Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 09/2016, 09.09.2016

Die intelligente Fabrik der Zukunft

Die Vision und das Endziel von Industrie 4.0 gehen davon aus, dass in Zukunft selbst die komplexesten und anspruchsvollsten Branchen in den Genuss einer intelligenten, hoch leistungsfähigen, ressourceneffizienten und vollständig vorhersehbaren Fertigung kommen.

(msc) Industrie 4.0 ist unter vielfältigen Namen bekannt: Fabrik der Zukunft, intelligente Fabrik, oder – auf Schweizer Ebene – Indu­strie 2025. Ungeachtet des Namens vereint die Vision eine Konstellation aus Intelligenz und moderner Automatisierung sowie Datenaustausch und Fertigungstechnologien.

Die wichtigsten Aspekte sind einmal anpassungsfähige cyberphysische Systeme, die Berechnungsalgorithmen und physische Komponenten wie Werkzeugmaschinen nahtlos integrieren. Zweitens ist es das Internet der Dinge und Dienstleistungen. Es verbindet ein beliebiges Gerät mit dem Internet und/oder mit anderen Geräten, macht so Gegenstände zu «intelligenten» Gegenständen und verleiht ihnen die Fähigkeit, Daten zu sammeln und mittels Big-Data-Analytik zu analysieren und zu nutzen.

Pioniere der Entwicklung von Industrie 4.0 für die Fertigung sind Forschungseinrichtungen wie das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie, aber auch GF Machining Solutions als Forschungspartner und Anbieter von Fertigungslösungen. Gemäss Roberto Perez, Leiter von Industrie 4.0 bei GF Machining Solutions, beruht der Industrie-4.0-Ansatz von GF auf der Planung intelligenter Fertigungslösungen, die vollständig vorhersehbare Verfahren und eine Ausrichtung auf optimale Leistung im Hinblick auf die ständig im Wandel begriffenen Anforderungen, denen komplexe Fertigungsunternehmen gegenüberstehen, ermöglichen sollen.

«Unsere Strategie konzentriert sich auf industrielle Segmente, die bei ihren Fertigungsverfahren dauerhaft höchste Produktivität, Qualität und Präzision bieten müssen. Parallel dazu müssen sie ihre Kosten, aber auch die Agilität und Flexibilität optimieren. Wir sind zudem auch immer gefordert, Lösungen für spezielle Anforderungen anzubieten, also etwa den Bedarf der Luftfahrtbranche und der Medizinbranche an Oberflächenintegrität und Prozessrückverfolgbarkeit zu bedienen», erklärt er.

Der Schlüssel zur Umsetzung dieser Lösungen ist die Digitalisierung als Grundstein der cyberphysischen Systeme. Die Maschinen von GF Machining Solutions weisen laut Perez bereits gewisse Merkmale solcher Systeme auf, die in der physischen Welt wahrnehmen und agieren und in der Cyberwelt «denken» können. Dieses «Denken», das Planung, Analyse, Modellierung, Merk- und Kombinierfähigkeit sowie Optimierung in der Cyberwelt umfasst, kann anschliessend wieder in die physische Fertigungswelt zurückgeführt werden. Als Beispiele hierfür nennt er Werkzeugmaschinen mit Intelligent-Vision-Einheiten oder solche, die mit Messanlagen verbunden sind und so eine Darstellung und Fehlerkompensation während des Verfahrens sowie die Herstellung selbstoptimierender Fertigungszellen ermöglichen.

«Wir entwickeln cyberphysische Systeme, welche die wesentlichen Schritte einer ständigen Prozessverbesserung ermöglichen», erläuter Perez. Und er fährt fort: «Die intelligente Fabrik, die auf verschiedenen Ebenen integriert ist – von der Fertigungshalle bis hin zu Logistik- und Human-Ressource-Verwaltungssystemen, die autonom miteinander interagieren – wird hoch intelligent sein.»

Laut Perez werden die Ingenieure von GF Machining Solutions mit Industrie 4.0 durch neue Simulationen und sensorgestützte Überwachungstools unterstützt. So können sie die Verfahren in Echtzeit verfolgen und rückverfolgbare Aufzeichnungen der wesentlichen Prozessfaktoren speichern. «Unser ‹eTracking› gibt den ersten Schritt in der Architektur eines vollständig intelligenten Umfelds vor. In weiteren Schritten werden die Systeme im Bereich der eingebetteten Systeme eine neu konfigurierbare Prozessflussoptimierung in Echtzeit bieten. Dienstleistungsseitig zielen sie auf Autonomie mit Fernverwaltung der Systemgesundheit und Logistik ab.»

In der Werkzeugmaschinen-Branche soll Industrie 4.0 auch dazu dienen, bestehende Systemintelligenz auf angrenzende Systeme und von diesen aus auf komplexe Fertigungssysteme zu erweitern, bei denen der Maschinenhersteller, die Lieferanten und der Eigentümer für Fernwartung und Prozessverbesserungen ständig vernetzt bleiben können.

Ein Beispiel ist «T.R.U.E. Precision» (True Response to User Expectation), die erste intelligente Fertigungslösung von GF Machining Solutions, ein weiteres die Werkzeugmaschinen-Fernanalyse «rConnect». Die Technologie zeigt laut Perez, wie die Umwandlung der Fertigung in digitale Prozesse dem Anwender neue Möglichkeiten eröffnet, die Maschinenbetriebszeiten zu erhöhen und gleichzeitig den Betrieb unter besten Bedingungen zu gewährleisten.

Die erste Phase von rConnect, «Live Remote Assistance», ermöglicht eine vom Kunden genehmigte Fernwartung und vernetzt ihn in Echtzeit mit dem lokalen Diagnosezentrum und den Betrieben von GF Machining Solutions. So wird die Ferninspektion mit Diagnose durch einen Techniker oder den Kunden möglich. Wartungsmassnahmen, die sich als erforderlich erweisen, werden vor Ort von einem Wartungsingenieur durchgeführt.

«In naher Zukunft wird rConnect die Brücke zu Technologien schlagen, die die Lebensdauer von Maschinenkomponenten und Verbrauchsmaterialien vorhersagen», fasst Perez zusammen. «In Einklang mit Industrie 4.0 ist rConnect nur ein weiterer Schritt hin zur Eliminierung von Verfahrens-Stillstandszeiten. Dadurch verbessert sich die Maschinenleistung, das Fertigungsverfahren und die Produktqualität werden absolut vorhersehbar.»

GF Machining Solutions SA 2560 Nidau, Tel. 032 366 19 19 info.gfms.ch@georgfischer.com

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In Einklang mit Industrie 4.0 sollen mit «rConnect» von GF Machining Solutions Fertigungsverfahren und Produktqualität absolut vorhersehbar werden. (Bild: GF)