TRENDIntelligente Maschinen Abbildung 2: Stufenmodell für die Digitalisierungsschritte in der Teilefertigung. Bild: Siemens Digital Industries Software licher Bestandteil zur weiteren Optimierung von Produktionsabläufen. Unter Betrachtung der Integration in die Maschinensteuerung ergeben sich Nutzenpotenziale in der Ressourcenverwaltung, bzw. in der Werkzeuglogistik. Hierbei wird transparent, in welchem Werkzeug-Revolver, Schrank oder auch Lagersystem welche Komponente, welches Spann- oder Messmittel bzw. welches Komplettwerkzeug liegt. Dies wirkt sich u. a. auf die Kapitalbindung von Werkzeugen und schließlich auch auf die maschinenspezifische Einplanung von Fertigungsaufträgen aus. Mit der Differenzbetrachhang der technischen Dokumente (z. B. NC- Programme, Werkzeuge, etc.) mit den betriebswirtschaftlichen Informationen, wie den Fertigungsaufträgen und physikalischen Ressourcen, vorhanden. Somit müssen die Mitarbeiter in den Fachbereichen eine Optimierung von Ressourcen wie Betriebsmitteln oder Abarbeitungsreihenfolgen aufgrund ihrer Erfahrung, bzw. durch manuelle Tätigkeiten vornehmen. Hierbei ist in Stufe 4 im Stufenkonzept die Berücksichtigung von Sekundärressourcen wie Werkzeugen und Vorrichtungen in der Feinplanung von Aufträgen ein wesent- tung von Werkzeuglisten aufgrund aktueller Aufträge gegen die Maschinenbelegung können Be- und Entladelisten, bzw. Umrüstlisten erstellt werden. Diese haben u. a. Auswirkungen auf Rüst- und Transportzeiten. Anders als bei einer reinen Werkzeug - lagerverwaltung, welche auf betriebswirtschaftlichen Abläufen basiert, ergeben sich durch die Integration von Prozessdaten wie Reststandzeiten, Technologiedaten und deren Anpassung oder Vorschubregulierung durch den Werker an der Werkzeugmaschine Optimierungspotenziale. Dadurch wird z. B. sichergestellt, dass korrekte Ist-Daten zu jedem physikalischen Werkzeug in der Steuerung abgespeichert sind, welche ebenfalls die Basis für den nächsten Digitalisierungslevel darstellen. Dies schafft zusätzlich die Grundlage, die Kosten der Werkzeuge zukünftig auf Bauteile und deren Operationen auf Basis von PMIs zu verrechnen. Hierbei ist es von Bedeutung, dass die Rückmeldungen aus den logistischen Prozessen den digitalen Zwilling ergänzen. Durch die Assoziativität zwischen dem CAD-Feature, der NC-Operation und der verwendeten Ressourcen ist eine Datendurchgängigkeit vorhanden, die auch für analytische Betrachtungen notwendig ist. So können z. B. modifizierte Drehzahlen aus der Maschine zu jeder Bearbeitung über die manuelle Korrektur am Potentiometer der Steuerung ausgelesen werden. Dies kann für eine Nachverfolgbarkeit der Qualität von Bauteilen notwendig sein. Potenzial der modellbasierten Fertigung Bild: Siemens Digital Industries Software Abbildung 3: Vereinfachte Darstellung des logistischen Werkzeugkreislaufes im CLM-Ansatz von Siemens. Der Nutzen zur Reduzierung der Kapitalbindung und kürzerer Durchlaufzeit von Bauteilen mit erhöhter Flexibilität ergibt sich durch eine autonome Produk tion, welche die Prozessdaten aus der Fertigung im Planungsumfeld berücksichtigt. Beim heutigen Ablauf übernimmt das ERP-System die terminliche und logistische Planung von Produk tionsabläufen. Dies erfolgt mittels eines Top-Down-Ansatzes und der notwendigen Rückwärtsterminierung von Kundenaufträgen. Dadurch soll die Produktion basierend auf dedizierten Arbeitsplänen effizient gesteuert werden. Dieser Ansatz stößt jedoch an Grenzen, da er nur bedingt detaillierte Prozessdaten aus dem Shopfloor – bspw. der Werkzeugmaschine oder der verwendeten Betriebsmittel – berücksichtigt. 26 September 2020
Abbildung 4: Prozess - ablauf (CLM) einer teilweise automatisierten NC-Programmierung mit Alternativopera - tionen. Bild: Siemens Digital Industries Software Der geplante Ablauf des ERP-Prozesses ist transaktionsorientiert und wird somit auf Basis des Arbeitsplanes statisch abgebildet. Dabei kann eine optimale Auslastung der Werkzeugmaschine nur bedingt erzielt werden, da ohne Betrachtung aktueller Kapazitäten und Ressourcen im Fertigungsumfeld nur Planvorgaben berücksichtigt werden können. Aufgrund dieser vorhandenen Systeme und Prozesse sind autonome, selbstorganisierbare Einheiten in der Fertigung (Smart Factory) schwierig umsetzbar. Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, bietet Siemens mit den digitalen Zwillingen des Produktes, der Produktion und der Performance die Möglichkeit, den Wertschöpfungsprozess mittels durchgängiger Prozesse und einer digitalen Unternehmensplattform zu optimieren. Dabei fließen Informationen aus der Fertigung ins Engineering zurück, um Bauteile und die Fertigungstechnologien stetig zu verbessern, welche in der Stufe 5 des Stufenmodells berücksichtigt werden. Damit sich ein Nutzen in der autonomen Produktion mittels des digitalen Zwillings ergibt, ist grundsätzlich folgender Ablauf zu betrachten: Mit der Berücksichtigung von Ressourceninformationen aus Maschinen bei der NC-Programmgenerierung kann mithilfe von Regelwerken flexibel und autonom gefertigt werden. Hierzu werden aufgrund der Bauteilmerkmalen, wie beispielsweise der PMIs an einer Gewindebohrung, Fertigungsregeln im FBM hinterlegt. Dabei wird definiert, mit welchen Werkzeugen, Lernen Sie per Klick alle Systeme zur optischen dimensionellen Messtechnik und Rauheitmessung kennen! September 2020 27
