Der Weg in die Produktion der Zukunft Auf dem Weg zur Social Machine

Die Fertigung wird effizienter, flexibler und produktiver, auch bei Losgrösse eins. Das verspricht Industrie 4.0. Trumpf sieht diese Entwicklung als grosse Chance. Gemäss dem Maschinenbauer wird sie helfen, die internationale Wettbewerbsfähigkeit seiner Kunden zu sichern. Daher investiert der Laser- spezialist schon frühzeitig in die notwendigen Technologien und unterstützt Forschungsprojekte rund um Industrie 4.0. Das Unternehmen kann bereits erste Bausteine einer Smart Factory präsentieren.

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Vogel Communications Group AG

TRUMPF Schweiz AG

mei. Das 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 bei der 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 z.B. über mobile Geräte von jedem Ort der Welt in die Produktion eingreifen und Betriebs- und Produktzustände über Echtzeitabbilder überwachen.

Interdisziplinarität gefordert

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 z. B. 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.

Intelligente Systeme zur Fertigungssteuerung

«Der Begriff Industrie 4.0 existiert erst seit wenigen Jahren. Aber die Idee dahinter gibt es bei Trumpf schon lange», sagt K. Bauer. Er bezieht sich dabei auf eigene Produkte und Entwicklungsprojekte, 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 Serienmaschinen ein. Zunächst nutzte das Unternehmen dazu vorwiegend die Analog-Modem-Technologie. Im Jahr 2010 startete dann der Serienbetrieb des cloudbasierten Telepresence-Portals. Bei Bedarf kann darüber z. B. 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 intelligent vernetzt.

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