Das Ziel ist definiert: die durchgehende Digitalisierung und Vernetzung aller Produktionsprozesse, kurz „Digital Manufacturing“ genannt. Digital Manufacturing ist ein Kernelement von Industrie 4.0: Die Produktion ist so vernetzt, dass sich alle Abläufe zentral koordinieren und im Idealfall sogar automatisch steuern lassen.

Die Digitalisierung der Produktion ist für die deutsche Industrie existenziell, sowohl für die Hersteller von Maschinen und Werkzeugen wie auch für deren Anwender. Zwar ist Software im Maschinenbau und der Produktion schon seit vielen Jahren im Einsatz – erstmals in einen Begriff gepackt wurde die Entwicklung Anfang der 90er Jahre im letzten Jahrtausend als „Computer Integrated Manufacturing“ (CIM). Doch dieser Ansatz krankt bis heute daran, dass die Integration ausschließlich innerhalb proprietärer Systeme stattfindet.

Das heißt, Durchgängigkeit funktioniert, solange man sich innerhalb eines Systems bewegt. Doch sobald versucht wird, andere Anbieter und andere Maschinen zu integrieren, fällt ein enormer Zeit- und Kostenaufwand an. Mit Industrie 4.0 und Digital Manufacturing kann dagegen maschinen- und herstellerübergreifend gearbeitet werden. Damit eröffnen sich im Vergleich zu dem CIM-Ansatz völlig neue Welten. Und diesem Ziel sind die Experten bei Walter, Spezialist für Metallzerspanung in Tübingen, in den vergangenen Monaten deutlich nähergekommen, wie Holger Langhans, Director Walter Multiply, erklärt: „Natürlich ist Digital Manufacturing kein Selbstzweck. In den Gesprächen, die wir mit unseren Kunden zu diesem Thema führen, geht es letztlich immer um die Frage, wie die Digitalisierung helfen kann, Fertigungs- und begleitende Prozesse zu optimieren, die Produktivität zu steigern und Kosten zu senken. Seit wir uns konkret mit diesem Thema beschäftigen, finden sich fast täglich neue Ansatzpunkte und Möglichkeiten genau dafür.“

Einige dieser Möglichkeiten haben Langhans und sein Team inzwischen in Form von Software-Modulen beziehungsweise Anwendungen umgesetzt.

Optimierungspotenziale erkennen und ausschöpfen

Um sie gründlich zu testen und nah am alltäglichen Bedarf weiterzuentwickeln, wurden bei Walter eigens zwei Testsegmente eingerichtet: In der Walter-Fertigung laufen Praxistests auf zehn Maschinen, weitere fünf Maschinen im Technology Center sind mit den neuen digitalen Anwendungen bestückt. Florian Böpple, Expert Digital Manufacturing bei Walter: „Wir haben Stand heute mehr als ein Dutzend Apps im Dauertest. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass wir damit auf dem richtigen Weg sind: Sie helfen sehr konkret, Optimierungspotenziale in der Prozesskette zu erkennen und auszuschöpfen sowie die Prozesse deutlich transparenter zu machen und Potenziale zu visualisieren.“

Die Lösungen, um die es dabei geht, adressieren Themen, die in praktisch jedem Fertigungsbetrieb zum Alltag gehören: „Wir arbeiten daran, die Verschwendung von Material und Werkzeugen zu verringern. Wir optimieren Schnittstellen in der Prozesskette, minimieren die manuellen Tätigkeiten und verbessern die kommunikative Verbindung zwischen Maschinen – die sogenannte Machine-to-Machine-Connection.“

Eine der Anwendungen, die bereits laufen, dient der „Belade-Optimierung“. Das Prinzip ist einfach: Zunächst wählt der Bediener das Programm aus, das als nächstes auf der Maschine gefahren werden soll. Die Belade-Optimierungs-App gleicht dann automatisch die Werkzeuge, die im Fertigungsprogramm aufgerufen werden, mit denen ab, die bereits auf der Maschine gerüstet sind.

Offener, modularer Ansatz

Die Vorteile liegen auf der Hand: Der Bediener sieht auf einen Blick, welche Werkzeuge zu rüsten sind und welche nicht, sein durchschnittlicher manueller Aufwand verringert sich. Und er kann, sofern ausreichend Platz auf der Maschine vorhanden ist, sämtliche für die geplanten Aufträge benötigten Werkzeuge rüsten.

Besonders große Freude unter Fertigungsleitern und Controllern dürfte die „Tool Cost Drivers“-App auslösen. Denn sie informiert auf einen Blick darüber, welche Werkzeuge welche Werkzeugkosten verursachen. Ermöglicht wird dies durch die Verbindung von realen Werkzeugeinsatzdaten der Maschine und Einkaufspreisen der Werkzeuge.

Auf Basis dieser Daten lässt sich feststellen, welches Werkzeug anhand seines tatsächlichen Einsatzes die höchsten Kosten verursacht hat und deshalb mit hoher Priorität optimiert werden sollte. „Wir helfen so auf sehr einfache Weise, die durchschnittlichen Kosten pro Werkzeug transparent zu machen“, freut sich Florian Böpple. Ebenfalls seit einiger Zeit bei Walter im Einsatz ist die Anwendung „Satzweise Optimierung“. Sie analysiert das aktuell eingesetzte Werkzeug und definiert Optimierungspotenziale, indem sie einen ausgeklügelten Algorithmus auf das Werkzeug anwendet. Als Ergebnis zeigt die Anwendung eine Tabelle mit den Optimierungspotenzialen an, die je Satz und je Werkzeug möglich sind. Zusätzlich wird das gesamte ermittelte Einsparpotenzial in Prozent angezeigt. Diese Informationen setzen den Technologen oder Bediener in die Lage, gezielt einzugreifen und die Optimierungspotenziale auszuschöpfen.

Plattform für viele Anwendungsfelder

Mehr als ein Dutzend solcher Apps haben die Experten bei Walter seit dem Start des Projekts vor gut einem Jahr bislang entwickelt bzw. im Einsatz. Sie alle laufen in der eigenen Fertigung im Pilot-Einsatz. „Unser Ziel ist es, eine Anwendungs-Plattform zu etablieren, die die wichtigsten Themen im Fertigungsumfeld abdeckt“, erklärt Holger Langhans. „Auf dem Weg dahin sind wir schon recht weit gekommen.“

Wesentlicher Punkt: Die Software-Module sind so grundsätzlicher Natur, dass sie ihren Nutzen in vielen Branchen – weit über die Metallzerspanung hinaus – entfalten, so Langhans. „Produzierende Unternehmen haben häufig ähnliche Stellschrauben, über die sich Abläufe und Strukturen optimieren lassen. Deshalb stößt unser Projekt bei vielen Geschäftspartnern auf großes Interesse.“ In Kürze werden mehrere Pilotkunden beginnen, die Anwendungen einzusetzen und in der Praxis zu testen. Ihre Erfahrungen sollen den Experten bei Walter helfen, die Software-Module anhand der kundenspezifischen Anforderungen weiterzuentwickeln. Schließlich sollen sie die gewünschten Ergebnisse unter möglichst vielen unterschiedlichen Rahmenbedingungen liefern. Die Anwendungsplattform folgt einem offenen und modularen Ansatz und ist dadurch sehr flexibel an die Anforderungen der Zukunft anpassbar. In Zukunft sollen Anwender bei Bedarf selbst in der Lage sein, die Plattform mit eigenen Anwendungen zu bestücken. Nicht unwesentlich: Die damit erhobenen und generierten Daten liegen auf Servern des Kunden und nicht in der Cloud. „Das Unternehmen entscheidet selbst, wer welche Daten bekommt“, erklärt Florian Böpple. „Insgesamt geben wir unseren Kunden damit ein sehr mächtiges Instrument an die Hand – sehr leicht zu installieren und über die web-basierte Oberfläche einfach zu bedienen.“ Alle Anwendungen orientieren sich an Realtime-Daten, dadurch lassen sich Fehlerquellen und Optimierungspotenziale sehr schnell identifizieren. „Unseres Wissens nach gibt es am Markt bislang keine vergleichbare Lösung.“

Übrigens: Derzeit entsteht bei Walter in Tübingen ein neues Technologiezentrum. Hier befindet sich die Anwendungsplattform im Dauereinsatz und kann gründlich getestet und erweitert werden. Kunden können alle Anwendungen und die Plattform selbst ausprobieren.

Doch auch die Fräsprozesse selbst bieten noch erhebliches Kosten- und Zeiteinsparungspotential, wie auch dieses Video zeigt. hs