Digitaler Wandel und KMU

Kleiner Wegweiser für Zerspaner durch den Digitalisierungsdschungel

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Smarte Vernetzung und Integration sichern den Erfolg

Entscheidend für einen nachhaltigen wirtschaftlichen Erfolg im Rahmen der digitalen Transformation ist die Art der Integration der Wertschöpfungsprozesse im Unternehmen selbst sowie die firmenübergreifende Vernetzung und Integration von Wertschöpfungsnetzwerken. Allerdings liegt der Vernetzungsgrad im Mittelstand aufgrund fehlender Datenstandards und Kommunikationsstrukturen momentan auf einem niedrigen bis sehr niedrigen Niveau [BIS 2015, HEI 2017, HEL 2013, MÜL 2016].

Für die Vernetzung verschiedener Prozessschritte bedarf es aus diesem Grund der Entwicklung entsprechender Zyklen zum Datenaustausch, durchgängiger Schnittstellen und einheitlicher Datenformate sowie von Plattformen für den Informationsaustausch [BAU o.J.]. Das langfristige Ziel von Industrie-4.0-Konzepten in der fertigenden Industrie ist ein automatisierter, cloudbasierter Informationsaustausch (Internet der Dinge IoT) zwischen allen an der Wertschöpfung beteiligten Systemen und Komponenten. Dazu gehören etwa Planungssysteme, Zerspanwerkzeuge, Produktionsmaschinen oder Messgeräte. Alles soll dann ohne das regelnde Eingreifen des Menschen funktionieren.

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Ein Beispiel für eine effiziente Werkzeug(daten)verwaltung stellt die Tool-Management-Lösung der Firma Zoller dar, die mithilfe geeigneter Schnittstellen eine übergreifende Datendurchgängigkeit von der Konstruktion bis zur Maschine schafft. Der Datenaustausch zwischen Werkzeugverwaltung und CAM-System ermöglicht so die Programmierung mit real vorhandenen Werkzeugdaten aus der Werkzeugdatenbank.

Durch die Vernetzung von Bearbeitungsmaschine sowie Einstell- und Messgeräten mit der zentralen Werkzeugdatenbank sind die Werkzeugdaten (etwa Länge oder Standweg) über den gesamten Lebenszyklus eines Werkzeugs hinweg abteilungsübergreifend organisiert und die Verknüpfung der virtuellen Werkzeugdaten mit den realen Werkzeugdaten sichergestellt. Die Vernetzung garantiert Prozesssicherheit bis zum fertigen Bauteil.

Das erreicht sie durch Anbindung der zentralen Werkzeugdatenbank an die Maschinensteuerung der Bearbeitungsmaschine sowie durch die automatisierte Übertragung der geometrischen Werkzeugdaten wie Länge oder Durchmesser [ZOL o.J.]. Ein weiterer Vorteil der durchgängigen Vernetzung ist, dass sie Übertragungsfehler vermeidet, die bei manueller Eingabe relevanter Werkzeugdaten entstehen können [BAU o.J.].

Das Beispiel will zeigen, dass als Folge der Vernetzung die eingesetzten Zerspanungswerkzeuge in Zukunft nicht mehr nur für die Qualität der zu bearbeitenden Werkstücke verantwortlich sein werden, sondern zu zentralen Informationsträgern für eine effiziente Steuerung einzelner Prozessschritte sowie der gesamten Produktion werden. Dies erfordert allerdings eine eindeutige Identifizierbarkeit des Werkzeugs beispielsweise über RFID oder QR-Code, um werkzeugspezifische Daten eindeutig zuordnen zu können [BAU o.J.].

Mehrwert durch dezentrale Produktion und digitale Geschäftsmodelle

Das größte Wertschöpfungspotenzial von Industrie 4.0 basiert auf dem strukturellen Wandel von der Produkt- zur Serviceorientierung sowie der Abkehr von zentralisierten Unternehmensstrukturen hin zur Dezentralität in der Organisation [MIC 2015].

Als Vision zielt Industrie 4.0 in der Endausbaustufe auf eine Serviceorientierung, die das gesamte Unternehmen von seinen Abteilungen, Untereinheiten bis hin zu einzelnen Bearbeitungsmaschinen als System autonom agierender Leistungseinheiten begreift. Als solche bieten diese ihre jeweiligen Services unternehmensintern für andere Abteilungen an (Everything as a Service), verstehen sich aber darüber hinaus auch als Dienstleister für andere Partner in einem Netzwerk [BIS 2015].

Als Voraussetzung für die Produktion in solch kooperierenden und dezentralen Netzwerken von Fertigungseinrichtungen unterschiedlicher Unternehmen dient eine verteilte dienstorientierte Architektur (Service-orientierte Architektur, SOA), die Enterprise Resource Planning (ERP), Fertigung und Logistik über definierte Services und eine offene Datenbasis miteinander verknüpft [HEL 2013]. Unternehmen können so nicht mehr nur die Produkte selbst, sondern auch die mit ihnen gekoppelten Services und Dienstleistungen anbieten.

Serviceorientierung gehört für die meisten mittelständischen Unternehmen zu den im Rahmen von Industrie 4.0 noch aktiver zu erschließenden Entwicklungsfeldern, weil sich die Serviceorientierung in der Regel noch weitgehend auf das Anbieten von Ersatzteilen im Rahmen von After-Sales-Dienstleistungen beschränkt. Eine Ausnahme bildet, wie so oft, der Maschinen- und Anlagenbau, der gegenwärtig bereits einen großen Teil des Umsatzes im After-Sales-Bereich generiert. Zu den angebotenen Dienstleistungen zählen außer Inspektion und Reparatur, Modernisierung und Fernwartung auch der technologische Service wie die anlagentechnische Einstellungen zur Produktoptimierung sowie Schulungen [BAU 2004, BIS 2015].

Auch von Zerspanungswerkzeug-Herstellern und Logistikdienstleistern werden im After-Sales-Bereich bereits technologische Beratungen (KROMI Engineering Prozess, Gühring OEM – Retooling, Hufschmied Engineering Center) für die spanende Industrie angeboten. Doch werden Industrie-4.0-Ansätze im Sinne einer kundenseitigen Rückkopplung der Produkt- und Prozessdaten der Bearbeitungsmaschine an die Zulieferer industriell noch nicht genutzt. Dazu sind weitere Potenziale im Sinne des maschinellen Lernens (Machine Learning) zur datengestützten systematischen und kontinuierlichen Entwicklung von effizienteren, günstigeren Produktionsprozessen, optimalen Werkzeugeinsatz-Plänen und NC-Programmen beim Kunden (Technischer Support) zu erschließen.

Die Erfassung werkzeugspezifischer Lifecycle-Daten bietet die Chance, die klassischen Leistungen der Zerspanungswerkzeug-Hersteller hin zu IT-basierten Services zu verschieben [GRO 2017]. Im Rahmen eines Pay-per-use-Geschäftsmodells verzichtet der Hersteller dabei auf den Verkauf eines Werkzeugs und stellt es stattdessen als Dienstleistung gegen ein Nutzungsentgelt zur Verfügung. Bei diesem life-cycle-basierten Ansatz bezahlt der Kunde pro Einsatz des Werkzeugs, wobei sogar zentimetergenau nach Schnittweg oder Bohrtiefe abgerechnet werden kann. In Ergänzung zum Produkt können parallel dazu noch Zusatzservices wie Wiederaufbereitung und Nachschleifservice oder Sharing-Modelle für den Kunden angeboten werden [BIS 2015, BOS 2017].

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