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  • Fachkongress Digitale Fabrik@Produktion: Am virtuellen Netz wird noch geknüpft 28

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Die Digitale Fabrik befindet sich noch in der Entwicklungsphase“, stellte Professor Frank Mantwill mit Blick auf das Kongressprogramm fest. Denn dort waren viele verschiedene Vorträge zu Einzelthemen aufgelistet.

Die übergreifende Sicht auf die gesamte Produktentstehung sei noch nicht umgesetzt, so der Leiter des Instituts für Maschinenelemente und rechnergestützte Produktentwicklung an der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg. Schließlich sei die Digitale Fabrik als Netzwerk von digitalen Modellen und Methoden definiert, um die wesentlichen Fabrikprozesse und -ressourcen rund um das Produkt zu verbessern.

Doch in diesem Netz sind noch längst nicht alle notwendigen Maschen geknüpft. So sind laut Mantwill zum Beispiel die CAD-Systeme in der Entwicklung und Lösungen für die Digitale Fabrik in der Planung zu wenig miteinander integriert.

Das gleiche gelte im übrigen auch für Produktdatenmanagement und betriebswirtschaftliche Software. „Die Mauer zwischen der Entwicklung und der Fertigungsplanung existiert noch immer“, erklärt Mantwill. Häufig werden Informationen zwischen diesen Bereichen in Papierform ausgetauscht – obwohl sie in elektronischer Form vorliegen. Doch die Datenbanken, in denen sie liegen, führen in vielen Unternehmen nach wie vor ein Eigenleben.

Fabrikdatenmanagement gefordert

Die Vielzahl der verschiedenen Datenquellen, hält Professor Engelbert Westkämper dabei nicht für das Problem. „Es muss nicht alles in einem einzigen System abgelegt werden“, glaubt der Leiter des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA).

Wichtig sei aber eine Standardisierung. Will heißen: Die unterschiedlichen Systemen kommunizieren über genormte Schnittstellen miteinander und ihre Informationen sind in einheitlichen Formaten gespeichert.

„Sinnvoll wäre ein zentrales Fabrikdatenmanagement“, meint Westkämper. Derzeit arbeite die Forschung bereits an einer solchen zentralen Plattform, in die dann die verschiedenen elektronischen Systeme wie Module eingefügt werden könnten.

Es gibt aber noch weitere Ansätze, die gesamte Produktentstehung auf eine einheitliche Basis zu stellen. Dazu zählt etwa der Einsatz eines Systems für das Produktdatenmanagement (PDM). Wird eine solche Lösung als zentrale Plattform installiert, können alle Beteiligten auf sämtliche Daten zugreifen, die während eines Produktlebenszyklus anfallen.

Dr.-Ing. Emanuel Slaby, Leiter Produktdatenmanagement bei Hella.

In dieser Form nutzt zum Beispiel Autozulieferer Hella ein PDM-System, wie Emanuel Slaby berichtet, Leiter Produktdatenmanagement bei Hella. Dort greifen viele verschiedene Mitarbeiter wie Entwickler, Projektmanager, Werksverantwortliche oder Qualitätsprüfer auf den Datenpool zu.

Die Lösung dient dabei quasi als Backbone, an den sich andere IT-Werkzeuge wie etwa die CAD-Software Catia andocken. Wie Westkämper denkt auch Slaby, dass nicht ein System allein alle Anforderungen erfüllen kann. „Die IT-Anbieter glauben doch selbst nicht, dass sich der gesamte Produktlebenszyklus in einem System abbilden lässt“, so Slaby.
Schließlich gebe es in den Unternehmen auch gewachsene IT-Landschaften, die sich nicht einfach einebnen lassen.

 

Kommunikationsbasis Automation ML

Miriam Schleipen, Fraunhofer Institut IOSB

Die Mauern innerhalb der Digitalen Fabrik soll auch die Einheitssprache ‚Automation ML‘ überwinden helfen. Automation ML basiert auf dem Standardformat XML. Die Systeme in der Fabrik- und Anlagenplanung sollen künftig über diese Sprache miteinander kommunizieren können.

Dazu zählen verschiedenen Engineering-Werkzeuge – zum Beispiel für die Mensch-Maschine-Interaktion oder die Robotersteuerung. „Der Datenaustausch zwischen den IT-Systemen bei Anlagenherstellern-und betreibern wird damit verbessert“, erklärt Miriam Schleipen, Mitarbeiterin am Fraunhofer Institut für Optotronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB). Alle beteiligten Ingenieure hätten so Zugriff auf konsistente Daten.

AutomationML wird von einem Konsortium vorangetrieben, das aus Industrieunternehmensowie Forschungseinrichtungen besteht. Dazu zählt auch Fahrzeughersteller Daimler, der AutomationML in den eigenen Produktionsprozessen bereits einsetzt.

IT-Nutzen nicht ausreichend definiert

Prof. Dr. Rainer Stark, Bereichsleiter Fraunhofer Institut IPK

Neben mangelnder Vernetzung hat die Umsetzung der Digitalen Fabrik nach Meinung von Professor Rainer Stark noch mit einem weiteren Problem zu kämpfen. „Es gibt noch kein digitales Wertschöpfungsmodell“, bemängelt der Bereichsleiter des Geschäftsfeldes Virtuelle Produktentstehung am Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK).

Der Nutzen der IT ist also noch nicht ausreichend definiert. Für den Einsatz von digitalen Lösungen wird laut Stark häufig nur ein Argument herangezogen: die Reduzierung von Prototypen. Der Beitrag der Digitalen Fabrik zur Wertschöpfung sei aber wesentlich größer.

Das verdeutlicht das Beispiel des Unternehmens Zollner, einem Anbieter von Electronic Manufacturing Services. Dort wird eine Lösung für die Digitale Fabrik als Standardplanungswerkzeug eingesetzt. Und diese Lösung unterstützt das Unternehmen auch dabei, Aufträge zu gewinnen.

So nutzten die Verantwortlichen das System bei einer Kundenanfrage. Mithilfe des Planungswerkzeugs ließen sich Anforderungen für die Produktionsprozesse genau definieren. Auf dieser Basis konnten die zuständigen Mitarbeiter dann ein Angebot erstellen.

Das Ergebnis: Zollner gewann den Kunden für sich. „Auch wenn die Zeitschiene eng bemessen ist, kann die digitale Planung bereits zu Beginn einer Angebotsphase eingesetzt werden“, resümiert Alois Mahr, Leiter Elektronik Prozessplanung bei Zollner.

Inbetriebnahmen beschleunigt

Andreas Schoch, Leiter Simulation und Virtuelle Produktion ThyssenKrupp Drauz Nothelfer

Der Nutzen von digitalen Methoden zeigt sich auch bei der Virtuellen Inbetriebnahme. Dabei wird eine reale Anlagensteuerung mit dem virtuellen 3-D-Modell der Anlage kombiniert. So können die Steuerungsprogramme getestet werden, bevor die Anlage tatsächlich in Betrieb geht. Fehler lassen sich so frühzeitig vermeiden. Das Risiko beim realen Anlauf wird minimiert. Das spart Kosten und Zeit.

Beim Karosseriebauer ThyssenKrupp Drauz Nothelfer konnte die reale Inbetriebnahme durch den Einsatz der virtuellen Variante um drei Wochen verkürzt werden. Die Kosten ließen sich um die Hälfte reduzieren.

Auch Daimler arbeitet mit einer virtuellen Inbetriebnahme. Die Erfahrungen im Lkw-Werk Wörth mit dieser Methode waren so positiv, dass künftig auch die Produktionsanlagen für die S-Klasse vorab virtuell getestet werden sollen.

Noch mehr Testmöglichkeiten bietet die Hybride Inbetriebnahme, die wohl in Zukunft an Bedeutung gewinnen wird. Dabei werden über die Bus-Schnittstellen reale Komponenten wie etwa Motoren oder Robotoranwendungen mit dem Simulationssystem verknüpft. So lassen sich auch diese im Zusammenspiel mit der virtuellen Anlage testen.

Wer sich mit der Einführung einer Virtuellen Inbetriebnahme beschäftigt, stößt allerdings auf die gleichen Hürden, welche die Umsetzung der Digitalen Fabrik generell behindern.

Die heterogene IT-Landschaft bereitet auch hier Probleme. „Die Vielfalt der Simulationssoftware und der 3-D-Formate erschwert eine standardisierte, automatisierte Modellerstellung“, berichtet Andreas Schoch, Leiter Simulation und Virtuelle Produktion bei ThyssenKrupp Drauz Nothelfer. Erschwerend hinzu kämen auch noch die unterschiedlichen Robotertypen.

Vision optimierter Lebenszykluskosten

Für die Digitale Fabrik gibt es somit noch ein Stück Weg zurückzulegen, bis sie den höchsten Punkt ihrer Entwicklung erreicht hat. Geht es nach Professor Mantwill, wird die Digitale Fabrik eines Tages als eigenständiger Begriff verschwinden. Seine Vision ist, dass alle Unternehmen ihre Organisationen und Prozesse so gestaltet haben, dass auch schon der erste Kunden ein Produkt erhält, dessen gesamte Lebenszykluskosten optimiert sind.

Markus Strehlitz