Hannover Messe 2017/Fraunhofer-IPT

Das Bauteil, das sich seinen eigenen Weg bahnt

| Redakteur: Beate Christmann

Mit dem digitalen Zwilling zur flexiblen Produktion: Er beinhaltet jeden Verarbeitungsschritt eines jeden einzelnen Werkstücks.
Mit dem digitalen Zwilling zur flexiblen Produktion: Er beinhaltet jeden Verarbeitungsschritt eines jeden einzelnen Werkstücks. (Bild: Fraunhofer-IPT)

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT will die industrielle Fertigung flexibler gestalten. Auf der Hannover Messe präsentiert es vom 24. bis 28. April 2017 eine Software, mit der eine adaptive Produktion, auch in Losgrösse 1, Realität werden soll. Besucher können sich in Halle 2, Stand C22 ein Bild davon machen.

Die industrielle Fertigung beruht in grossen Teilen auf einer zentralen Produktionsplanung und -steuerung: Optimierte vorprogrammierte Prozesse geben jeden einzelnen Fertigungsschritt in einer bestimmten Reihenfolge und an der jeweiligen dafür vorgesehenen Maschine vor. Doch das macht die Produktion starr und unflexibel und kann problematisch werden, sobald beispielsweise Maschinen ausfallen oder bestimmte Bauteile aufgrund von Kundenwünschen priorisiert werden müssen. Dann muss das Unternehmen die Produktion in der Regel mit hohem Aufwand umplanen oder den Maschinenpark umrüsten. Das kostet Zeit und Geld. Mit „Serviceorientierte Architektur für die adaptive und vernetzte Produktion“ hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT eine Software entwickelt, mit der die Fertigung flexibler werden soll.

Diese präsentieren sie Besuchern auf der Hannover Messe 2017 in Halle 2, Stand C22 im Rahmen der Leitmesse für Forschung und Entwicklung, der Research & Technology, vom 24. bis 28. April 2017.

Bauteil weiss Bescheid

Im System der Wissenschaftler aus Aachen trägt jedes einzelne Werkstück selbst die Information, welche Fertigungsschritte es durchlaufen muss. Welche Maschine den jeweiligen Bearbeitungsschritt durchführen soll, ist dabei bewusst offengelassen: Erst, wenn der jeweilige Vorgang ansteht, wählt das System die passende Maschine aus, die unmittelbar oder schnellstmöglich verfügbar ist.

Bei jedem Produktionsschritt wird gespeichert, welche Aufgabe durchgeführt wurde und was das Bauteil dabei tatsächlich erlebt hat, so zum Beispiel „Kante ist geschliffen mit Maschinenparameter B und Werkzeug Y“. Mit diesen Informationen kann die Software zu jedem Werkstück einen sogenannten digitalen Zwilling, den Digital Twin, erzeugen. Über diesen ist dann jederzeit bekannt, was und womit das Bauteil bearbeitet wurde und welcher Schritt als nächster folgt. Alle Prozessdaten werden zudem in einem intelligenten Fertigungsnetzwerk, dem Smart Manufacturing Network bereitgestellt. Dadurch können auch im Nachhinein Datensätze analysiert und weiterverwendet werden. Einzigartig an der serviceorientierten Software ist laut Fraunhofer zudem, dass sich die Reihenfolge des Produktionsprozesses einfach per Drag-and-drop über ein Menü konfigurieren lässt.

Fertigung für Unikate vorbereiten

Vorteile sehen die Fraunhofer-Entwickler in ihrer Software vor allem in zwei Fällen: Zum einen für Unternehmen, in deren Maschinenpark Chargen unterschiedlicher Bauteile gefertigt werden. In der konventionellen Fertigung müssen immer wieder Systeme beim Wechsel auf das neue Produkt angehalten, umprogrammiert und umgerüstet werden. Bei dem serviceorientierten Ansatz hingegen teilt das Produkt den Geräten selbst mit, was zu tun ist. „Durch die Vernetzung von Bauteilen und Maschinen können Unternehmen in Zukunft hintereinander Unikate fertigen, also sogar Chargen mit Losgrösse 1“, sagt Michael Kulik, der als Projektleiter am Fraunhofer-IPT die neue Software mitentwickelt.

Zum anderen entstehen Vorteile dann, wenn eine Maschine ausfällt. Eine Produktion, die top-down zentral gesteuert ist, kommt dabei bisher im ungünstigsten Fall komplett zum Stehen. Mit der serviceorientierten Software soll das nicht mehr passieren: Da in dem Rezept des Digital Twins im Detail gespeichert ist, welcher Schritt als nächster zu erfolgen hat, kann man das Bauteil flexibel zu einer anderen Maschine umleiten, die den nächsten Arbeitsschritt anbietet. „Viele Maschinen können in einer Fertigungslinie mehrere Aufgaben erfüllen: Eine technisch ausgefeilte 5-Achs-Fräsmaschine kann zum Beispiel auch den Job einer einfacheren 3-Achs-Fräsmaschine erledigen“, erklärt Kulik. Bei einer zentralen Produktionsplanung ist ein solcher Wechsel normalerweise nicht vorgesehen, weil die gesamte Fertigung auf bestimmte Arbeitsschritte und Maschinen festgelegt ist.

Nächster Schritt: Plug-and-produce ermöglichen

Das Fraunhofer-IPT sieht sich jedoch noch nicht am Ende seiner Arbeit angelangt: Eine wichtige Voraussetzung für eine flexible Produktion ist, dass sich Maschinen verschiedener Hersteller leicht in das intelligente Produktionsnetzwerk einbinden lassen. Deshalb arbeiten die Wissenschaftler am Fraunhofer-Leistungszentrum Vernetzte, adaptive Produktion nun gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie an der Integration der unterschiedlichen Herstellersysteme in eine gemeinsame, übergeordnete Software- und Datenplattform. „Eine Art Plug-and-play, wie man es von der Alltagstechnik kennt, gibt es in der Industrie bisher noch nicht. Unser Ziel ist es deshalb, ein Plug-and-produce möglich zu machen“, zeigt Dr. Thomas Bobek, Koordinator des Fraunhofer Leistungszentrums, den weiteren Weg auf.

Der Beitrag erschien zuerst auf unserem Partnerportal Maschinenmarkt.de

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