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Digitalisierung in der Industrie

Digitalisierung in der Industrie

Digitalisierung, Netzwerke und Virtualisierung sind Begriffe, die uns immer häufiger begegnen, auch in der Geschäftswelt. Was bedeuten diese Begriffe konkret?? Und was bedeuten sie in einem Workshop?? Von der Prozessebene bis zum Fabriknetzwerk spielt die Digitalisierung eine wesentliche Rolle, wie in kleinen und großen Unternehmen, die mit Blech arbeiten, zu sehen ist. Wie bei vielen Ideen rund um die Industrie 4.0, Ziel ist es, eine stärkere Nutzung der Maschine zu fördern, höhere Produktqualität bzw, einfach, eine Steigerung der Produktivität.

In der Produktion der Zukunft, Die traditionelle Welt der Produktionsprozesse wird vernetzt und optimiert durch a intelligente Software. Es bekommen, Unternehmen werden Prozessdaten aufzeichnen, Maschinen und Produkte, von der Auftragsannahme bis zur Produktion und Lieferung. Diese Übertragung von Daten aus der realen Welt in die virtuelle Welt nennen wir Digitalisierung. Laut Gartner, Digitalisierung ist „der Einsatz digitaler Technologien, um ein Geschäftsmodell zu ändern und neue Umsatz- und Wertschöpfungsmöglichkeiten zu schaffen; ist der Prozess der Umstellung auf ein digitales Unternehmen”.

Im Rahmen der Digitalisierung, Die Virtualisierung beschreibt detailliert, wie einzelne Prozesse auf einem Computer abgebildet werden. Dank ausgefeilter Software, Daten und Messwerte von Prozessen und Produkten können gesammelt und ganze Prozesse simuliert werden. Physik, Ingenieurwissenschaften und Betriebswirtschaftslehre verbinden sich, um unterschiedliche Ziele zu erreichen: noch vor der eigentlichen Produktion, Prozess- und Produktvarianten können getestet und optimiert werden. Später, Prozesse werden in großem Umfang verfolgt und ausgewertet, einerseits, haben aktuelle Daten über die Produktion und, für einander, Trends für die Zukunft so genau wie möglich berechnen.

Ein wichtiges Modell in diesem Zusammenhang ist die digitaler Zwilling. Dieses Konzept beschreibt das virtuelle Abbild eines realen Produkts (der Prozess, Maschine, Bedienung). Dem digitalen Zwilling eines Bauteils werden in allen Fertigungsschritten die jeweiligen Messdaten des realen Bauteils zugeordnet. Das Ergebnis ist ein Datensatz (zusammen mit einem digitalen Namensschild der Komponente) ermöglicht eine detaillierte Rückverfolgbarkeit.

Wenn Prozessdaten und Produktdaten kombiniert werden, Prozesse können überwacht und optimiert werden. Falls die Prozesswerte von den definierten theoretischen Werten abweichen, es ist möglich, sofort zu reagieren und einzelne Prozessparameter entsprechend zu modifizieren. Diese Prozessparameter können zuvor definiert worden sein; dann, gekoppelte Sätze von Produkt- und Prozessparametern gespeichert werden.

Horizontale Vernetzung

Das horizontale Vernetzung bezeichnet die Abbildung einer kompletten Produktionslinie mit all ihren Prozessen und Daten. Andererseits, Die vertikale Vernetzung bezeichnet die Netzwerkverbindung vom einzelnen Prozess zur Maschine, zur Fertigungszelle, in die Produktionshalle u, endlich, zum Werksnetz. Zum Beispiel: wenn ein Prozess aufgrund veränderter Materialparameter korrigiert werden muss, im vertikalen netzwerk kann der entsprechende datensatz auf allen maschinen ausgetauscht werden, die im werksnetzwerk den gleichen prozess an der gleichen materialcharge durchführen

digitale Transformation

Das digitale Transformation ist der Veränderungsprozess bei der Einführung digitaler Technologien. Dabei, völlig neue Geschäftsmodelle können entwickelt werden, wie rein digitale Geschäftsmodelle und digitale Wertschöpfungsnetzwerke.

Digitalisierung auf allen Ebenen

Die Digitalisierung in der Industrie ist eng mit dem Begriff der verbunden Industrie 4.0 denn es geht um dieganzheitliche Digitalisierung der industriellen Produktion”. Es dient dazu, Abweichungen in der Produktion schneller zu erkennen und Lösungen dafür zu finden. Neben, Die Digitalisierung hilft der Industrie, ihre Fertigungsprozesse durch Virtualisierung und verstärkte Standardisierung zu optimieren.

Um die Vorteile der Digitalisierung optimal zu nutzen, Es wird empfohlen, es auf allen Fertigungsstufen einzuführen: Das beginnt bei der Auftragsabwicklung und setzt sich bis zur eigentlichen Fertigung fort, wo alle Prozessdaten gesammelt werden und für jedes Teil nachverfolgt werden können. Das Ziel ist Produktivität optimieren, sowie die Rückverfolgbarkeit jedes einzelnen Produktionsschrittes für jedes Stück. Die Optimierung kann auch automatisiert werden, damit Prozesse sich selbst regulieren.

Aber auch jenseits der Werksgrenzen hat die Digitalisierung klare Vorteile.. Wie in vertikalen Netzwerken erwähnt, Fabriknetzwerke können aus der Standardisierung und ihren Skaleneffekten neue Vorteile ziehen. Neben, Anlagenbauer können die Betriebsdaten ihrer Maschinen beim Kunden überwachen ('Zustandsüberwachung') und im Wartungsfall aus der Ferne helfen, o die erwartete Wartung für den Kunden durch Parametertrends vorherzusagen („Vorausschauende Wartung“).

Ein gutes Beispiel für die Möglichkeiten der Digitalisierung in der Industrie ist aktuell im Bereich 3D-Druck zu sehen.. Da drüben, Produktentwicklung und Produktion sind oft komplett getrennt und die Produktion wird als Dienstleistung verkauft. Dassault Systèmes bietet eine Softwareumgebung, in der nicht nur Simulationen und virtuelle Tests der Produkte durchgeführt werden können, aber auch bewertete Lieferanten können für die Produktion auf ihrer 3DExperience-Plattform beauftragt werden. Einzelne Schritte sind modular aufgebaut, aber die fortschreitende Digitalisierung auf einer einheitlichen Plattform ermöglicht, Jedoch, eine effiziente und rentable Wirtschaftstätigkeit.

Vollständige Kontrolle im Schweißprozess

Im Internationalen Kongress für Lasertechnik AKL'18, Michael Ungers von der Scansonic MI GmbH erläuterte, wie die Digitalisierung auf Prozessebene funktioniert. „Vom Einlernen bis zur Nahtkontrolle, Wir können jede Schweißnaht an jedem Bauteil per Video und mit komplettem Datensatz dokumentieren.“. Scansonic baut Laserbearbeitungssysteme für das Laserschweißen. Mit seinem Kamerasystem SCEye, bieten eine integrierte Lösung für die Prozesssteuerung, sowohl für Schweißverfahren mit taktiler Drahtführung als auch für das Remote-Schweißen. für jede Komponente, Die Software zeichnet beide Prozessparameter auf (Laserleistung, Drahtvorschub, usw.) als Bewegung der Rotationsachse [Position der Rotationsachse] oder die Crimpkraft des Kabels. Neben, Der Verbindungsbereich wird auf Video aufgezeichnet.

Vor und nach dem Prozess aufgenommene Kamerabilder werden in Echtzeit bearbeitet. Zum Beispiel, Diese Bilder können verwendet werden, um Hindernisse vor Beginn des Prozesses oder Unterbrechungen während des Klebens zu identifizieren. Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, Die Kamera überwacht auch die gekühlte Naht und kann Nahtfehler eindeutig identifizieren (zum Beispiel, die Poren).

In der Software steckt viel technisches Wissen. Dafür, Scansonic analysiert große Mengen an Testdatensätzen. Mit Hilfe von Machine-Learning-Ansätzen, generiert und optimiert die Algorithmen für die entsprechende Anwendung. Der Anwender erhält die Algorithmen als Software-Update und muss nur noch durch Setzen einer Referenzspur feinjustieren.. Als Ergebnis, Einflüsse von Materialien und Produkteigenschaften können berücksichtigt werden. Langfristiges Ziel ist hier die weitere Optimierung, um eine selbstlernende Maschine zu generieren..

Beim Testen des Kamerasystems, Scansonic hat einige überprüft 20.000 Schweißnähte mit insgesamt 69 Defekte (Defekte > 2 mm). Alle Fehler wurden zuverlässig gefunden. Die Rate der „Falsch-Negativen“ war 1,1%. Das sind Darstellungsfehler, die noch akzeptabel sind.

Interessant ist auch die Überwachung der Prozess- und Maschinenparameter: Warnwerte und Grenzwerte für Fertigungstoleranzen werden vom Anwender vor der Verarbeitung festgelegt. Die Steuerungssoftware zeigt in Echtzeit an, ob die produzierten Teile innerhalb der Toleranzen liegen (Grün), sind im Warnbereich (gelb) oder nicht akzeptabel sind (Rojo). Nicht nur die Ausschussrate lässt sich präzise steuern, Das System kann aber auch Prozessprobleme in Echtzeit erkennen. Diesen Weg, weitere Schäden an der Bearbeitungsmaschine können vermieden werden.

Blechbearbeitung der Zukunft

Trumpf, en Ditzingen, Deutschland, arbeitet seit geraumer Zeit an neuen Konzepten für die Blechbearbeitung. in der Anlage, Besucher können die „Sheet Production Unit“ in einer Fertigungshalle besichtigen. Man geht durch die fünf Stationen – von der Auftragsannahme bis zur Auslieferung der Teile – und kann sich auf den großen Bildschirmen über den Stand der Arbeiten informieren.. Beim Besuch der letzten Intech-Hausmesse, Es war ersichtlich, dass sie echte Daten darstellen: bei 3 bin, im lager war ein stück blech stecken geblieben, die Maschine war also offensichtlich stehengeblieben.

Und genau darum geht es bei der Digitalisierung in der Produktion: um die Kapazitätsauslastung zu optimieren, Störungen rechtzeitig erkennen und beseitigen. Schon bei der Planung der Produktionseinheit, Das Unternehmen identifizierte Engpässe und optimierte Prozesse durch Simulation. „Unsere Vision ist die autonome Fabrik“, sagt dr.. Heinz-Jürgen Prokop, CEO de Machine Tools en Trumpf. „Unser Ziel ist die schrittweise Automatisierung beider Auftragsabwicklungen, dass es in Zukunft papierlos und ohne Medienbruch geht, ab der Wertschöpfungskette, worüber wir jederzeit volle Transparenz verlangen“.

Bei der Herstellung, Trumpf basiert auf einem durchgehenden horizontalen Netzwerk. für Kunden, einige davon sind deutlich größer als Trumpf, Auch für die vertikale Vernetzung bietet das Ditzinger Unternehmen umfangreiche Möglichkeiten. Die Datenerfassung beginnt am Ende des Prozesses. Auf den höheren Ebenen, Daten werden zunehmend aggregiert. Ziel ist es, den Prozess zu optimieren, auch über die Grenzen der Site hinaus. Der Kunde entscheidet, welche Daten an wen übermittelt werden.

In den meisten Fällen, Prozessdaten verbleiben im jeweiligen Unternehmen, während die Betriebsdaten der einzelnen Maschinen auch an die Hersteller gehen können, wie Trumpf. Dort werden Daten von möglichst vielen Maschinen gesammelt und ausgewertet.. Änderungen in einzelnen Systemen, sondern auch in kompletten Modellreihen, werden als „zustandsbasierte Dienstleistungen“ betrieben. Kurzfristig, Unternehmen können auf kritische Bedingungen reagieren, teilweise schon bevor sie auftreten.. Langfristig, die Erfahrung kann zum Vorteil aller Benutzer verwendet werden.

Laserbeschriftung: Feinsteuerung der Pressen, Ständige Rückverfolgbarkeit von Karosserieteilen

Stahlcoils bis zu 40 Tonnen schwer und etwa drei Kilometer lang (die sogenannten Coils) werden im Presswerk in Stücke geschnitten und anschließend zu Karosserieteilen geformt. Plattendicke, die Festigkeit bzw. der Schmierungsgrad ist nicht an allen Stellen der Spule gleich, Eigenschaften, die bei besonders beanspruchten Karosserieteilen beim Umformen zu Rissen führen können. Hier arbeitet eine Smart-Data-Analytics-Anwendung bei der BMW Group in Regensburg. Jeder Rohling ist mit einem eigenen Identifikationscode lasermarkiert. In der Zukunft, Diese ID ermöglicht es der Presse, die Eigenschaften des Rohlings abzugleichen: Falls erforderlich, die ID kann einen Steuerbefehl enthalten, der eine zusätzliche Schmierung des Rohlings aktiviert, bevor er in der Presse geformt wird, zum Beispiel.

Dank eindeutiger Kennzeichnung, der Rohling kann jederzeit identifiziert werden. Auf diese Weise, jedem karosserieteil werden informationen zugeordnet, die über die folgenden fertigungsschritte bis zur fertigen karosserie verfügbar bleiben.

Die Planungsspezialisten der BMW Group nutzen bereits die Rückverfolgbarkeit aller Teile, um den Prozess durch zusätzliche Algorithmen zu optimieren.. Damit, unter Berücksichtigung der gemessenen Eigenschaften jedes Körperteils, Das Unternehmen kann die Abmessungen des Hohlraums der fertigen Karosserie weiter optimieren, oder besser den Farbauftrag auf die individuelle Körperoberfläche abstimmen. schon heute, Feinabstimmung der Pressparameter wirkt sich deutlich auf die Eigenschaften des Rohlings aus: die Zahl der Ablehnungen ist deutlich zurückgegangen; der stoffliche nutzungsgrad eines Coils hat weiter zugenommen. Diesen Weg, Systemausfallzeiten, die für die Fehleranalyse erforderlich sind, können reduziert werden.

Christlicher Schutzpatron, Leiter Innovationen und Digitalisierung im BMW Produktionssystem, Erklären: „Con Smart Data Analytics, wir setzen neue Maßstäbe in unserem Produktionssystem. Wir kombinieren die Erfahrung unserer Mitarbeiter mit den neuen Möglichkeiten, große Datenmengen effizient zu verarbeiten, um genaue Prognosen zu erhalten und Prozesse proaktiv zu optimieren.. Dies beschleunigt die kontinuierliche Verbesserung des Produktionssystems nach den Grundprinzipien des Lean Manufacturing.“.

Fuente: Interempresas schreiben