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Automatisierung und Digitalisierung der Fertigung

▶ Perfektes Zusammenspiel
Automatisierung und Digitalisierung der Fertigung

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Die zunehmende Digitalisierung der Fertigung lässt sich nicht aufhalten. Unternehmen, die weiterhin wettbewerbsfähig bleiben und die Position in ihren Märkten ausbauen wollen, müssen das akzeptieren und die Potenziale erkennen, die sich hieraus für die Automation und damit für die gesamte Produktion ergeben. Für Fastems, Anbieter von Automationssystemen für das Werkstück- und Palettenhandling, ist das Thema Digitalisierung nichts Neues.

Bereits seit mehr als 30 Jahren entwickelt das Unternehmen für sein Produktportfolio Softwarelösungen. Hard- und Software arbeiten dabei im perfekten Zusammenspiel. Die Software ist daher in der Lage, die Automationssysteme (also die Hardware) vollumfänglich zu verstehen, z. B. wenn Diagnosen für die Identifikation von Problemen oder Fehlern notwendig sind. So kann Fastems dank der in seinen Systemen integrierten Ferndiagnostik schon heute rund 85 Prozent aller Störmeldungen bei Kunden über eine Remote-Verbindung beheben, ohne dass ein Servicetechniker vor Ort sein muss.
Der Teleservice belegt: Fastems befindet sich mit Blick auf kundenorientierte Entwicklungen auch in der „digitalen Welt“ schon auf einem sehr hohen Level. Ein weiteres Beispiel hierfür ist die MMS5, die „Manufacturing Management Software“, eine der wohl fortschrittlichsten Lösungen zur Steuerung und Überwachung von Produktionsprozessen nicht nur in Flexiblen Fertigungssystemen (FFS). MMS5 ist in der Lage, anhand der aktuellen Auftrags- und Fertigungssituation sowie aller hierfür zur Verfügung stehenden Ressourcen eine vorausschauende Produktionsplanung vorzunehmen.
Neben den Stammdaten, darunter die bspw. in einem FFS verketteten Maschinen, die zur Verfügung stehenden Vorrichtungen, die zu bearbeitenden Teile sowie NC-Programme und Werkzeuge, benötigt MMS5 Aufträge und Prozesspläne, die in Form von Artikeln in der Software hinterlegt sind. Solche Daten lassen sich entweder direkt aus einem ERP- oder PPS-System importieren bzw. manuell am Leitrechner einpflegen.
Die Prozesspläne orientieren sich an einem Artikel, Werkstück bzw. Teil. Steuerungsseitig besteht ein spezifischer Prozessplan somit mindestens aus den Teilprozessen Laden, Bearbeiten und Entladen, die sich flexibel durch weitere Prozesse ergänzen lassen, z. B. Laden, Bearbeiten, Waschen, Messen, Schweißen, Abkühlen, Entladen. Ein Werkstück kann hierbei über mehrere Fertigungsschritte produziert werden, wodurch sich für jeden Arbeitsgang ein Prozessplan ergibt.
Intelligente Prüfung der Werkzeugstandzeit
Der Arbeitsschritt „Maschinenoperationen“ in einem Prozessplan enthält das zur Werkstückbearbeitung erforderliche NC-Programm und die hierfür notwendigen Werkzeuge im Magazin. MMS5 erhält in diesem Zusammenhang von einer Maschine auch die Informationen über die Reststandzeit der an einem bestimmten NC-Programm gekoppelten Werkzeuge. Da die Standzeit jedes Mal automatisch gemessen wird, ist das System selbstlernend. Ein interessantes Feature ist zudem der „Tool-Check“, mit dem geprüft wird, ob sich das mit einem spezifischen Fertigungsauftrag verknüpfte Werkzeug in dem für die Teilebearbeitung erforderlichen Zustand befindet. MMS5 ist in diesem Kontext in der Lage, sämtliche Werkzeugdaten sowie -instanzen zu verwalten und auch neue Werkzeuge datentechnisch zu generieren.
Flexible und automatische Reaktion
Anhand der Prozesspläne plant MMS5 die Fertigungsabläufe, wobei auf Basis der Aufträge die Palettenreihenfolge im Hinblick auf die aktuelle Fertigungs- und Auftragssituation festgelegt wird. Diese Planung ist zusätzlich auch manuell möglich. In einem „Fabrikkalender“ wird außerdem hinterlegt, wann jeweils bemannt und mannlos gearbeitet wird.
Die Abarbeitung der Fertigungsaufträge erfolgt unter Berücksichtigung aller an einem FFS angeschlossenen und weiter oben bereits genannten Systeme. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil einer vorausschauenden Planung, die nicht nur zu jeder Zeit weiß, was im FFS passiert und welche Ressourcen für die Auftragsbearbeitung benötigt werden, sondern auch, wie viele Teile in einer Schicht oder einem Tag produziert werden. Vorausschauende Intelligenz bedeutet außerdem, auf unvorhergesehene Ereignisse wie etwa eilige Aufträge, Maschinenausfall, fehlendes Material etc. reagieren zu können. In solchen Fällen reagiert MMS5 automatisch und schlägt einen neuen Fertigungsablauf vor, wobei die veränderten Rahmenbedingungen berücksichtig werden.
Welche Potenziale sich durch Entwicklungen wie die MMS5 ergeben, zeigt eine Anwendung bei MTU Aero Engines in München. Dort sind in der Blisk-Fertigung (Blade Integrated Disk) 24 Maschinen von Mikron und sieben Maschinen von Monforts an einem MLS (Multi-Level-System) von Fastems miteinander verkettet. Als Nervensystem dieser hochanspruchsvollen Fertigung mit schwierigen Materialien, engen Toleranzen und hohen Ansprüchen an die Rückverfolgbarkeit von Bauteilen fungiert die MMS5, die sowohl mit dem ERP- sowie PLM-System als auch mit den Maschinen und Systemen im Shopfloor verbunden ist. MMS5 verwaltet permanent 1500 Aufträge, wobei die Software 96 Stunden in die Zukunft schaut, ergo für insgesamt vier Tage im Voraus die Produktion plant. Bei einer unvorhergesehenen Störung im Produktionsablauf berechnet MMS5 innerhalb weniger Sekunden die nächsten 96 Stunden neu. Zwei parallele Server sorgen außerdem für eine hohe Datensicherheit, denn bei einem Serverausfall wird im Bruchteil einer Sekunde auf den anderen Server umgeschaltet.
Ein weiteres Beispiel ist die Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH, ein Unternehmen der auf Werkzeuge und Dienstleistungen für die Kunststoffindustrie spezialisierten Hofmann Innovation Group. Werkzeugbau Siegfried Hofmann produziert im Bereich Tool Manufacturing u. a. Teile sowie Komponenten für die eigenen 3D-Laser-Printer. Ein MLS von Fastems sorgt hierbei für die Verkettung von insgesamt drei Bearbeitungszentren von Grob vom Typ G551. Herzstück des mit 54 Maschinen- und 109 Materialpaletten bestückten Systems ist die MMS5, wobei das Unternehmen aus dem oberfränkischen Lichtenfels nicht nur die Leistungsvielfalt des Softwaresystems konsequent ausnutzt, sondern auch dessen Fähigkeit zur flexiblen Integration kundenspezifischer Schnittstellen. So verfügt die an das ERP-System angebundene Lösung zusätzlich zu einer Reihe an Softwaremodulen (z. B. NC-Programmverwaltung, Werkzeugprüfung, Werkzeugdatenverwaltung, Werkzeugidentifikation über Matrixcode sowie Maschinen-Statusmonitoring mit Fernalarm-Meldung) über eine kundenspezifische Schnittstelle zur Übertragung von Artikel- und Werkzeugstammdaten in MMS5.
Mobile Lösung für Echtzeit-Betriebsstatus
Fastems wird in diesem Jahr mit „My Fastems App“ eine mobile Lösung vorstellen, mit der sich der aktuelle Betriebsstatus eines Automationssystems in Echtzeit auf einem Smartphone oder Tablet-PC anzeigen lässt. Die Produktionsplanung und das Management können sich so jederzeit über den aktuellen Status und die Auslastung eines Systems informieren. Gibt es mit einer Komponente ein Problem, erhält der Bediener eine Alarmmeldung. Diese Daten – hier schließt sich der Kreis zum Teleservice – lassen sich auch für einen Servicetechniker oder den Support von Fastems freigeben, um schnell und gezielt reagieren zu können. Falls der Kunde es wünscht, übernimmt Fastems hierbei ein proaktives Monitoring, so dass vor allem in mannlosen Schichten eine hohe Verfügbarkeit eines FFS und damit eine reibungslose Produktion gewährleistet sind.
Fastems Systems GmbH

Der Autor
Bernd Grieb, Managing Director, Fastems Systems GmbH.
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