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Metallbearbeitung

EMO 2017: "So muss Industrie 4.0"

| Autor/ Redakteur: Nikolaus Fecht / Jürgen Schreier

"Connecting systems for intelligent production": Unter diesem Motto will die Werkzeugmaschinen-Messe EMO 2017 in Hannover Hürden auf dem Weg zur digitalen Transformation beiseite räumen. Zu sehen sind unter anderem: praktikable Lösungen für mehr Ergonomie und mehr Produktivität auf dem Shopfloor.

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Digitaler Pionier: Die Gebr. Heller Maschinenfabrik geht Industrie 4.0 bereits seit 2010 in einem separaten Entwicklungsbereich an (im Bild ein Blick in eine vernetzte Produktion bei einem Kunden).
Digitaler Pionier: Die Gebr. Heller Maschinenfabrik geht Industrie 4.0 bereits seit 2010 in einem separaten Entwicklungsbereich an (im Bild ein Blick in eine vernetzte Produktion bei einem Kunden).
( Bild: Heller )

„So muss Industrie 4.0“ - mit diesem Slogan würde vermutlich ein bekannter Elektromarkt werben, könnte man dort I4.0-Lösungen kaufen wie TV-Geräte, Notebooks oder Waschmaschinen. Das Leitmotto der EMO 2017 - "Connecting systems for intelligent production" - klingt da schon um einiges komplexer. Die "Mission" der Messe ist dennoch die gleiche: zeigen, wie Industrie in der Metallbearbeitung funktioniert und - noch wichtiger - was das alles dem Anwender bringt .

Werkzeugmaschinen nach OPC-UA vernetzen

„Die wichtigste Aufgabenstellung für Hersteller und Anwender von Werkzeugmaschinen ergibt sich aus der Digitalisierung“, erklärt EMO-Generalkommissar und VDMA-Präsident Carl Martin Welcker. „Exakt dieses Thema adressiert die diesjährige EMO Hannover.“ Die EMO trägt für Welcker dazu bei, Hürden auf dem Weg zur digitalen Transformation zu nehmen. Für ihn ist Industrie 4.0 mehr als nur eine Technologie, sondern ein "Mindset": eine Denkweise.

EMO-Generalkommissar Carl Martin Welcker: „In Hannover zeigen Firmengruppen, wie sie gemeinsam digitale Plattformen gebildet haben. Dort treten aber auch kleine Unternehmen auf, die demonstrieren, wie sie mit Konzernen kommunizieren.“
EMO-Generalkommissar Carl Martin Welcker: „In Hannover zeigen Firmengruppen, wie sie gemeinsam digitale Plattformen gebildet haben. Dort treten aber auch kleine Unternehmen auf, die demonstrieren, wie sie mit Konzernen kommunizieren.“
( Bild: EMO )

Auch Welckers eigenes Unternehmen, die Alfred H. Schütte GmbH & Co. KG ist natürlich in Sachen Digitalisierung aktiv. Mit dem Thema Industrie 4.0 starteten die Kölner bereits vor über zwei Jahren. Auf einem eigens eingerichteten EMO-Stand demonstriert der Werkzeugmaschinen-Hersteller, wie sich Automaten dank ihrer offenen Schnittstellen nach dem Standard OPC-UA vernetzen lassen.

„Wir führen zum Beispiel vor, wie sich Maschinendaten ins Netz schieben lassen, um sie dann aus der Ferne mittels einer App abzufragen“, erläutert Schütte-Geschäftsführer Welcker. „Das bietet unseren Kunden die Möglichkeit, Zustände zu visualisieren und zu überwachen sowie Betriebsdaten zu analysieren, auf deren Basis sich zum Beispiel Wartungsmaßnahmen einleiten lassen.“

Grob4Pilot - usability meets efficiency

„In Sachen Industrie 4.0 befinden wir uns kontinuierlich in der Weiterentwicklung“ stellt Klaus Eberts, Abteilungsleiter Key Account bei der Grob-Werke GmbH & Co. KG in Mindelheim, fest. „Einen Großteil der Entwicklung übernimmt die interne Industrie 4.0-Abteilung.“ Bereits etablierte Produkte wie Grob4Analyze oder Grob4Pilot dienen zur Produktions- und zur Verfügbarkeitssteigerung. Die nächsten Projekte, die sich mit den Themen Machine Learning, virtuelle Welten sowie Energieeffizienz und Ressourcenschonung beschäftigen sollen, sind laut Eberts bereits in Planung. Grob hat nicht nur für sich, sondern auch für Kunden und weitere Partner eine Software namens Grob-Net4Industry mit zehn einzelnen Modulen entwickelt, die Produktionsanlagen digitalisiert und vernetzt.

Doch nicht nur die Technik, sondern auch die Ergonomie spielt bei Industrie 4.0 eine immer wichtigere Rolle. Grob stellt auf der EMO 2017 dazu das HMI-Bedienkonzept „Grob4Pilot“ (HMI = human machine interface) vor. Eine multifunktionale Bedieneroberfläche sowie die Unterstützung spezifischer Applikationen ermöglichen eine papierlose Produktion sowie eine ergonomische und intuitive Maschinenbedienung.

Markus Frank, Abteilungsleiter Grob-Net4Industry: „Durch revolutionäre Eingabegeräte wird der Maschinenbediener bei Benutzerführung und Steuerung eine neue Ebene wahrnehmen.“
Markus Frank, Abteilungsleiter Grob-Net4Industry: „Durch revolutionäre Eingabegeräte wird der Maschinenbediener bei Benutzerführung und Steuerung eine neue Ebene wahrnehmen.“
( Bild: Grob-Werke )

„Durch revolutionäre Eingabegeräte wird der Maschinenbediener bei Benutzerführung und Steuerung eine neue Ebene wahrnehmen“, weiß Markus Frank, Abteilungsleiter Grob-Net4Industry. „Das neuartige Produkt Grob4Pilot wurde in Kooperationen mit Anwendungstechnikern, Werkern, Designern und Softwareingenieuren gemeinsam entwickelt. Die Entwicklung stand unter dem Motto usability meets efficiency.“

Heller betreibt Abteilung für Trendscouting

Bei der Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH, Nürtingen, hat man bereits 2010 den Industrie 4.0 Zug bestiegen. Der Werkzeugmaschinen-Bauer hat dafür einen separaten Entwicklungsbereich mit dem Namen Development New Business & Technologies etabliert. Den Vorteil einer derartigen Lösung sieht man bei Heller darin, dass eine solche Abteilung neue Technologien unter die Lupe nehmen kann, um daraus zukünftige Geschäftsfelder zu entwickeln.

Im Mittelpunkt steht seit sieben Jahren das gezielte Trendscouting zu den Themen Kohlendioxid- und Verbrauchsreduzierung bei Verbrennungsmotoren, E-Mobilität, Leichtbau und Industrie 4.0. Kernaspekte der Digitalisierung sind ergänzende Maschinenfunktionalitäten, Dienstleistungen on demand und erweiterte Servicemöglichkeiten.

Den Ansatz erklärt Bernd Zapf, Bereichsleiter von Development New Business & Technologies: „Unter dem Dach Heller4Industry bündeln wir alle Aktivitäten, die im Zusammenhang mit Industrie 4.0 und der Digitalisierung der Prozesskette stehen. Ein Ziel in der Zerspanung ist es, die Produktivität weiter zu steigern und damit einen Mehrwert für Kunden zu schaffen. Die Steigerung der overall equipment effectiveness (OEE) – für uns das Produkt aus den Größen Verfügbarkeit, Produktivität und Qualität – gelingt dann, wenn die Maschine in Einklang mit den Randbedingungen steht.“

Heller4Performance soll Prozesse und Leistung steigern

Einen Aspekt von Industrie 4.0 sehen die Nürtinger aber auch in einer Verbesserung der Bedienung: Dazu schuf man eine einfache, bedienerorientierte Benutzeroberfläche, die dem Werker Touch-Funktionen anbietet, die sonst typisch für Smart Phones oder Tablets sind. Ein anderer Industrie-4.0-Baustein ist das Heller Services Interface, das Fertigungs- und Instandhaltungsprozesse transparent macht. Das Modul bildet die Basis für Auswertungen und Statistiken und unterstützt den Anwender dabei, Maschinenausfallzeiten zu senken.

Dem Instandhalter hilft die Visualisierung, sich ganz gezielt Informationen über den Zustand von Achsen, Spindeln und anderen Baugruppen zu verschaffen: Er ermittelt per Predictive Maintenance den aktuellen Verschleißzustand, um dann präventive Maßnahmen zur Vermeidung ungeplanter Stillstände zu starten. Das Modul Heller4Performance soll Prozesse und Leistung steigern. Es koppelt dazu zeitsynchron Echtzeitdaten ins Intranet, die dann extern in einer Cloud-Plattform ausgewertet und visualisiert werden. So liefert es einen Einstieg in Industrie 4.0.

„Der Weg in Richtung Industrie 4.0 wird ohne die Daten der Fertigungshilfsmittel ins Leere führen“, ist Dr.-Ing. Götz Marczinski, Geschäftsführer der Cimsource GmbH, Aachen, überzeugt. „Die Fähigkeit, diese Daten zu liefern und mit ihnen umzugehen, wird in Zukunft wettbewerbsnotwendig sein.“ Eines der wichtigsten Fertigungshilfsmittel ist beim Zerspanen das Werkzeug. Mit Blick auf die Datentransparenz steht und fällt Industrie 4.0 jedoch mit dem digitalen Abbild des realen Werkzeugs. Dieser so genannte digitale Zwilling mit allen relevanten Daten hilft bei der Simulation der Zerspanung, dem „Bestücken“ einer virtuellen Werkzeugmaschine oder beim Digitalisieren der Wertschöpfungskette in der Fabrik (Supply Chain).

ToolsUnited, das Machining-Google

Inspiriert wurde der Maschinenbauingenieur und Absolvent der RWTH Aachen vom Konzept des "internet of production" und der damit einhergehenden Idee von einer einheitlichen, durchgängigen Datenstruktur (Stichwort: single source of truth). Als eine Art Machining-Google entstand die Plattform ToolsUnited, deren neueste Funktionen das Unternehmen auf der EMO 2017 in Hannover vorstellt. Zum Beispiel haben Werkzeughersteller die Möglichkeit, ein eigenes Portal zu betreiben, über das sie mit ihren Lieferanten direkt kommunizieren.

„Wir verstehen uns als Händler des internet of production, der den Werkzeugherstellern bei der Datenaufbereitung und dem Erstellen der digitalen Zwillinge hilft, die wir dann zu einem Standardformat zusammenführen“, sagt Marczinski. „Der Endabnehmer erhält auf diese Weise eine single source.“ Nutzer von ToolsUnited finden mit Hilfe der Datenbank den passenden Webshop und dort ihre regionalen Lieferanten. Weil Tools-United jedoch keine Handelsplattform ist, läuft der Kauf über die jeweiligen Web-Shops.

Chip mit Funkantenne soll Einsatz- und Werkzeugdaten senden und empfangen

Doch Cimsource will beim digitalen Zwilling noch einen Schritt weiter gehen. So wollen die Aachener zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg und dem Heinz-Nixdorf Institut Paderborn die Kennwerte der Zerspanungsprozesse zuverlässiger erfassen. „Die Daten aus der Maschinensteuerung werden eingegeben und lassen sich über eine Identifikationsnummer dem jeweiligen Werkzeuge zuordnen“, erklärt Marczinski.

Dr.-Ing. Götz Marczinski, Geschäftsführer der Cimsource GmbH, Aachen: „Der Weg in Richtung Industrie 4.0 wird ohne die Daten der Fertigungshilfsmittel ins Leere führen. Die Fähigkeit, diese Daten zu liefern und mit ihnen umzugehen, wird in Zukunft wettbewerbsnotwendig sein.“
Dr.-Ing. Götz Marczinski, Geschäftsführer der Cimsource GmbH, Aachen: „Der Weg in Richtung Industrie 4.0 wird ohne die Daten der Fertigungshilfsmittel ins Leere führen. Die Fähigkeit, diese Daten zu liefern und mit ihnen umzugehen, wird in Zukunft wettbewerbsnotwendig sein.“
( Bild: CIMSOURCE )

Diese Daten müssen allerdings immer direkt in Verbindung mit dem Werkzeug verfügbar sein, also auch nach dem Wiederaufbereiten des Werkzeugs, etwa dem Nachschliff. Dazu wiederum dürfen die Daten nicht im Werkzeug gespeichert werden, vielmehr müsste eine Referenz auf eine entsprechende Lebenszyklusakte in der Cloud eingerichtet werden.

Die Aachener entwickeln nun eine neue Technologie, die auf hochfrequenter Funkidentifikation (RFID: radio frequency identification) basiert. Gedacht ist an einen winzigen Chip mit Funkantenne, die Einsatz- und Werkzeugdaten sendet und empfängt. Die Lösung steht und fällt mit einer Technologie, die den Chip während der Herstellung so in das Werkzeug integriert, dass er auch nach der Wiederaufbereitung noch funktioniert. „Auf diese Weise ließe sich ein Schwarm Daten sammelnder Werkzeuge verwirklichen, die Big Data für die Plattform ToolsUnited erzeugen, in der dann mit Hilfe von Data-Mining-Algorithmen Lösungen für Zerspanungsaufgaben entstehen“, meint Marczinski. „Doch noch suchen wir vorrangig nach einer Methode, maschinenlesbare Identnummern auf die Werkzeuge zu bringen.“

VDMA-Forum auf der EMO 2017: Innovative Lösungen für Industrie 4.0

Vom 19. bis 21. September 2017 stellen VDMA-Mitgliedsunternehmen und Partner aus der Forschung auf der EMO Hannover in 30 kurzen Vorträgen auf dem VDMA-Stand neue Ideen und Produkte zu Industrie 4.0 vor. Im Mittelpunkt stehen Vorträge zu konkreten technischen Umsetzungen aus den Bereichen Präzisionswerkzeuge, Mess- und Prüftechnik, Forschung und Werkzeugdatenaustausch. Besucher erfahren, wie intelligente Spannsysteme arbeiten oder wie sich durch Vernetzung von Werkzeugen und Software Fertigungsprozesse simulieren, Werkzeuglebenszyklen überwachen und Kosten senken lassen.

Nikolaus Fecht ist Fachjournalist in Gelsenkirchen.

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