Smart Factory im Werkzeugbau bei KAMAX - Reduzierung der Durchlaufzeit um 90 % - Industrie 4.0 ...

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Smart Factory im Werkzeugbau bei KAMAX - Reduzierung der Durchlaufzeit um 90 % - Industrie 4.0 ...
Industrie 4.0

                       Smart Factory im Werkzeugbau
                                          bei KAMAX
                                                  Reduzierung der Durchlaufzeit um 90 %

                                  Christian Ludwig, Thomas Farrenkopf, Thomas Panske und Hilmar Gensert,
                                                KAMAX Tools & Equipment GmbH & Co. KG, Homberg (Ohm)

Unter „Smart Factory“ wird die Vision einer Produktionsumgebung verstanden,
in der sich Fertigungsanlagen und Logistiksysteme ohne menschliche Eingriffe                  Smart Factory – Reduction of Lead Time in
weitestgehend selbst organisieren [1]. Im Beitrag wird ein Projekt beschrieben,               Toolmaking by 90 %
zu dessen Start keiner der Beteiligten das Thema „Smart Factory“ oder „Indust-                Smart Factory is the vision of a production en-
rie 4.0“ auch nur ansatzweise mit dem Projekt in Verbindung brachte. Vielmehr                 vironment in which manufacturing plants and
wurde die Zielsetzung verfolgt, die heutige Lieferzeit von 6-8 Wochen drastisch               logistics systems organize themselves as far as
zu reduzieren. Das Ergebnis ist ein vollständig digitalisierter Geschäftsprozess              possible without human intervention. The ar-
                                                                                              ticle describes a project, at the start of which
von der Auftragserstellung, der Produktentwicklung, der Konstruktion, der Fer-                none of the participants created a relation to
tigung sowie der Abwicklung für „Losgröße 1“ mit einer Reduzierung der Durch-                 “Smart Factory” or “Industry 4.0”. Rather, the
laufzeit auf weniger als 10 %.                                                                objective was to drastically reduce the current
                                                                                              delivery time of 6-8 weeks. The result is a com-
                                                                                              pletely digitized business process from order
                                                                                              creation, product development, design, man-
Kundenindividuelle Produkte in „Losgröße 1“       Geschäftsprozesses und des                  ufacturing as well as processing for “batch size
und „just-in-Time“ liefern zu können, sind zwei   Produktes. Zunächst wurde das               1” with a reduction in lead time to less than
entscheidende Faktoren, um in Zukunft erfolg-     Produkt auf seine Standardi-                10 %.
reich am Markt zu bestehen. Ein Schlüssel hier-   sierbarkeit betrachtet. Ausge-       Keywords:
zu liegt insbesondere in der Umformtechnik        hend von einem einheitlichen         smart factory, smart supply chain, industry 4.0,
bei den Werkzeugen. Deren Lieferzeit entschei-    Werkzeugstandard wurde der           automation, knowledge management, auton-
det oftmals über den Erfolg eines Produkts,       modulare       Werkzeugaufbau        omous production control, batch size 1
insbesondere bei Neuanläufen. Erschwerend         umgesetzt. Aufbauend darauf
kommt hinzu, dass die Lösungsfindung, also        konnten die Produktionsprozes-
die werkzeugseitige Realisierung einer mög-       se automatisiert sowie die durchgängige Digi-
lichst optimalen Umformstrategie, häufig itera-   talisierung der Geschäftsprozesse umgesetzt
tiv verläuft. Die Lieferzeit von Werkzeugen ist   werden. Trotz der hier chronologisch beschrie-
dann umso bedeutender. Neben einer ohnehin        benen Abfolge sind alle Stufen von Beginn an
geforderten hohen Qualität des Produktes und      zu berücksichtigen, da sie in Abhängigkeit ste-
der kosteneffizienten Produktion, steht eine      hen und sich wechselseitig beeinflussen. Das
Reduzierung der Lieferzeiten von Werkzeugen       „zeitweise“ Festlegen von Randbedingungen             Dr.-Ing. Christian Ludwig ist Direktor
                                                                                                        der Abteilung Global Equipment
damit bei der Herstellung des Kernproduktes       ist notwendig, bedarf aber der mehrfachen             Development bei KAMAX Tools &
                                                                                                        Equipment und verantwortlich für
besonders im Fokus. Im Fall von KAMAX sind        iterativen Anpassung mit steigendem Detail-           die Entwicklung von Maschinen &
das Verbindungselemente und Bolzen für die        lierungsgrad und Wissenszuwachs.                      Verfahren.

Automobilindustrie.                                                                                            Dr. Thomas Farrenkopf ist Direktor
                                                                                                               der Abteilung Software Engineering
                                                  Standardisieren − Modularisieren −                           bei KAMAX Tools & Equipment und
                                                                                                               verantwortlich für das Systemkon-
Am Markt sind heute Lieferzeiten von 6-8 Wo-      Automatisieren                                               zept des vollständig automatisierten
                                                                                                               End-to-End-Prozesses. Neben seiner
chen für Umformwerkzeuge üblich. Durch                                                                         Tätigkeit bei KAMAX ist er Lehrbeauf-
die Individualität der Werkzeuge sind meist       Eine Grundbedingung für eine Automatisie-                    tragter an der Technischen Hochschu-
                                                                                                               le Mittelhessen (THM).
handbediente Universalmaschinen im Einsatz.       rung ist die Standardisierung und Modulari-
                                                                                                               Thomas Panske ist Entwicklungsleiter
Die aufwändige Logistik lässt keine größeren      sierung. Im Projekt wurde das Ziel verfolgt,                 der Steuerungstechnik bei KAMAX
                                                                                                               Tools & Equipment und verantwort-
Strukturen zu, Unternehmen sind meist kleiner     mindestens 80 % der Warengruppe damit ab-                    lich für die LMS Systeme sowie deren
als 50 Mitarbeiter, die durchaus mehrere hun-     decken zu können.                                            Schnittstellen zu Bearbeitungs- und
                                                                                                               Handlingssystemen.
dert Kunden bedienen.
                                                                                                               Hilmar Gensert ist CEO von KAMAX
                                                  Im vorliegenden Beispiel sind das Einzelwerk-                Tools & Equipment.
Die Reduzierung der Lieferzeit um 90% ver-        zeuge und Matrizen eines Werkzeugsatzes                      Hilmar.Gensert@kamax.com
langt eine ganzheitliche Betrachtung des          (Bild 1). Für den Fall, dass es sich um gewach-              www.kamax.com

                                                     https://doi.org/10.30844/I40M_21-4_S29-33                                                  29
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Industrie 4.0

                               Alt                         Neu             Der Schnitt in Bild 1 zeigt einen prinzipiel-
                                                                           len Aufbau einer Matrize. Die hohe Anzahl an
                                                                           Einzelkomponenten ist einerseits die modu-
                                                                           larisierte Lösung, aber andererseits auch eine
                                                                           Herausforderung. Die Schnittstelle zwischen
                                                                           Armierung und Kern ist funktionsbedingt mit
                                                                           toleriert. Das ist bei nur einem Pressverband
                                                                           mit üblicher Fertigungstechnik grundsätzlich
                                                                           herstellbar und ausreichend. Werden beispiels-
                                                                           weise acht Ringe ineinandergefügt, entsteht
                                                                           durch die Toleranzkette eine weitere Heraus-
                                                                           forderung. Eine Erweiterung der Toleranzen ist
                                                                           nicht möglich.

                                                                           Um dieser Problemstellung zu begegnen, sind
                                                                           iterative Prozesse erforderlich. Die Maschine
                                                                           oder das System hat das erzeugte Bearbei-
                                                                           tungsergebnis zu erfassen und die Konse-
Bild 1: Werkzeugsatz.                                                      quenzen für die Fertigung der nächsten zur
                                                                           Baugruppe gehörenden Teile abzuleiten. Das
                                                                           heißt, entstehende Fertigungsabweichungen
                        sene Strukturen handelt, ist zudem zu beach-       werden jeweils durch nachfolgend gefertigte
                        ten, dass bestehende Schnittstellen zunächst       Baugruppenelemente kompensiert. Ähnlich
                        beizubehalten sind. Dies gewährleistet einen       ist mit der Verschleißkompensation von Werk-
                        stufenweisen Übergang zum neuen Werkzeug-          zeugen zu verfahren. Das Prinzip ist zielfüh-
                        konzept, schränkt aber gleichzeitig die Gestal-    rend, geht aber in Abhängigkeit der benötig-
                        tungsmöglichkeiten ein.                            ten Messvorgänge und Iterationsschleifen zu
                                                                           Lasten der benötigten Bearbeitungsdauer. Zur
                        In Bild 1 wird ein Werkzeugsatz dargestellt, der   Optimierung der Iterationsschleifen wird ein
                        aus ca. 100 Einzelteilen besteht. Die rot-umran-   Predictive Quality Analytics System in Echtzeit
                        deten Einzelwerkzeuge, die Matrizen, wurden        genutzt.
                        für das Projekt ausgewählt.
                                                                           Systemlandschaft
                        Bei den Matrizen war ein zielführender Ansatz,
                        ein Modulsystem zu entwickeln, aus dem sich        Verfolgt man den Produktentstehungspro-
                        alle Fassungsdurchmesser (Außendurchmes-           zess von der Definition des Produkts über die
                        ser der Matrizen) sowie alle Kerndurchmesser       Fertigung bis zur Anlieferung beim Kunden,
                        (Hartmetallkerne der Matrizen) abbilden las-       ist dieser gekennzeichnet durch eine Vielzahl
                        sen, um mit dem bestehenden System kom-            von Schnittstellen zwischen unterschiedlichen
                        patibel zu bleiben. Die Konzeption ist patent-     Softwaresystemen. Bilden üblicherweise ERP-
                        rechtlich geschützt.                               als auch MES-Systeme seit geraumer Zeit das
                                                                           „IT-Rückgrat“ vieler Unternehmen, mangelt es
                        Aufgebaut aus dem Modulsystem werden               oft an der Durchgängigkeit des Informations-
                        die Matrizen jetzt im Durchschnitt fünffach        flusses durch alle involvierten Systemen.
                        armiert, woraus sich neben der Modularisie-
                        rung der Matrizenkomponenten auch ein              Eine wesentliche Komponente in der moder-
                        technologischer Vorteil ergibt. So führt die       nen Systemlandschaft bilden hierbei sowohl
                        Mehrfacharmierung bis zu einer Verdopplung         die vertikale als auch die horizontale Integra-
                        der Vorspannung des Kerns und somit bei den        tion aller beteiligten IT-Systeme und damit de-
                        meisten Einsatzfällen zu einer Vervielfachung      ren hierüber abgebildeten Prozesse. Letztere
                        der Standmenge.                                    umfassen vor allem auch Maschinen und An-
                                                                           lagen. Neben der kaufmännischen Abwicklung
                        Um nur mit einer Bearbeitungstechnologie           müssen auch sämtliche Engineering-Informati-
                        bei der Innenbearbeitung auszukommen, die          onen automatisiert Richtung Produktion trans-
                        im Wesentlichen durch das Verhältnis Länge         feriert werden.
                        zu Durchmesser der Bohrung bestimmt wird,
                        wurden zudem die Kerne in Abhängigkeit vom         Nicht selten werden die meisten Schnittstel-
                        Innendurchmesser axial geteilt, d. h. die Modu-    len manuell bedient. Im einfachsten Fall wer-
                        larisierung wurde konsequent radial und axial      den an den Schnittstellen Daten von einem
                        umgesetzt.                                         System zum anderen übertragen und ggf.

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Smart Factory im Werkzeugbau bei KAMAX - Reduzierung der Durchlaufzeit um 90 % - Industrie 4.0 ...
Industrie 4.0

ergänzt. Durch eine geschickte                      Produkt-                                                                                                                                                              Kunde /
                                                                                                                                                                                                                         Individual
Wahl der Systeme mit standardi-                    datenbank
                                                   Werkzeug-                                                                                                                                             WWW              Kunde/
                                        PDM                         CAQ
sierten Schnittstellen, kann dies                  datenbank                                      CAD                                                                                                                     KAMAX
                                                                                                                                                                                                              VC        Kunde/ CAD
überwunden werden. Um bei-
spielsweise den durchgängigen
Datenaustausch und höchsten                                                             KAMAX
                                                                                 Wissensmanagement
Automatisierungsgrad für CAD,           CAM                                                                                                                                                           CRM
                                                                           Entwicklung   Experten   Vertrieb
CAM und PDM zu erhalten, kann
es nicht nur hilfreich, sondern teil-                                                                                                                                                          VC: Varianten-Konfigurator
weise auch notwendig werden,                                                                                                                                                                   CAD: Computer unterstützte Konstruktion
                                                                                                                                                                                               CAM: Computer unterstützte Fertigung
                                                                               VC
neue Systeme in Betracht zu zie-                                    ERP
                                                                                                                                                                                               CAQ: Computer unterstützte Qualitätskontr.
                                        Production                         Stammdaten             MES        Feinplanung                                                                       MES: Produktionsplanungssystem
hen. Dies spart den Umweg, mit                                                                                                                                                                 CRM: Kundenmanagement
                                                                                                                                                                                               PDM: Produktdatenmanagement
                                                                            Arbeitsplan
verschiedenen Compilern arbei-                                                                                                                                                                 ERP: Ressourcenplanung

ten zu müssen. In der Regel ist dies
nicht nur aufwendiger, sondern
schränkt auch die Funktionalität stark ein. Ziel Wissen in explizites zu verwandeln, stellt sich                                                                                               Bild 2: Systemlandschaft.
muss es sein, direkt mit nativen Daten zu arbei- auch die Frage, wie dieses Wissen und die Er-
ten.                                                    fahrungen maschinell lesbar und verwertbar
                                                        aufbereitet werden können.
Eine weitere Herausforderung stellen Prozesse
dar, in denen menschliches Know-how not- Im vorliegenden Projekt war die Überführung
wendig ist, d. h. es werden Entscheidungen tausender Matrizen in das neue Modul-System
z. B. nach Verfahrensanweisungen gefällt. So- erforderlich. Aus diesem Grund wurde ein au-
lange es dafür „artikulierbare“ Regeln gibt, also tomatischer Entwurf zwingend erforderlich.
externalisierbares Wissen vorliegt, lassen sich Aber entscheidender ist die standardisierte
diese stark regelbasierten Abläufe meist auch Vorgehensweise, die definitiv nur maschinell
in Algorithmen überführen. Die besondere sichergestellt werden kann. Dies war die Ge-
Herausforderung liegt im impliziten Wissen; burtsstunde für ein „Wissensmanagement-Sys-
Wissen, das auf Erfahrungen, Einstellungen tem“, welches im Zuge der Entwicklung schnell
oder Erinnerungen basiert. Neben der ohnehin zum zentralen System aller beteiligten Syste-
schon enormen Herausforderung implizites me (Bild 2) wurde.                                                                                                                                Bild 3: Informationsfluss.

Web-Auftrag                                  Produktentwicklung                                               Abwicklung                                        Fertigung                                               Lieferung

                                                      Tedica                               Werkzeug-                  Werkzeug-
                                                                                            Lager                    management

                                                     Parameter
                                                     aus Kunden
                                                    Konfiguration                                                      Einlagerung
                                                                                                                      Bereitstellung

                                                    Parameter Kern/                                                    Standmenge
                                                       Ringteilung                                                     Rücklagerung
                                                     Kernverengung

      Kunde/Individuell       Parameter
        Kunde/KAMAX
          Kunde/CAD
                              aus Kunden
                             Konfiguration
                                                      KXBrain              WIKI            Auftragsfreigabe
                                                                                              Aufträge
                                                                                                                         MES
                                                                                                                     Terminplanung
                                                                                                                                            Davinci
                                                                                                                                           Arbeitspläne                         PQA
    Varianten-Konfigurator

                                                                                                                                                                             Lernergebnis
                                                     Davinci
                                                       Aufträge
                                                      Stückliste
                                                    Arbeitspläne
                                                    Lieferpapiere
                                                                                                                                                                               Trennen

                                                                                                                                                                              Drehen HM
                                                                                                                                                             Davinci                                     Davinci
                                                                        Aufträge                                       Auflösung
                                                                                                                                                              NC Sheets                                    Aufträge
                                                                                           Variantenconfigurator       Stückliste                                               Polieren                                       Variantenconfigurator
                                                                        Stückliste
         Shop                                                                                                                              Leitrechner      Arbeitspläne                                  Stückliste
                                                        CAX                          ERP   Stammdaten                                                       Zeichnungen                                   Zeichnung      ERP   Stammdaten
                                                                                           Arbeitsplan                Lagerposition
                                                                                                                                       Produktionsplanung                                                 Prüfpläne
                                                                                                                                                                                                                               Arbeitsplan
                                                                                                                                                               Prüfplan        Drehen St
                                                                        ERP Nummer                                                                          Lieferpapiere                               Lieferpapiere
                                                                                                                                                                                Pressen

                                                                                                                                                                            Lager /Transport

                                                                       Davinci                                        Davinci
                                                                                         Maschinenanbindung
                                                                       NC Sheets                                      NC Sheets
                                                                      Zeichnungen    PDM Werkzeugdatenbank
                                                                                         Produktdatenbank            Zeichnungen
                                                                        Prüfplan                                       Prüfplan

                                                                                            https://doi.org/10.30844/I40M_21-4_S29-33                                                                                                        31
Industrie 4.0

                                                                         Parameter aus
                                                                            Kunden-
                                                                                                                                                                                                                                                                                gungsschritt selbst ein.
                                                                                                                                                                                                                                                                                Es werden keinerlei
                                                                         konfiguration
                                                                                                                                                                                                                                       Shop
                                                     TEDICA               Parameter
                                                                             Kern/
                                                                          Ringteilung

                                                                                                                                                                                                                                                                                Produktdaten auf den
                                                                          Kernvereng
                                                                              ung

     Lastenheft
                                                    WIKI                 KXBrain
                                                                                               Parameter
                                                                                              aus Kunden-
                                                                                             konfiguration
                                                                                                                                                                                                                                Kunde/Individuell
                                                                                                                                                                                                                                 Kunde/KAM AX
                                                                                                                                                                                                                                  Kunde/CAD
                                                                                                                                                                                                                                                            Lastenheft
                                                                                                                                                                                                                                                                                Maschinen abgelegt,
                                                                                                                                                                                                                                                                …

                                                                                                                                                                                                                                                                                da die Fertigung für
         …                                                                                                                                                                                                                         Varian ten -
                                                                                                                                                                                                                                  konfigurator

                                                                                                                                                                                                                                                                                „Losgröße 1“ ausgelegt
     Hilfsmaterial (Zerspanungswerkzeuge)

                                                                         Davinci
                                                                            Aufträge
                                                                           Stückliste
                                                                         Arbeitspläne
                                                                         Lieferpapiere
                                                                                                                                                                                                                                                                                ist. Das setzt voraus,
                                                                                                                                                                                                                                                                                dass die Maschinen die

                                                                                                                                                                                                                                                             Teleskopmatrizen
                                                                                            Davinci                          Maschinenanbindung   Davinci
                                                                           CAX               NC Sheets              PDM      Werkzeugdatenbank     NC Sheets

                                                                                                                                                                                                                                                                                erforderliche Schnitt-
                                                                                            Zeichnungen                      Produktdatenbank     Zeichnungen
                                                                                              Prüfplan                                              Prüfplan

                                                                          Aufträge                                                                  Auflösung
                                                                                                                                                    Stückliste                    Davinci
                                                                                                                                                                                                                                                                                stelle zur Verfügung
                                                                          Stückliste
                                                                                                        Varianten-Konfigurator                                      Leitrechner

                                                                                                                                                                                                                                                                                stellen.
                                                                                                                                                                   Produktions-    NC Sheets      Trennen
                                                                                           ERP          Stammdaten                                                    planung     Arbeitspläne
                                                                                                                                                                                  Zeichnungen
                                                                           ERP-
                                                                          Nummer                        Arbeitsplan                                Lagerposition                    Prüfplan
                                                                                                                                                                                  Lieferpapier
                                                                                                                                                                                                 Drehen HM

                                                                                                                                                                                        e
                                                                                                                                                                                                  Polieren

                                                                                                                                                                                                  Drehen St

                                                                                                                          Auftrags-                   MES          Davinci
                                                                                                                                                                                                   Pressen                                   Komplexer wurde es
                                                                                                                                                                                                                                             bei der automatischen
                                                                                                                          freigabe                                 Arbeitspläne
                                                                                                                          Aufträge                   Termin-
                                                                                                                                                     planung
                                                                                                                                                                                                    Lager

                                                                                                                                                                                                                                             Montagezelle. Es wird
                                                                                                                      W erkzeug-
                                                                                                                                                   Einlagerung
                                                                                                                                                  Bereitstellung
                                                                                                                                                                                    Lern-        Transport
                                                                                                                                                                                                                                             die Regel sein, dass sich
                                                                                                                                                                                                                                                              Prüf-
                                                                                                                                                                      PQA
                                                                                                                                                                                                                                             die aufeinander folgen-
                                                                                                                        Lager                                                     ergebnis                                          Variantenkonfigurator
                                                                                                                                                                                                                                ERP Stammdaten              protokolle
                                                                                                                                                  Standmenge                                                                        Arbeitsplan
         Davinci                                                                                                                                  Rücklagerung
                                                  Variantenknfigurator                                                                                                                                                                                            …
           Aufträge                         ERP   Stam m daten

                                                                                                                                                                                                                                             den Werkstücke in den
          Stückliste
          Zeichnung                               Arbeitsplan
          Prüfpläne
         Lieferpapier
               e

                                                                                                                                                   Werkzeug-
                                                                                                                                                  management
                                                                                                                                                                                                        Variantenkonfigurator
                                                                                                                                                                                                    ERP Stammdaten
                                                                                                                                                                                                        Arbeitsplan
                                                                                                                                                                                                                                             Abmessungen und der
                                                                                                                                                                                                                                             Anzahl der zu montie-
                                                                                                                                                                                                                                             renden Bauteile völlig
                                                                                                                                                                                                         Prüf-
                                                                                           Lastenheft
                                                                                               …
                                                                                                                                Material (Stahlringe / Hartmetallrohre)
                                                                                                                                                                                                       protokolle

                                                                                                                                                                                                              …
                                                                                                                                                                                                                                             unterscheiden. Hieraus
                                                                                                                                                                                                                                             ergibt sich die Frage-
                                                                                                                                                                                                                                             stellung, welche Infor-
                                                                                                                                                                                                                                             mation die Zelle erhal-
Bild 4: Systemgrenzen des                                                                Relevantes Wissen wird zentral und digitalisiert                                                                           ten muss, d. h. wie wird codiert und decodiert?
Werkzeugbaus.                                                                            für alle Systeme maschinenlesbar abgelegt.
                                                                                                                                                                                                                    Um diese Herausforderung zu lösen, wurde ein
                                                                                         Ontologien [2] spielen hierbei eine zentrale                                                                               Code entwickelt, der das Modell und die Ei-
                                                                                         Rolle für die formalisierte Repräsentation von                                                                             genschaften beschreibt, der „Digitale Zwilling“.
                                                                                         Wissen und Informationen. Mithilfe semantisch                                                                              Dieser Code wird praktisch mit dem Produkt
                                                                                         angereicherter Beschreibungen, ist zudem                                                                                   mitgeführt und steuert alle Bearbeitungs- und
                                                                                         eine Interpretation der Daten mit Logik und                                                                                Transportfunktionen.
                                                                                         Schlussfolgerungen (sog. Inferenz) möglich.
                                                                                                                                                                                                                    Die Automation birgt aber noch ganz andere
                                                                                         Das System ist in der Lage, ausgehend von der                                                                              Herausforderungen im Informations- und Da-
                                                                                         Eingabe der funktionsrelevanten Daten in ein                                                                               tenaustausch mit sich. Besonders resistent für
                                                                                         Web-Frontend, eine komplette Auslegung und                                                                                 derartige Prozesse war das PDM- als auch das
                                                                                         Konstruktion der Matrize durchzuführen.                                                                                    ERP-System, da sie statisch arbeiten, aber jetzt
                                                                                                                                                                                                                    echtzeitfähige Bedingungs-Ereignis-Systeme
                                                                                         Durchschnittlich sind ca. 10 Eingabevariablen                                                                              erforderlich sind.
                                                                                         ausreichend, um daraus ca. 800 Variablen zu
                                                                                         steuern.                                                                                                                   Beispielsweise sind im automatischen Prozess
                                                                                                                                                                                                                    Rohlinge zu entnehmen, Halbfertig- oder Fer-
                                                                                         Die Daten werden dann an die weiteren Soft-                                                                                tigprodukte einzulagern. Reaktionszeiten der
                                                                                         waresysteme wie ERP, PDM, CAD-CAM, MES bis                                                                                 Systeme müssen in Echtzeit ablaufen. Eine
                                                                                         an die Steuerung der Maschinen verteilt. Rück-                                                                             SPS-Funktion hat aber das ERP-System nicht.
                                                                                         meldungen zum Auftragsstatus können über                                                                                   Auch stellt die Art der Programmierung des Ge-
                                                                                         das Web-Frontend abgerufen werden. Durch                                                                                   samtsystems eine besondere Anforderung dar.
                                                                                         den gewählten Ansatz der Integration von Sys-                                                                              Das Bedingungs-Ereignis-System, das die Steue-
                                                                                         temen in einer dynamisch serviceorientierten                                                                               rung übernimmt, ist so zu gestalten, dass es für
                                                                                         Umgebung (Enterprise Service Bus) ist es mit                                                                               alle Beteiligten und nicht nur für die SPS-Pro-
                                                                                         dem Wissensmanagement möglich, sowohl                                                                                      grammierer verständlich wird. So liegen die
                                                                                         die kaufmännischen Prozesse im ERP als auch                                                                                Stärken der Softwaresprachen der SPS-Welt si-
                                                                                         die technologischen Systeme mit den relevan-                                                                               gnifikant in ihrer hohen Performance und Echt-
                                                                                         ten Daten zu versorgen, anzutriggern und wie-                                                                              zeitverarbeitung, hinsichtlich Integrationsfähig-
                                                                                         derum erzeugte Daten weiterzuleiten.                                                                                       keit, Datenvolumen und Versionsverwaltung
                                                                                                                                                                                                                    bestehen jedoch noch deutliche Schwächen
                                                                                         Alle Maschinen erhalten demnach bei jedem                                                                                  gegenüber IT-Hochsprachen, wie sie in moder-
                                                                                         Teil neue Daten und leiten den nächsten Ferti-                                                                             nen IT-Systemen zum Einsatz kommen.

32                                                                                                                                                                                                                                            Industrie 4.0 Management 37 (2021) 4
Industrie 4.0

Fazit

Im Zuge der Entwicklungstä-

                                                                                                (Zerspanungswerkzeuge)
                                                                        (Zerspanungswerkzeug)

                                                                                                                                                    (Umformwerkzeuge)

                                                                                                                                                                                                                               Produkt (Schraube)
                                                                                                                                                                        (Umformwerkzeuge)
tigkeiten wurde die Zielset-

                                                                                                     Hilswerkzeuge

                                                                                                                                                                           Hilfsmaterial
                                        Zerspanungswerkzeug-Fertigung                                                    Umformwerkzeug-Fertigung                                                 Schrauben-Fertigung

                                                                                                                                                         Produkt
                                                                               Produkt
zung erreicht, die Durchlaufzeit
von sechs Wochen auf wenige
Stunden zu reduzieren. Zu-
dem haben die modularisierten
Werkzeuge ein Vielfaches an Ge-                     Material                                                                        Material                                                              Material

brauchswert.

Die Fertigung der „Losgröße
1“ nach Kundenvorgabe ist
möglich, die Maschinen arbei-
ten iterativ und das System ist
selbstoptimierend. Es wurde
eine Produktionsumgebung ge-
schaffen, in der sich Fertigungs-
anlagen und Logistiksysteme
weitgehend selbst organisieren.
Alles Eigenschaften, die sich mit
dem Thema „Industrie 4.0“ oder „Smart Facto-              zeugbaus, sondern der gesamten Lieferkette                                                                                        Bild 5: Smart Supply Chain.
ry“ verbinden lassen.                                     abbildet.

Der finale Prozessablauf des Gesamtsystems                Bild 4 zeigt die gesamte Lieferkette, wobei das
wird in Bild 3 gezeigt.                                   bestehende System nun als Blaupause zur Ver-
                                                          fügung steht und durch Modularität sukzessive
Der Kunde definiert im Shop sein Produkt,                 übertragen wird (Bild 5).
erhält sofort einen Preis und kann bestellen
(Auftrag). Danach wird, gesteuert durch das               Die Herausforderung besteht darin, das kom-
Wissensmanagement, das Produkt entwickelt                 plexe System servicefreundlich zu machen.
(Produktentwicklung), gefertigt (Fertigung)
und geliefert (Abwicklung). Der Kunde erhält              Auch wenn das System robust funktioniert,
nach Auftragserteilung eine Auftragsbestäti-              bleibt es nicht aus, das Störungen auftreten                                                                                      Literatur
gung sowie den finalen Liefertermin. Vom Auf-             können. In diesem Fall ist ein Experte für das
trag bis zur Lieferung ist in dem Prozess keine           betroffene System notwendig. Auch hier sol-                                                                                       [1]		 Bracht, U.; Geckler, D.; Wenzel,
Entscheidung von Mitarbeitern mehr erforder-              len Automatismen realisiert werden, die re-                                                                                             S.: Digitale Fabrik. VDI-Buch.
                                                                                                                                                                                                  Berlin Heidelberg 2011.
lich.                                                     gelungstechnische Antworten auf Störungen                                                                                         [2]		 Grimm, S..; Hitzler, P.; Abecker,
                                                          generieren. Die Notwendigkeit der Unterstüt-                                                                                            A.: Knowledge Representation
                                                                                                                                                                                                  and Ontologies. In: Studer, R.;
Das System wurde 2018 durch die Fachzeit-                 zung durch Experten soll so sukzessive redu-                                                                                            Grimm, S.; Abecker, A. (Hrsg):
schrift Produktion und ROI Management                     ziert werden. Hierfür ist ein selbstlernendes                                                                                           Semantic Web Services. Berlin
                                                                                                                                                                                                  Heidelberg 2007.
Consulting bewertet und mit dem Industrie 4.0             Fehlermanagementsystem in Entwicklung.                                                                                            [3]		 ROI: BMW, SIEMENS UND KA-
Award ausgezeichnet [3, 4].                                                                                                                                                                       MAX TOOLS & EQUIPMENT
                                                                                                                                                                                                  sind Deutschlands Industrie
                                                          Es ist das Ziel, dass bei erstmaligen Auftreten                                                                                         4.0-Champions. URL: www.
Ausblick                                                  der Störung zunächst weiterhin der Experte                                                                                              roi.de/news/artikel/news/
                                                                                                                                                                                                  bmw-siemens-und-kamax-
                                                          diese behebt und der Prozess im Wissensma-                                                                                              to o l s -equipment- s i n d
In Bild 3 wurde der Informationsfluss von der             nagement gespeichert wird. Tritt die Störung                                                                                            -deutschlands-industrie-40-
                                                                                                                                                                                                  champions,            Abrufdatum
Anfrage bis zur Lieferung von Werkzeugen                  ein weiteres Mal auf, wird dem Experten der                                                                                             01.01.2021.
gezeigt. Stellt man das Bild so um, dass die              Ablauf vorgeschlagen, bis der Prozess letztlich                                                                                   [4]		Industrie 4.0 Award: Die
                                                                                                                                                                                                  Besten der Besten. URL:
Schnittstellen zu Unterlieferanten und Kunden             vom Wissensmanagement übernommen wird                                                                                                   www. industrie40award.de/
besser zu erkennen sind, ergibt sich Bild 4. Der          und der Anlagenführer nur noch den Anwei-                                                                                               smart-scm-2018, Abrufdatum
                                                                                                                                                                                                  01.01.2021.
Informationsfluss wird durch blaue Linien, der            sungen zu folgen hat.                                                                                                             [5]		 Gensert, H.; Ludwig, C.: Smart
Warenfluss durch orangefarbene Linien sym-                                                                                                                                                        factory. Tagungsband 33. VDI
                                                                                                                                                                                                  Jahrestreffen der Kaltmas-
bolisiert.                                                Der vorliegende Beitrag wurde in abgewandelter                                                                                          sivumformer 2018.
                                                          Form bereits in [5-7] veröffentlicht.                                                                                             [6]		 Gensert, H.; Ludwig, C.: Smart
                                                                                                                                                                                                  factory. Tagungsband Um-
Aus der Sicht des Kunden (Schraubenfertigung)                                                                                                                                                     formtechnisches Kolloquium.
erscheint der Werkzeugbau als Unterlieferant              Schlüsselwörter:                                                                                                                        Darmstadt 2018.
                                                                                                                                                                                            [7]		 Gensert, H.; Ludwig, C.; Farren-
von Verbrauchsmaterial (Umformwerkzeuge).                 Smart Factory, Smart Supply Chain, Industrie                                                                                            kopf, T.; Panske, T.: Smart Facto-
Damit ergibt sich eine gewisse Modularität,               4.0, Automatisierung, Wissensmanagement,                                                                                                ry im Werkzeugbau, Umform-
                                                                                                                                                                                                  technik      Massiv+Leichtbau.
die nicht nur den Geschäftsprozess des Werk-              Autonome Produktionssteuerung, Losgröße 1                                                                                               Bamberg 2021.

                                                               https://doi.org/10.30844/I40M_21-4_S29-33                                                                                                                                33
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