Den digitalen Faden entwirren: Siemens PLMs Blueprint für Smart Manufacturing

Siemens PLM Strategie: Digitaler Faden von der Idee bis zur Feldüberwachung

Siemens PLM hat eine Strategie, die Fertigung neu zu erfinden, indem digitale Informationen vom Konzept über das Design bis zur Leistungsüberwachung im Feld durchgängig verknüpft werden. Es ist leicht, sich zu verwirren, was das alles bedeutet, aber konkrete Beispiele und Definitionen helfen, alles zu erklären.

INDIANAPOLIS – Es gibt viel Gerede über Digitalisierung in der Fertigung. Siemens PLM ist nicht allein in der Diskussion über digitale Zwillinge und Fäden, Cloud Computing, Big Data, Industrial Internet of Things und agile Fertigung.

Man könnte vergeben, wenn es etwas nebulös erscheint – der schiere Umfang der Aufgabe bedeutet, dass es schwer ist, einen Griff darauf zu bekommen.

Jedes Unternehmen bietet seine eigene Vision. Grenzen verschieben sich upstream und downstream, da PLM-Unternehmen neue Fähigkeiten kaufen oder aufbauen. Das Ziel scheint zu sein, so weit wie möglich One-Stop-Shopping für jeden potenziellen Kunden anzubieten. Siemens PLM verfolgt diesen Ansatz sicherlich, sowohl in großem als auch in kleinem Maßstab. Beides war auf der Siemens PLM Connections Conference 2017 zu sehen, die im Mai 2017 in Indianapolis stattfand.

Insbesondere eine Diskussion und Demonstration machte den ganzen Hype, nun ja, weniger Hype und mehr real.

Big Picture: Digitale Fäden und Zwillinge

„Es gibt eine Reihe von Enabling-Technologien, die die Art verändern, wie Sie über den digitalen Zwilling denken“, sagte Siemens PLM CEO Tony Hemmelgarn in einer Keynote auf der Konferenz. Das digitale Zwilling-Konzept ist eine Computerrepräsentation eines beliebigen physischen Assets, die ständig mit Daten aus verschiedenen Quellen aktualisiert wird. Sein Zweck zielt auf Wartung, Reparaturen, Updates und zukünftige Designs ab.

Während das Konzept mit einem Produkt (tatsächlich einem Flugzeugtriebwerk) begonnen haben mag, betonte Hemmelgarn, dass digitale Zwillinge auch sowohl Produktionsprozesse als auch Leistungsmodelle widerspiegeln könnten – von fast allem.

Er ordnete die Schlüsseltechnologien in drei Kategorien ein, was für mich sehr sinnvoll war und half zu verstehen, wie all das funktionieren könnte. Der Kern seiner Botschaft war einfach: Werkzeuge für Ideation, Realization und Utilization.

Ideation

Dies sind bestehende und aufkommende Werkzeuge, um Produkte „zum Leben zu erwecken“, in Hemmelgarns Worten, durch die F&E- und Designphase. Dazu gehören generative Design-Technologie, ein Schlagwort, das sowohl CAE-Simulation als auch Optimierungstechniken umfasst, die Computer einen Teil der Designarbeit erledigen lassen. Optimierung umfasst Topologie- und Formoptimierung sowie Multidomain-Optimierung (MDO). MDO wird kritisch sein, da jedes Produkt heute und in Zukunft sowohl smart ist – also viel Software – als auch aus mechanischen, elektrischen und mechatronischen Systemen besteht. Der jüngste Kauf von Mentor Graphics, dem Elektronikdesign-Unternehmen, zeigt, dass Siemens an diese Konvergenz disparater Disziplinen denkt.

Realization

Dies ist das Bündel von Werkzeugen, die tatsächlich das Produkt herstellen. Ein aufregendes und aufkommendes Werkzeug ist additive Fertigung, aber es passiert auch viel in fortgeschrittener Robotik und sogar Machine Learning. Machine-Learning-Techniken könnten Herstellern helfen, Planung und Entscheidungsfindung zu optimieren, wie Supply Chain Management und sogar Stromverbrauch, so das Unternehmen. Die Kombination von additiver Fertigung mit Robotik ist der Schlüssel zu größeren Teilen, und es gibt keinen Mangel an guten Ideen in diesem Bereich.

Utilization

Hier konvergieren der wahre Wert von Big Data Analytics, Cloud-Technologie und Wissensautomatisierung. Das Sammeln von Daten über die Cloud und die anschließende Automatisierung, wie Wissen aus Rauschen extrahiert wird, indem aufkommende Big-Data-Techniken angewendet werden, war ein weiteres seiner Themen.

Was Siemens PLM einzigartig machen könnte, ist, dass seine Muttergesellschaft, Siemens AG, einer der größten Industriekonzerne der Welt ist. Sie liefert Gasturbinen, Fertigungsausrüstung und Automatisierung sowie Fertigungsoperations-Management-Software. In seiner Sicht kann es praktische Techniken in anspruchsvollen Situationen testen und so sowohl ein Labor als auch Glaubwürdigkeit bieten.

Es scheint ihnen auch zu erlauben, wirklich End-to-End zu denken. Während er anerkannte, dass es eine Reihe von Lieferanten für sowohl Ideation als auch Utilization gibt, „verpassen viele den mittleren Teil“, sagte Hemmelgarn. „Jemand muss es machen und bauen. Wir machen Dinge und nutzen unsere eigene Software dabei und lernen viel dabei.“ Die Siemens Digital Enterprise Suite ist das Ergebnis. Sie deckt neun verschiedene Segmentbereiche ab, die seiner Meinung nach eine Fertigungsentität einsetzen muss.

Zukünftige Richtungen der Fertigung

Eine der wichtigsten Erkenntnisse, die CEO Hemmelgarn betonte, war, dass digitale Zwillinge in drei Arten auftreten, die in gewisser Weise den drei Schlüsselwörtern entsprechen, die er zur Strukturierung seines Vortrags nutzte. Einer ist der digitale Produktzwilling, passend zu Ideation-Werkzeugen. Ein anderer ist der digitale Produktionszwilling, der Produktionsprozess zur Herstellung des Produkts, passend zu Realization. Der dritte ist der digitale Leistungszwilling, passend zur Menge an Big Data und Analytik unter Utilization.

Das Siemens-Team lieferte auch ein greifbares Beispiel für diese Werkzeuge, die One Aviation halfen, einem Hersteller kleiner Allgemeinluftfahrzeuge, einschließlich eines zweimotorigen Very Light Jets (VLJ) namens Eclipse EA500 und Varianten. Der CEO und Gründer von One Aviation, Alan Klapmeir, trat zusammen mit Jim Rusk, Chief Technology Officer und Senior Vice President für Siemens PLM, auf. Klapmeir betonte die Wichtigkeit aller drei digitalen Zwillinge im Flugzeugunternehmen und wie die Aufrechterhaltung der digitalen Zwillinge ihnen half, besser für zukünftige Upgrades zu planen.

Das Duo ging dann alle Schritte durch, die nötig waren, um das Design der Basis-Eclipse in eine größere Version namens Eclipse Canada zu ändern. Ein Schlüsselpunkt bei fast jedem Transportfahrzeug, Auto oder Flugzeug, ist, wie smart es sein muss und wie viel Elektronik und Verkabelung enthalten sein muss. Tatsächlich spielte Hemmelgarn darauf an, dass ihr Kauf von Mentor Graphics durch Kunden angeregt wurde, die verlangten, dass Mentor Graphics-Produkte, insbesondere Kabelbaumdesign, sowohl mit Teamcenter als auch ihrem CAD NX-Paket kompatibel seien.

Eine Reihe von Softwarewerkzeugen wurde verwendet, um digitale Zwillinge für Produkt, Prozess und Leistung aufzubauen und zu pflegen. Die Demonstration umfasste Simulation der Luftströmung um Fahrwerke bis hin zur Programmierung eines Roboters, der das Flugzeug bauen würde, mit anderen Robotern, die die Carbonfaser-Paneele schalltechnisch inspizieren würden. Es gab sogar eine Demonstration eines Stratasys-Additiv-Fertigungsgeräts, das an einen Roboter angebracht war und einen Prototyp-Nasenkegel für die Evaluation an der Eclipse Canada aufbaute.

Nicht, dass jemand darauf beschränkt ist, nur Siemens-Werkzeuge zu nutzen. Hemmelgarn betonte, dass jedes einzelne Siemens-Produkt nicht die bevorzugte Lösung sein mag, und manchmal auch nicht sein mag. Die Kernbotschaft ist, dass hier mindestens eine Version davon ist, wie man Sinn in dieses aufkommende Paradigma für die Fertigung bringen kann.