Der Weg in die Produktion der Zukunft
TRUMPF investiert in Industrie 4.0
Die Fertigung wird effizienter, flexibler und produktiver, auch bei Losgröße eins. Das verspricht Industrie 4.0. Dahinter steckt eine Vision für die Fabrik der Zukunft: die Smart Factory. Die Umsetzung der Vision wird auch als vierte industrielle Revolution bezeichnet. TRUMPF, Technologie- und Marktführer bei Werkzeugmaschinen für die flexible Blechbearbeitung, sieht die Entwicklung als große Chance. Sie wird helfen, die internationale Wettbewerbsfähigkeit seiner Kunden zu sichern.
Kernelement von Industrie 4.0 ist die Smart Factory, die aus sich selbst konfigurierenden Produktionsressourcen und den dazugehörigen Planungs- und Steuerungssystemen besteht. In einem Netzwerk verbindet sie virtuelle und physische Produktionselemente, indem sie das Internet der Dinge und Dienste in die Fertigung bringt. Fünf zum Teil widersprüchliche Begriffe kennzeichnen so ein Cyber-Physical-System: Augmented Operator, Social Machine, Global Facility, Smart Product und Virtual Production.
Zentraler Bestand eines solchen Netzwerks ist der Mensch, der Augmented Operator, der die Fertigung (dezentral) steuert und überwacht. „Als Erfahrungsträger und Entscheider behält der Mensch ganz bewusst eine wichtige Rolle in allen relevanten Abläufen des Produktionsnetzwerks. Denn er kann Zielvorgaben situativ und kontextabhängig beeinflussen“, bestätigt Klaus Bauer, Leiter Entwicklung Basistechnologie TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG.
IT-basierte Assistenzsysteme unterstützen den Augmented Operator dabei. Dazu zählen Planungssysteme, Virtual Production, über die er Fertigungsabläufe optimal organisieren kann. Zudem kann er beispielsweise über mobile Geräte von jedem Ort der Welt in die Produktion eingreifen und Betriebs- und Produktzustände über Echtzeitabbilder überwachen.
In der Fertigung selbst stehen Social Machines, die untereinander und mit Zuliefer- und Kundensystemen intelligent vernetzt sind. Sie können auf mögliche Abweichungen eigenständig und situationsabhängig sofort reagieren. So wird ein Gesamtoptimum an Produktivität der Global Facility erreicht. Durch die Fertigung laufen Smart Products, die beispielsweise über einen integrierten Chip mit ihrem Umfeld kommunizieren. Schon der Rohling des Produkts kennt seinen Status, seine Historie und seine Bestimmung. Er kann damit den Maschinen selbständig mitteilen, wie er bearbeitet werden muss. Damit sollen Produkte mit der Losgröße eins so wirtschaftlich produziert werden können wie in der Massenproduktion.
In einem so vernetzten Produktionssystem bleiben keine Kapazitätsengpässe und keine freien Ressourcen unerkannt. Es ist transparent und kann flexibel auf Abweichungen reagieren. Bei Bedarf schaltet es den Menschen als intelligenten Entscheider ein. Eine solche Smart Factory ist noch Vision. Um sie im großen Stil umsetzen zu können, fehlen Standards für Infrastruktur, Schnittstellen und Informationsträger. Auch IT-Sicherheit ist in einem so vernetzten System eine Herausforderung. Um Lösungen zu finden, müssen unterschiedliche Fachbereiche interdisziplinär zusammenarbeiten und voneinander lernen.
TRUMPF stellt Weichen für die Smart Facory
„Der Begriff Industrie 4.0 ist neu. Aber die Idee dahinter gibt es bei TRUMPF schon seit mehreren Jahren“, sagt Bauer. Er bezieht sich dabei auf Produkte und Entwicklungsprojekte von TRUMPF, mit denen die Vision der Smart Factory Schritt für Schritt Realität wird. Ein besonderes Augenmerk des Maschinenbauers liegt dabei auf der Entwicklung der Social Machine.
Bereits seit 1996 setzt TRUMPF standardmäßig eine Ferndiagnose an inzwischen über 30.000 Serien-Maschinen ein. Zunächst nutzte das Unternehmen dazu vorwiegend die Analog-Modem-Technologie. Im Jahr 2010 startete dann der Serienbetrieb des Cloud-basierten Telepresence Portal. Bei Bedarf kann darüber beispielsweise eine Maschine in China mit einem Experten von TRUMPF in Deutschland Kontakt aufnehmen. Dieser kann aus der Ferne den Status der Maschine einsehen und sogar in den Produktionsprozess eingreifen. Mehrere tausend Maschinen sind heute über diese neue Plattform mit TRUMPF intelligent vernetzt.
Ein weiterer Schritt hin zur dezentralen Steuerung vernetzter Produktionssysteme erfolgt über den Einsatz intelligenter Fertigungssteuerungssysteme und die Einführung mobiler Endgeräte. Mit TruTops Fab bietet TRUMPF eine Software, mit der Kunden die verschiedenen Produktionsressourcen in ihren Fertigungen überwachen können. Zudem können Sie damit Kundenaufträge einlasten und den Produktionsablauf planen.
Einen Teil dieser Funktionen können TRUMPF-Kunden auch über das iPad von überall auf der Welt nutzen – solange dort ein Zugang zum Internet verfügbar ist. Der Trend hin zu mobilen Endgeräten in der Fertigung geht weiter: „Mobile Endgeräte werden im Rahmen von Industrie 4.0 immer mehr Einzug in moderne Produktionen finden. TRUMPF arbeitet bereits an weiteren konkreten Produkten“, bestätigt Bauer. Zukünftig soll es möglich sein, Werkzeugmaschinen von TRUMPF über ein iPad zu bedienen.
Auch zum Thema Smart Product präsentiert der Ditzinger Maschinenbauer bereits erste Ansätze. In Laserschneidmaschinen fokussieren Linsen den Laserstrahl auf dem Blech. TRUMPF stellte bereits Linsen mit integriertem RFID-Chip vor. Auf diesem sind spezifische Technologiedaten gespeichert. Dank RFID-Chip kann die nun intelligente Linse auf Anfrage der Zustandsüberwachungssensorik LensLine melden, wann sie gereinigt werden muss. Der Maschinenbediener erfährt so einfach, sicher und schnell, ob er die Linse reinigen oder austauschen muss und kann den Linsenreinigungszyklus nachverfolgen. Unnötige Reinigungen entfallen, Kosten sinken und die Verfügbarkeit der Maschine steigt.
Der Beginn einer intelligent vernetzten Produktion
Schon mit diesen ersten Elementen von Industrie 4.0 lässt sich ein Szenario einer Integrated Industry darstellen: Der Geschäftsführer überwacht seine Fertigung von unterwegs über sein iPad mit der TruTops Fab App. Wenn er beispielsweise einen Kapazitätsengpass erkennt, kann er sich mit seinem Produktionsleiter vor Ort in Verbindung setzen. Fehlt diesem das Fachwissen, schaltet er einen Experten von TRUMPF ein, der über das Telepresence Portal einen genauen Blick auf die Maschine erhält und so kompetent weiterhelfen kann.
Ziel der Entwicklung von Industrie 4.0 und von TRUMPF sind flexiblere, effizientere und transparentere Fertigungsprozesse, eine gesteigerte Gesamtproduktivität und verbesserte Nutzung von Ressourcen. „Das wird unseren Kunden helfen, international wettbewerbsfähig zu bleiben“, erläutert Bauer.
