Auf dem Weg zur smarten Produktion: So wird die Messkette zur digitalen Wertschöpfungskette

Als Expertin für Prozessdaten arbeitet die Kistler Gruppe intensiv daran, ihren Kunden mehrwertorientierte digitale Services vom einzelnen Montageprozess bis zur gesamten Fertigungsumgebung zur Verfügung zu stellen – die ganzheitliche Optimierung von der Sensor- über die Maschinenebene bis zum Post Processing rückt damit mehr und mehr in den Fokus.

Die Digitalisierung der Industrie ist in vollem Gange. Je stärker Informations- und Operationstechnologie verschmelzen, desto größer wird auch das Potential zur Effizienzsteigerung in der Produktion. Auf vielen verschiedenen Ebenen arbeitet Kistler daran, Fertigungsunternehmen mit intelligenten Services bei der digitalen Wertschöpfung zu unterstützen. Diese wird zunehmend durch Software getrieben. Dabei geht es unter anderem um universelle Datendurchgängigkeit und Vernetzung, den digitalen Zwilling auf Prozessebene, plattformunabhängige Transparenz und Rückverfolgbarkeit sowie die ursachenorientierte Analyse von Big Measurement Data.

Umfassende Konnektivität als Basis

Um der Vision einer durchgehend vernetzten Industrie, wie sie mit dem Begriff Industrial Internet of Things benannt ist, näher zu kommen, setzt Kistler auf maximale Konnektivität und Datendurchgängigkeit. Dazu gehören offene, maschinenunabhängige Schnittstellen und Protokolle wie OPC-UA, aber auch eine möglichst vollständige Kompatibilität auf dem Shop Floor: Ein Großteil der installierten Fertigungsanlagen ist älteren Datums und will ebenso integriert sein wie neueste, mit Euromap77 ausgestattete Maschinen.

Darüber hinaus kooperiert Kistler mit einem der führenden Unternehmen im Bereich Manufacturing Execution Systeme (MES), um die Lücken zwischen maschineller Prozessebene und übergeordneten Prozessleitsystemen zu schließen und Daten plattformübergreifend zur Verfügung zu stellen. Weitere Kooperationen mit Anbietern von Produktionsleitsystemen werden künftig dabei helfen, die cyber-physische Systemarchitektur für eine vollständig vernetzte Fertigungsumgebung zu komplettieren.

Dabei geht es nicht nur um die reibungsfreie und effiziente Einbindung von Systemen wie ComoNeo, dem führenden Prozessüberwachungssystem für die Spritzgießfertigung, oder dem führenden Prozessüberwachnungssystem maXYmos für sämtliche Montageschritte. Ziel ist es, alle Daten auf Prozessebene, das heißt für jeden einzelnen Fertigungsschritt eines Produkts, in Echtzeit verfügbar zu machen und den jeweiligen Arbeitsaufträgen oder Produkten zuzuordnen (digitaler Zwilling). Dies ist gerade für hoch regulierte Industrien wie Automobilbau, Medizin oder Pharma eine Grundvoraussetzung. Dabei entstehen sehr schnell große Mengen von Messdaten, die eine leistungsfähige Verwaltung und Auswertung erfordern und geeignete Software zur Analyse von Big Data voraussetzen.

Vom digitalen Zwilling zur intelligenten Produktion

Ein zentraler Baustein der digitalen Wertschöpfungskette ist der digital twin für jedes einzelne gefertigte Produkt: Welche Maschinen und Geräte waren beteiligt? Mit welchen Werkzeug- und/oder Rezepteinstellungen und Parametern und unter welchen Umgebungsbedingungen? Welche Bearbeitungsschritte wurden wie durchgeführt und mit welchem Ergebnis? Wie ist die resultierende Qualität zu bewerten und im Detail zu veranschaulichen? Je mehr verlässliche Informationen zur Verfügung stehen, desto gezielter lässt sich die Fertigung optimieren – gerade mit Blick auf die ganzheitliche Steuerung einer smart factory und die für Industrie 4.0 geforderten Individualisierungsmöglichkeiten mit Tendenz zur Losgröße 1.

Kunden von Kistler profitieren künftig zusätzlich von neuen digitalen Services, die Messtechnik anwendungsorientiert auf Nutzungsbasis (information-as-a-service) verfügbar machen:

  • Device Management: Effiziente Verwaltung von Geräten und Schnittstellen – größtmögliche Standardisierung, erprobtes UX Design
  • Distributed Numeric Control (DNC): Bereitstellen, Verteilen und Versionieren von Rezept- und Werkzeugparametern – reduzierte Rüstkosten, Rezeptanalyse, gesteigerte Prozessüberwachung
  • Visualization & Control: Plattformunabhängige, individuelle oder nutzerbezogene Darstellung aller Prozessinformationen – Gesamtübersicht des Produktionsfortschritts und übergreifende Prozesskontrolle
  • Traceability: Bauteilgenaue Zuordnung von Auftrags- und Prozessdaten – vollständige Dokumentation, Ursachenfindung und umfassende Rückverfolgbarkeit
  • Data Analytics: Mustererkennung in großen Datenmengen und maschinelles Lernen – vertiefte Problemlösefähigkeit, weniger Maschinenstillstand, höhere OEE

Die übergreifende Zusammenführung und Visualisierung von Prozess-, Maschinen- und Umweltdaten stellt eine nicht zu unterschätzende Herausforderung dar: Um unterschiedlichen Nutzern vom Shop Floor bis zur Unternehmensleitung die für sie relevanten Informationen als Dashboard auf beliebigen Endgeräten zur Verfügung zu stellen, investiert Kistler kräftig in webbasierte Technologien und entsprechende Kompetenzen. Nur so lassen sich unter Einschluss gängiger Usability- und Sicherheitserwartungen erweiterte Nutzungs- und Kontrollpotentiale entfalten – mit dem Ziel, intelligente, sich selbst verwaltende Maschinen und Prozesse zu formen, die eine vorausschauende und vorhersagbare Fertigung (predictive production) ermöglichen.

Neues Wissen zur Fertigungsoptimierung generieren

Ebenso entscheidend sind die erweiterten Möglichkeiten im Bereich Big Measurement Data und Data Analytics: Hier hat die Kistler Gruppe sowohl organisch als auch durch Zukauf Kompetenzen erworben, die sie bereits heute an ihre Kunden weitergeben kann: Die erfolgreiche Analyse großer Mengen von Prozessdaten erfordert messdatenspezifisches Software-Know-how und lässt sich häufig nicht mit Standard-Algorithmen erreichen. Applikationsspezifische Lösungen für einzelne Anwendungsfelder wie Kunststoffverarbeitung, Montageüberwachung oder Schraubtechnik ermöglichen die Erkenntnis neuer Zusammenhänge – dank Mustererkennung und maschinellem Lernen auch über lange Zeiträume hinweg. Mittels Trendanalysen, Kurvenanalysen und dem Testen von Hypothesen beim Auftreten von Schlechtteilen wird die Prozessoptimierung auf eine neue Stufe gehoben.

Als führender Hersteller von piezoelektrischer Messtechnik setzt Kistler auch in der eigenen Fertigung auf die neuen Systeme. Daraus ergibt sich die Win-Win Situation, die eigenen Prozesse und somit die Produktqualität zu verbessern und gleichzeitig die entwickelten Lösungen nicht nur unter Labor-, sondern auch unter realen Bedingungen zu testen.

Kistler verfügt bereits heute über die Mittel zur weiteren Digitalisierung der Fertigung und baut diese zukünftig weiter aus – nicht zuletzt mit Hilfe strategischer Kooperationen in den Bereichen Software und industrielle Anwendungen. Im Fokus stehen nicht mehr nur Systeme und Lösungen, sondern Informationen und Services, die Kunden helfen, ihre Produktionsprozesse nachhaltig und ganzheitlich zu verbessern. Die Kombination des messtechnischen und analytischen Know-hows von Kistler mit dem Produktions- und Anwendungs-Know-how der Entwicklungspartner schafft eine optimale Basis, um kundenzentrierte Lösungen und Services zu entwickeln. Die Messkette wird so zur digitalen Wertschöpfungskette und bringt zusätzliche Intelligenz in Maschinen und Anlagen – bis hinunter zum einzelnen Bearbeitungsschritt sowie funktions- und ebenenübergreifend. Das Ziel von Industrie 4.0, die weitgehend autonome, sich selbst steuernde Fabrik, rückt damit in greifbare Nähe.

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