IMTS 2018:Fakt oder Fiktion? Das Versprechen der Industrie 4.0

Wenn Sie den Hype um Industrie 4.0 zurücknehmen und sich auf das Gleichgewicht zwischen Leistung und Qualität konzentrieren, können die Ergebnisse ihres potenziellen Versprechens realisiert werden. Wir haben mit einem Veteranen der Präzisionsfertigung und der sensorgestützten Messtechnik von Renishaw gesprochen, um zu verstehen, wie sich Industrie 4.0 tatsächlich auf die Prozess- und Teileherstellung auswirken kann.

Industrie 4.0 wird auf der International Manufacturing Trade Show 2018 intensiv beworben und diskutiert. Wenn es um intelligente Fertigung und Industrie 4.0 zu verstehen gibt, dann ist es, dass viele Unternehmen zu sehr vereinfachen, wie schnell sie denken, dass sie etwas Sinnvolles integrieren können.

Dan Skulan ist seit über 30 Jahren in der Präzisionsbearbeitung und im Messwesen tätig – und kennt sich mit Produktivitäts- und Qualitätsmetriken für Hersteller aus. Als General Manager für industrielle Messtechnik bei Renishaw hat Skulan ein tiefes Verständnis dafür, wie Unternehmen herausfinden, ob sie bereit sind, mit dem Versprechen von Industrie 4.0 umzugehen. Skulan präsentiert auf den Konferenzsitzungen der IMTS 2018 speziell das Thema Industrie 4.0.

Die Definition dieses Schlagwortbegriffs sollte sich mehr auf die spezifischen Ziele eines Herstellers als auf alles andere konzentrieren. Das Versprechen von Industrie 4.0 hängt laut Skulan mehr davon ab, die Unternehmensziele klar zu verstehen und die richtigen Techniken und Tools zu verwenden, als ein neues Datenmanagementsystem zu integrieren.

„Man kann eine enorme Menge an Daten sammeln, aber Daten sind nur dann wertvoll, wenn sie genau und umsetzbar sind“, sagt Skulan. „Es gibt sehr gültige Ergebnisse, die Industrie 4.0 bringen kann, aber es ist wirklich wichtig, dass sie systematisch implementiert wird, beginnend mit genauen und umsetzbaren Daten aus Ihren Prozessen.“

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Was sollten Hersteller also tun? Zu Beginn müssen sie Due Diligence praktizieren – und sicherstellen, dass es Sinn macht. Jeder will sich verbessern. Die Automatisierung ist wichtig, kann sich jedoch als sehr kostspielig erweisen, wenn sie ohne interne Prozesskontrolle ausgeführt werden darf, um sicherzustellen, dass die Qualität bei einem höheren Durchsatz aufrechterhalten wird.

„Was ist, wenn der Prozess, der als ausgeführt gemeldet wird, tatsächlich einen Haufen Ausschuss oder gar keine Teile erzeugt hat?“ erklärt Skulan. „Gute prozessbasierte Systeme, die überprüfen, ob das Werkstück und die Werkzeuge richtig eingestellt sind, und Schneidprogramme, die mit inhärenter Genauigkeit ausgeführt werden, sind erforderlich. In-Prozess-Messungen sollten sicherstellen, dass die richtigen Schnitte am richtigen Teil vorgenommen wurden. Auf diese Weise helfen Sie, die guten Implementierungen von Industrie 4.0 von den schwachen zu trennen, die einfach versuchen, ein höheres Maß an Datenüberwachung zu integrieren, ohne sicherzustellen, dass der zugrunde liegende Prozess die Kontrolle hat.“

Zu diesem Zweck betont Skulan die sehr wichtige Rolle der Simulation – aber nur in Verbindung mit sensorbasierter Genauigkeit, die den Bearbeitungsprozess in Schlüsselphasen bis hin zur Maschine überprüft.

„Unser Ziel ist es nicht nur zu überprüfen, ob die Produktion stattfindet, sondern zu überprüfen, ob alle Phasen der Produktion Qualitätsstandards mit minimaler verlorener Verarbeitungszeit erfüllen“, sagt Skulan. Hier spielen Sensoren und Automatisierung eine entscheidende Rolle – aber nur, wenn die Daten nachweislich korrekt sind. Es ist die richtige Kombination aus intelligenter Sensortechnologie und Software, die für Bediener leicht verfügbar ist, um auf einem Dashboard deutlich zu sehen, dass eine verbesserte Produktivität realisiert wird.

Die Gefahr der intelligenten Fertigung: Versprechen der Ergebnisse von Industrie 4.0

Doch nicht alle haben das gleiche Bild von Industrie 4.0. Einige Unternehmen halten es für den heiligen Gral der Fertigung und glauben, dass es nach seiner Einführung ihre Produktivität revolutionieren und die Kosten fast sofort senken wird. Skulan sagt, dass es einen großen Unterschied machen kann, aber es ist nicht unbedingt das schnell realisierte Ergebnisversprechen, das die Geschäftsleitung in der Fertigung erwartet.

„Sobald sich die Geschäftsleitung auf die Umsetzung einer 4.0-Strategie einlässt, wird erwartet, dass eine sofortige Steigerung der Produktivität und Qualität einfach durch die Überwachung der Leistung der Werkstattmitarbeiter erfolgt“, sagt Skulan. „Dies ist eine potenziell gefährliche Denkweise, die einige Unternehmen übernehmen. Es gibt echte Arbeit, die auf Shopfloor-Ebene geleistet werden muss, um Prozesse so vorzubereiten, dass die Vorteile realisiert werden. Industrie 4.0 ist kein Zauberstab.“

Aber Skulan weist schnell darauf hin, dass dieser Prozess – wenn er gut gemacht wird – einen legitimen Wert in der Fertigung hat. Um seine Bedeutung und sein Versprechen zu veranschaulichen, spricht Skulan über einen seiner großen Kunden, einen großen Luft- und Raumfahrthersteller mit über 250 Ingenieuren, die sich ausschließlich mit Industrie 4.0-Prozessen und -Praktiken befassen. Das Streben nach Produktivitätssteigerung und Innovation in der Luft- und Raumfahrtindustrie ist ein wesentliches Element ihres Erfolgs.

Sehen Sie sich den Erfolg der Luft- und Raumfahrtindustrie in Aktion in unserer Infografik an:„To Infinity and Beyond:Aerospace Opportunities in Manufacturing Take Off.“

Industrie 4.0 und der Wert der Prozesskontrolle

Messungen des Durchsatzes allein sind gültig – aber sie können ihre eigenen inhärenten Einschränkungen haben.

Viele Hersteller legen bei ihrer Bearbeitung großen Wert auf die Zykluszeit – was die Produktivität steigern kann –, aber es kann irreführend sein. „Bearbeitungsvorgänge können ein hohes Maß an Aktivität aufweisen, aber es könnte sein, dass die Maschinen keine guten Teile oder überhaupt keine Teile produzieren“, sagt Skulan.

Eine effektive Anwendung von Industrie 4.0 ist eine, die sowohl Durchsatz als auch Qualität ausbalanciert, indem sie die Art von Technologie verwendet, die eine In-Prozess-Validierung ermöglicht. Und all dies sollte den Bedienern und Betriebsleitern laufend Informationen liefern.

„Statt der abschließenden Teileinspektion sollten Hersteller genaue Informationen in jeder Phase des Bearbeitungsprozesses erfassen, während diese Prozesse ablaufen, damit sie Änderungen vornehmen können, bevor es zu Abweichungen kommt, und so eine qualitativ hochwertige Ausgabe weit vor dem Prozess sicherstellen“, schlägt Skulan vor. Dies ist seiner Ansicht nach eine Voraussetzung, um das Versprechen von Industrie 4.0 zu verwirklichen:„Wir haben jetzt die Möglichkeit, Qualität zu validieren und auf der Grundlage der Datengenauigkeit in Echtzeit daran anzupassen. Qualität, die sich aus der automatischen Prozesssteuerung in der Maschine ergibt, die Sensoren und Software zusammen verwendet, hilft sicherzustellen, dass die auf Managementebene untersuchten Informationen genau und umsetzbar sind.“

„Wenn Sie sich Daten ansehen, nachdem Teile produziert wurden, was die meisten Unternehmen jetzt tun, sind dies gültige Informationen, aber sie helfen Ihnen nicht, den Prozess zu ändern“, sagt Skulan. „Was Sie wirklich wollen, ist, diskrete Merkmale zu messen, die für den Herstellungsprozess an jedem Punkt während des Baus und Schneidens einer Komponente entscheidend sind, und diese Daten mithilfe von Sensoren und Techniken zu erfassen, die ihre Gültigkeit bestätigen.“

Die Herausforderung besteht darin, die kritischen Eigenschaften einer Komponente zu bestimmen, die für die Prozesssteuerung gemessen werden sollen. In vielen Fällen werden möglicherweise mehr als 30 Funktionen in einem einzigen Prozess geschnitten, aber wahrscheinlich gibt es nur ein paar Schlüsseldimensionen, die entscheidend sind, um die vorgelagerte Qualität zu gewährleisten. Daher ist ein tiefes Verständnis dafür erforderlich, was in der Realität angepasst und überwacht werden kann Zeit

Industrie 4.0:Der Wert adaptiver Werkzeuge und des Closed-Loop-Prozesses

Wenn das Ziel darin besteht, den Bearbeitungsprozess zu nutzen und anzupassen, ist es unerlässlich, die Rolle neuerer, fortschrittlicherer, anpassungsfähiger Werkzeuge zu verstehen. In der Industrie 4.0-Welt bedeutet dies auch, ein Verständnis dafür zu erlangen, wie Sensoren und automatisierte Messwerkzeuge dabei helfen können, eine Vielzahl von Mess- und dynamischen Bearbeitungsdaten zu melden und zu validieren. Diese Daten umfassen Bereiche wie dynamische Werkstückversetzung, Werkzeugarbeitspunktsteuerung und Bestimmung der effektiven Tiefe und Breite von Schnitten durch dynamisches Messen der effektiven Flugbahn des Schneidwerkzeugs.

„Die Entwicklung, die bei 5-Achsen-Maschinen stattgefunden hat, und die Möglichkeit, Teile und Werkzeuge gleichzeitig zu bewegen, gepaart mit In-Process-Messungen, können unglaublich gut funktionieren, um eine Umgebung mit geschlossenem Regelkreis bereitzustellen“, sagt Skulan.

„Beim Modellieren will man nicht nur simulieren, was in der Zeichnung steht, man will simulieren, was tatsächlich auf der Maschine in dieser ‚digitalen Zwillings‘-Umgebung passiert“, fügt Skulan hinzu. „Außerdem müssen Sie Ihre Werkzeuge und Ihre Prozessmethodik ändern, um eine geschlossene Prozesssteuerung zu unterstützen.“

Wie machst du das? Skulan führt ein Beispiel für die Verwendung von Zirkularinterpolation auf. Beispielsweise würde die Industrie 4.0-Methode anstelle der Verwendung eines feststehenden Einpunkt-Bohrwerkzeugs, das manuell offline eingestellt werden muss, einen Fräser durch ein kreisförmiges Muster fahren, wodurch lehrenbasierte Schneidtechniken eingesetzt werden können.

„Man kann einen automatisierten Schnitt vornehmen, wobei nur die Hälfte des Aufmaßes entfernt wird, und dann das resultierende Merkmal mit einer Sonde im Prozess messen , zu diesem Zeitpunkt, in dieser spezifischen Echtzeittemperatur und genauen Bearbeitungsumgebung – und aktualisieren Sie dann die Werkzeugwege automatisch im Zyklus “, sagt Skulan. „Das ist eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis. Auf diese Weise ist der Prozess vollständig automatisiert und agil.“

Um mehr über das Versprechen von Industrie 4.0 zu erfahren, präsentiert Skulan am Donnerstag, den 13. September, auf den Konferenzsitzungen der IMTS 2018 „Maximizing Manufacturing Productivity in the Information Age“. Eine Registrierung ist erforderlich.

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