Werkzeugmaschine oder einer Fertigungsanlage entsteht schon in der Entwicklung, dient später der Fertigung als Vorlage und bleibt seinem realen Gegenstück über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg verbunden.

Jedes Produkt – Werkzeugmaschine, Zerspanungswerkzeug, Spannmittel, Messmittel etc. – sollte dem Käufer idealerweise immer im gleichen Dateiformat (hier ist die Wissenschaft gefordert, einen Standard zu definieren) auch in digitaler Ausführung übergeben werden. Speziell Werkzeugmaschinenhersteller sind hier gefragt, um neben der Maschinenkinematik zudem ein lauffähiges Abbild der Steuerung zur Verfügung zu stellen. Denn mit diesen Digital Twins lassen sich sowohl für Maschinenhersteller als auch für Teilefertiger ohne teure Prototypen und langwierige Versuchsketten verschiedenste Szenarien innerhalb kürzester Zeit und auf einfachste Weise durchspielen, Lösungsstrategien entwickeln und verwerfen, Verbesserungsmöglichkeiten ausloten und umsetzen.
Vor allem aber lassen sich Bearbeitungsstragien bereits vor dem eigentlichen physikalischen Zerspanungsvorgang optimieren und somit die Teileherstellung perfektionieren.

Simulieren und damit Optimieren

Genau dieses Simulieren der Prozessabläufe in Echtzeit ist ein essentieller Baustein in einer Smart Factory. Denn nur so kann gewährleistet werden, dass die Planung und Steuerung der Prozesse immer wieder auf Echtzeitdaten zurückgreifen kann.

Schon mehr als zehn Jahre beschäftigt sich die Firma Pimpel intensiv mit dem Thema Virtualisierung. Unsere Produktlinie CHECKitB4 erweitert den klassischen CAM-Prozess, damit prozesssichere Daten an die automatisierte Fertigungszelle geliefert werden. Es beginnt mit CHECKitB4 FIRST STEP bei der Machbarkeitsanalyse (welche Maschine, welche Spannung, welches Werkzeug) bevor noch ein Werkzeugweg erstellt wird. So bekommt man bei der Kostenanalyse schon ein besseres Bild. Es endet mit CHECKitB4 GIANT LEAP – der virtuellen Maschine. Hier wird der gesamte Fertigungsprozess virtuell, basierend auf dem NC-Kernel, abgebildet. CHECKitB4 ist somit die Schnittstelle von der virtuellen Welt in die reale. In der realen Welt fallen die Späne, in der virtuellen die Entscheidung.

*Quelle: Wikipedia

Die Vision der Smart Factory wird schon bald Realität werden. Wenn wir weiterhin im Bereich der Fertigungstechnik international eine Rolle spielen wollen, dürfen wir diesen Trend nicht versäumen. Ing. Friedrich Pimpel, Geschäftsführer Pimpel GmbH
Das Kernelement der Smart Factory werden cyber-physische Systeme bilden, in denen man Daten ablegen kann und die in der Lage sind, frei mit anderen Komponenten zu kommunizieren – offene Standardisierung anstelle von firmengeprägten Einzellösungen mit eigenen Datenbanken. Somit können eigene Apps programmiert und konfiguriert werden.
CHECKitB4 GIANT LEAP der Firma Pimpel bildet den Brückenschlag von der Theorie in die Realität. Hier wird der gesamte Fertigungsprozess virtuell abgebildet.
CHECKitB4 FIRST STEP beantwortet essentielle Fragen, bevor noch ein Werkzeugweg erstellt wird. So können Fehlkalkulationen, Material- und Zeitverluste im Vorfeld vermieden werden.



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