Composites 4.0: Digitale Assistenten und Edge Computing für nächste Smart Factories

Werkzeugtracking in Plataines Software für Composites 4.0 Produktion ermöglicht Herstellern Optimierung von Werkzeiteinsatz, Wartung und Kapitaleinsatz. QUELLE: Plataine.

Ben-Bassat erklärt, dass Plataines Software mit diesem Wissen über Werkzeugnutzung (Teile, Prozess, Qualität) individuelle Situationen analysieren kann. „Angenommen, Sie haben zwei Werkzeuge: eines braucht Wartung nach 9 Zyklen, das andere nach 10. Wir analysieren, wie und warum sie sich unterscheiden. Zu wenig Wartung riskiert Qualitätsprobleme, zu viel reduziert Durchsatz. Werkzeuge sind ernsthafte Investitionen, manche kosten Hunderttausende bis Millionen. Hersteller wollen Neukäufe vermeiden, aber wenn nötig, müssen diese effizient sein.“

Ein weiteres Problem: Werkzeuge gehen oft verloren. „Ein Arbeiter vergisst ein Werkzeug beim Abbau“, erzählt Ben-Bassat. „Jemand muss es suchen und zurück in die Produktion bringen. Sie verlieren nicht nur die Zeit dieser Person, sondern auch die Legeproduktivität des Werkzeugs. Mit unserer Software erhält der Manager einen Alert: Werkzeug #10 liegt seit 3 Tagen im Abbau. Der Manager kann reagieren.“

Nach Legewerkzeugen erweiterte Plataine auf Tracking von Thermoelementen, Bohrer, Bohrkronen und Verbrauchsmaterialien. „Das sind alles Aspekte des sehr großen, komplexen Bildes der Composite-Produktion. Materialien, Werkzeuge, Ausrüstung – alles ist vernetzt. Unsere Vision: so viele Faktoren wie möglich überwachen, nicht nur Produktionsprobleme identifizieren, sondern Lösungen präsentieren und implementieren.“

 

Intelligente digitale Assistenten

„Wir sehen die Software als digitalen Assistenten, der ständig Produktionsdaten analysiert und Operatoren und Managern Echtzeit-Alerts und smarte Empfehlungen gibt“, sagt Ian Pearce, Head of Production bei Renault Sport Racing (Enstone, UK). Renaults Formel-1-Team nutzt Composites umfangreich in Chassis und Getriebe und implementierte 2018 Plataines Software in der Composite-Produktion. Plataines Software managt Materialien, leitet Produktionsteams an, welche Prepreg-Rollen zu nutzen sind (basierend auf Out-Time-Tracking und Reststücken) und wo diese physisch liegen – ob im Tiefkühllager oder auf dem Shopfloor.

 

Die Vorhersage, die Pearson anspricht, erfordert Verständnis des aktuellen Produktionszustands und Historie, erklärt Ben-Bassat. „Es geht um Datenerfassung via Sensoren an Materialien, Maschinen und Teilen, damit wir wissen, wer wann was in welcher Umgebung tut. Wir identifizieren Muster und sagen Engpässe an Maschine #7 voraus. Oder: Das sieht nicht richtig aus, da entwickelt sich ein Problem an Maschine #7.“

Ben-Bassat zur Systemintelligenz: „Wenn Sie bei Amazon einkaufen, schlägt es vor, was andere Kunden wie Sie gekauft haben. Wie macht es das? Amazons Algorithmen sammeln Ihre Klick-Historie plus viele Parameter. Diese Daten schaffen ein historisches Repository. Ähnlich nutzen wir einen großen Pool historischer Daten aller Sensoren an Materialien, Maschinen, Werkzeugen, Teilen. Aber diese sagen auch, was jetzt passiert. Wir nutzen KI – im Kern analytische Algorithmen –, um all diese Daten zu analysieren, Muster zu identifizieren und Probleme vorherzusagen.“

Probleme zu identifizieren reicht nicht, sagt Ben-Bassat. „Unsere Software macht auch Empfehlungen. Das ist die nächste Frontier: Backups, Überkapazitäten, Werkzeugwartung vorhersagen, um Materialien besser zu allozieren, ein Werkzeug von der Linie zu nehmen, weil es die Produktion verlangsamt, oder dessen Wartungszyklus zu strecken, um Produktion zu maximieren. Es gibt unzählige Entscheidungen, die wir beeinflussen und verbessern wollen.“

Plataine Software nutzt Daten von Materialien, Maschinen, Werkzeugen, Teilen zur Mustererkennung in Composite-Produktion und Problemvorhersage. QUELLE: Plataine.

 

„Die Software lernt den typischen Prozess für ein gegebenes Teil“, fährt Ben-Bassat fort. „Beispiel: Tiefkühler, ATL, Autoklav, Bearbeitung, finale QA. Plötzlich springt jemand von Schritt 5 zu 7. Oder ein Teil geht rückwärts in den Schritten, was Qualitätsproblem impliziert. Die Software hat Muster erkannt und warnt vor übersprungenen Schritten. Diese haben Auswirkungen auf Produktionskennzahlen. Je früher sie erkannt oder vorhergesagt werden, desto eher können sie adressiert werden, damit die Produktion reibungslos läuft.“

„Viele Dashboards erfordern jemanden, der Daten überwacht, um Entscheidungen zu treffen – wenig Automatisierung, keine KI“, sagt Ben-Bassat. „Unsere Software ist einzigartig, weil sie Probleme vorhersagt und dann Lösungen vorschlägt. Beispiel: Software sieht, dass Teile an Maschine #8 tendenziell scheitern, weil sie bei 60 °C statt 62 °C lief und montags der Operator sehr müde war. Es gibt so viele Vorkommnisse, Qualitätsprobleme, die Funktion vieler Variablen sind. Unsere Software identifiziert diese und präsentiert Diagnose, Prognose und Therapie.“

Mit Daten all dieser Sensoren baut die Plataine-Software im Wesentlichen ein vernetztes Netz digitaler Threads. „Sie haben spezifische Teile aus spezifischen Materialien von spezifischen Mitarbeitern mit bestimmten Prozessen, Ausrüstung, Werkzeugen, Verbrauchsmaterialien unter bestimmten Umgebungsbedingungen“, sagt Ben-Bassat. „Wir nutzen diverse Softwaretools von Google, Amazon und anderen sowie viele Eigenentwicklungen, um eine Gesamtlösung zu bieten, die all diese Daten in Echtzeit analysiert, Muster, Trends, QA-Probleme, Engpässe, Verbesserungspotenziale identifiziert. Mit Machine Learning macht das System dann Empfehlungen. Das ist der Schlüssel – nicht nur warnen, sondern den Engpass beheben, den man nicht kommen sah, und das so früh wie möglich.“

 

Plataine Edge

Plataines neueste Software, Plataine Edge, verbessert die Fähigkeit, Produktionsengpässe vor ihrem Entstehen zu identifizieren und zu lösen, durch Edge Computing zur Latenzreduzierung und Leistungssteigerung auf Produktionsebene. Edge Computing erlaubt Datenverarbeitung von IoT-Geräten am Rand dieser Geräte, wo Daten erzeugt werden, statt über lange Wege zur Cloud und zurück. Nicht dass Cloud-Computing entfällt, es wird vielmehr an die Fertigungslinie verteilt. Diese Distanzverkürzung zwischen Datengenerierung, Verarbeitung und Rückführung ins IoT-System reduziert Lagzeit, also Latenz. Latenzminimierung ist entscheidend für Echtzeitbetrieb von Composites 4.0 Produktionslinien.

 

Partnerschaften mit Airbus, Google, etc.

„Unser Partnernetzwerk ist kritisch für unsere Strategie, weil niemand das allein schaffen kann“, sagt Ben-Bassat. 2016 verkündete Plataine Partnerschaft mit dem Composite Technology Center (CTC, Stade, Deutschland), einer Airbus-Tochter. „Unsere Zusammenarbeit mit CTC erweitert sich über Airbus“, merkt er an. Die Partnerschaft mit der University of Sheffields Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC, Sheffield, UK) zielt auf Innovation und Wettbewerbsfähigkeit in UK und Europa, nicht nur Luftfahrt, sondern auch Auto und andere Branchen.

„Wir haben auch Partnerschaften mit Branchenführern quer durch alle Industrien, z. B. Steelcase. Wir helfen ihnen mit Composites und lernen Trends in anderen Branchen, die wir für Composites nutzen können. Durch Partnerschaften mit Composite-Technologieunternehmen wie Airborne und TE Wire and Cable für smarte Thermoelemente lernen wir mehr über Datenerfassung und -analyse. Wann ist der richtige Zeitpunkt, ein Thermoelement von der Linie zu ziehen oder zu ersetzen?“

2019 kündigte Swinburne University an, mit Plataine, Fill (Ried im Innkreis, Österreich), Quickstep (Bankstown Airport, Australien) und Arena2036 (Stuttgart, Deutschland) Australiens erstes Industry 4.0 Testlab für Composite-Produktion aufzubauen. Das Programm wird von der australischen Regierung gefördert mit Ziel hochratenweiser Composite-Fertigung, flexibel und lernfähig. „Diese Kollaboration mit Swinburne ist wichtig, aber ein Punkt unter vielen im globalen Push für High-Rate Composite-Produktion.“

Plataine partnerschaftlich mit Google Glass für Wearable-Interface des digitalen Assistenten für Composite-Material-, Werkzeug- und Prozessmanagement. QUELLE: Plataine.

 

Digitaler Assistent via Google Glass

Ein Teil der Google-Partnerschaft ist tatsächlich vor dem Nutzer sichtbar. „Google Glass ist eine Benutzeroberfläche, die der Operator trägt, mit Ohrstück und Mikrofon, im Grunde ein Tablet oder Telefon in anderer Form“, erklärt Ben-Bassat. „Es nutzt Googles natürliche Sprachverarbeitung, aber noch fortschrittlicher – es versteht jede Sprache und überwindet Umgebungsgeräusche. Wenn der Operator durchs Google Glass Mikrofon in beliebiger Sprache spricht, übersetzt Google die Frage und formalisiert sie für Plataines Software, die dann antwortet.“ Beispiel:

TECHNIKER: „Was ist mein nächster Job?“
PLATAINE via GOOGLE GLASS: „Der nächste Job ist #102.“
TECHNIKER: „Welches Werkzeug nutze ich?“
PLATAINE via GOOGLE GLASS: „Joe, nutze Werkzeug #5, das auf Regal 14A liegt.“

 

„Unsere Partnerschaft mit Google verbindet unser Fertigungswissen mit Googles breiter Expertise für einen digitalen Assistenten zum Management von Composite-Materialien, Werkzeugen und Prozessen“, sagt Ben-Bassat. „Unsere Software und die Google Glass Plattform ermöglichen Operatoren und Technikern, ihre Arbeit zu tun und Durchsatz zu steigern, Fehler zu reduzieren und die Lernkurve zu beschleunigen.“

 

Software-Implementierung, vernetzte Lieferkette und Cybersicherheit

Ben-Bassat sagt, primär existiere Plataine für Business-Lösungen. „Implementierung startet mit Identifikation der Pain Points des Kunden: Was wollen Sie lösen und erreichen? Antwort oft: Produktionsrate/Ausbeute oder Qualität/Nacharbeit. Wir besuchen dann die Anlage und machen eine Prozessanalyse.“ Letztere ist eine Art Due Diligence mit verschiedenen Personalebenen, vom Management bis Shopfloor, für ein breites, gründliches Bild.

„Dann identifizieren wir, ob und wie Plataine helfen kann, gefolgt von schrittweisem Vorgehen“, sagt Ben-Bassat. „Wir raten, mit einer Linie zu starten, Software dort auszurollen und dann schrittweise zu erweitern. Das gibt Zeit für Change Management und User Buy-in. Gleichzeitig erhalten wir Feedback, wo mehr Training nötig ist.“

Was ist mit dem aktuellen OEM-Druck für vernetzte Lieferketten? „Das schafft definitiv zusätzliche Herausforderungen bei Composites 4.0 Implementierung“, antwortet Ben-Bassat. „Ein OEM will alle Lieferanten vernetzen, um Kontrolle zu straffen und Kosten zu senken, aber wie managt die ganze Kette Datensicherheit? Es gibt keinen globalen Standard. Der OEM gibt eine Compliance-Liste, und nach Nachweis wird man akzeptiert. Plataine hat viel Zeit hier investiert, weil: ‚Wenn wir Compliance mit OEM-Anforderungen nicht zeigen können, können wir unsere Software nicht verkaufen‘“, merkt Ben-Bassat an.

„Wir schöpfen lokale Expertise“, fügt er hinzu. Israel ist Weltführer in Cybersicherheit. „Wir haben exzellente Tools hier (z. B. Penetrationstest-Software), um Schwachstellen aufzudecken. Plataine investiert massiv darin, weil wir müssen.“

 

Additive Fertigung und Recycling?

„Wir sehen die Additive Manufacturing (A.M.) Industrie generell vom Prototyping zur Serienfertigung übergehen“, sagt Ben-Bassat. Hersteller müssen Pedigree eingehender Materialien tracken sowie Anzahl der Rezyklierungen von Metall- und Composite-Pulvern und/oder Thermoplast-Schrott. „Dieses Cycling findet in hunderten Maschinen statt, und besonders bei Luftfahrtteilen muss Rückverfolgbarkeit gewährleistet sein. Sehr komplex und große Herausforderung.“ Aber auch Wiederholbarkeit von Prozess und Teilen sei herausfordernd. „Ein Teil ging durch 5 Blends und 10 Recycles, ein anderes durch 6 Blends und 9 Recycles. Sind diese Teile gleich? Das sind nicht nur Materialdaten, sondern riesige Datenmengen von Maschinen, die mit QA und Produktionsumgebung korreliert werden müssen. Wir glauben, Plataine kann Produktion und Teileperformance besser vorhersagen und in AM und Recycling unterstützend wirken. Wir haben nicht nur Software-Infrastruktur, sondern auch Wissensbasis. Wenn wir Kunden helfen, AM und Recycling, besonders in Composites, hochzufahren, ist das gut für Flexibilität, Produktivität und Nachhaltigkeit der ganzen Industrie.“

 

Wohin geht Composites 4.0?

„Das ist eine intensive Phase im positiven Sinn“, sagt Ben-Bassat. „Industriedynamik schafft Bedarf an Produktionslösungen. Wir erweitern unseren Footprint auf dem Shopfloor und fokussieren auf Optimierung jeder Composite-Produktion.“ Er stimmt zu, dass viele Unternehmen unsicher sind, was und wie zu tun. „Ich glaube, es ist schwer für manche zu verstehen, wie game-changing Industry 4.0 für Durchsatz, Kapazität etc. ist. Der Business Impact ist so signifikant, er wird wirklich beeinflussen, welche Unternehmen vorn liegen und welche nicht konkurrieren können.“

„Automatisierung schreitet voran“, fügt er hinzu. „Das wird nicht aufhören. Wir haben gesehen, dass Software Menschen kaum ersetzt, sondern das Team besser macht.“ Anders gesagt: Sie befreit Operatoren, Techniker und Management, neue Probleme und Entwicklungen anzugehen – zu antizipieren, was Kunden als nächstes brauchen, und Lösungen zu verfolgen, die die Kalkulation von Composites-Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit dramatisch verändern. „Ja, wir verfolgen eine Philosophie, aber vor allem ein sehr reales Business Value Proposition.“