Durchgängige Prozessketten in der Fertigung – Vision und Wirklichkeit

Die METAV 2016 zeigt die gesam- te Wertschöpfungskette in der Fertigungstechnik – von der Planung (CAD/CAM) bis zur Automatisierung mit einem Schwerpunkt auf Werk- zeugmaschinen und Fertigungssysteme. Innovative Lösungen entlang der gesamten Prozesskette, vom 3D-Scan bis zum fertigen Produkt er- möglichen auch im Formenbau mehr Effizienz und höhere Produktivität.

Prozesskettenglieder müssen gemeinsame Sprache sprechen
Durch die Verwendung virtueller Maschinen und optimierter CAM- Software lassen sich spanende Bearbeitungsprozesse bereits außerhalb der Maschine abbilden und optimieren und so Produktionszeiten und Prozesskettenlängen deutlich verkürzen. Von der Idee bis zum fertigen Werkstück: Die durchgängige Prozesskette in der Fertigung der Zukunft verlangt eine intelligente Vernetzung von Werkzeugmaschinen und IT- Systemen.

Für Hartmut Kälberer, Geschäftsführer Technik und Projektmanagement der F. Zimmermann GmbH, Neuhausen a.d.F., sieht eine durchgängige Prozesskette in der Fertigung der Zukunft so aus: „Von Beginn der Kon- struktion an werden die Teile im CRM-System (Anm. d. Red.: Customer- Relationship-Management oder Kundenpflege) erfasst, NC Programme erstellt und die zu verwendenden Werkzeuge automatisch zugeordnet und abgerufen.“ Somit ist die Produktion von Beginn der Prozesskette über den zu erwartenden Kapazitäts- und Materialbedarf informiert. Automatische Protokollierung und eine intelligente Vernetzung werden das Bild in Zukunft prägen. Materialbedarf und Lagerbestand werden automatisch abgeglichen. Somit kann die Produktionsüberwachung und Kapazitätsplanung praktisch vollautomatisch vollzogen werden.

Die Bausteine der idealen Prozesskette vom virtuellen Werkstück bis zum realen Bauteil umfassen alle Stationen vom Konstruieren, Modellieren, Programmieren, Simulieren bis zum Produzieren, wobei „die Simulation immer wichtiger wird. Je nach Situation erfordert die Prozesskette die Simulation oder Modellierung als ersten Schritt“. Das Ziel sei die vollstän- dige Simulierung: „Am Ende wird man ein Programm lediglich auf die Maschinensteuerung kopieren und das Teil wird produziert.“

Zur Realisierung bedarf es mehr als nur der richtigen Software – und auch „nicht jede Steuerung ist prozesskettentauglich, denn leider gibt es noch keine standardisierte Schnittstelle. Ziel muss die logische Ver- knüpfung von verschiedenen Steuerungen und Programmen sein und damit eine Standardisierung der Schnittstellen. Sie alle müssen eine gemeinsame Sprache sprechen“.

Deshalb sind abgestimmte Paketlösungen (CAD/CAM-System, Steue- rung, Maschine) für den Anwender durchaus von Vorteil: „Schnittstellen aus einer Hand reduzieren das Risiko der Schnittstelleninkompatibilität.“
Denn noch immer sind Schnittstellen teilweise restriktiert und / oder pa- tentiert: „Ein Siemens-Motor ist nur über eine Siemens-Steuerung an- steuerbar.“

Die Frage, ob sich intelligent vernetzte Maschinen und Prozesse mit neuen Bedien- und Kommunikationskonzepten wie Smartphone oder Tablet prozesssicher steuern lassen, beantwortet Zimmermann- Geschäftsführer Kälberer mit einem ausgewogenen „Sowohl als auch“: „Prozesssicher ja, weil Warnhinweise schneller ankommen. Eine große Herausforderung ist dagegen nach wie vor die IT-Sicherheit.“ Der Zu- gang auf Netzwerke und diverse Firewalls bremsen in der Praxis oft das ganze System aus.

Den Vorteil der digitalisierten, durchgängigen Prozesskette auch für den werkstattorientierten Mittelständler, beispielsweise ein Werkzeug- und Formenbauer mit Kleinserien bis Losgröße 1, bringt Kälberer so auf den Punkt: „Durch entsprechende digitale Überwachung wird der mannlose Betrieb prozesssicherer.“ Realisierte Beispiele etwa im Werkzeug- und Formenbau gibt es durchaus. So seien Einzellösungen schon viele Jahre im Einsatz. Praktisch erprobt und bewährt sind die Funktionen: „Mel- dungen auf Telefon, Tablet oder Fernwartung über Remote-Zugriff.“

Die Zimmermann-Aktivitäten zur METAV 2016 umschreibt Geschäftsfüh- rer Kälberer vieldeutig in einer Art Firmenphilosophie: „Unser Portfolio wird auch in Zukunft auf die stetig wachsenden Anforderungen unserer Kunden angepasst und innovative Weiterentwicklungen werden in die Maschinen implementiert.“

Steuerung muss „prozesskettentauglich“ sein
Maßgeblichen Anteil an einer funktionierenden Prozesskette haben die verwendeten Steuerungen. Allesamt „prozesskettentauglich“ sind beispielsweise die Produkte der Dr. Johannes Heidenhain GmbH aus Traun- reut: „Mit unseren Steuerungen kann der Bediener über die Option ‚Remote Desktop Manager‘ auf alle relevanten Daten direkt vom Ar- beitsplatz an der Maschine zugreifen. Er kann so ganz einfach alle An- wendungen – zum Beispiel Verwalten, Dokumentieren und Visualisieren – auf der Steuerung bedienen und nutzen.“

Die Software-Anwendungen können dabei auf einem Industrie-PC im Schaltschrank der Werkzeugmaschine oder auf einem beliebigen PC im Firmennetz installiert sein. Über die Steuerung lassen sich die Anwen- dungen vollständig und komfortabel bedienen. Selbst rechenintensive Aufgaben im Bereich CAD/CAM nehmen dabei keinen Einfluss auf die CNC-Bearbeitung und die Leistungsfähigkeit der Maschine. Zusatzbild- schirme oder PCs neben der Maschine sind nicht mehr erforderlich.

Funktionierende Prozesskette kommuniziert mit allen Gliedern
Lösungen von der Stange haben natürlich auch die Traunreuter nicht im Koffer, denn „jeder Betrieb ist individuell und hat seine eigene Philo- sophie und sein eigenes spezielles Know-how, wie er Abläufe organi- siert“. Unternehmensgröße, Fertigungstiefe, Losgröße oder Maschinen- park definieren die jeweils spezifischen Rahmenbedingungen und da- mit auch die individuelle Prozesskette. Da Prozesse nicht starr sind, muss die Prozesskette darüber hinaus offen für Änderungen und Weiterent- wicklungen sein: „Die Grundlage einer funktionierenden Prozesskette ist aber auf jeden Fall die aktuelle und vollständige Bereitstellung aller re- levanten Daten in digitaler Form an alle ihre Glieder.“

Die flexiblen Möglichkeiten, die Steuerungen vollständig in die Prozess- kette zu integrieren, sind auch für werkstattorientierte Betriebe sehr inte- ressant. Der Maschinenbediener erhält direkt an der Maschine vollen Zugriff auf die gesamte Prozesskette und damit auf Auftragsdaten wie z. B. technische Zeichnungen, CAD-Daten, NC-Programm, Werkzeug- daten, Arbeitsanweisungen, Bestückungslisten oder Lagerinformation. An der Maschine wiederum entstehen während der Fertigung zahlrei- che Daten und Informationen, die an anderer Stelle in der Prozesskette benötigt werden. Dazu gehören etwa Daten über Anpassungen am Bearbeitungsprogramm oder Anpassungen von Technologiewerten, die an der Steuerung vorgenommen wurden, aber auch Prüfberichte, die im Fertigungsablauf entstehen oder das Zurückmelden von Fertigtei- len und von Restmaterial. Also, so die Heidenhain-Philosophie, „muss eine Prozesskette auch den Datenrückfluss aus der Fertigung vollständig und systematisch unterstützen“.

Neben der Dokumentation wird eine kurzfristige Reaktion in Zukunft im- mer wichtiger, um orts- und zeitnah auf Änderungen eingehen zu kön- nen. Das Lösungspotenzial des Maschinenbedieners in der Werkstatt kann dabei zu mehr Effizienz in der Fertigung führen. Die Steuerung und ihr Bediener übernehmen eine zentrale Position innerhalb der Prozess- kette.

Die aktuellen Steuerungen kommunizieren in alle Richtungen sowie mit allen Gliedern der Prozesskette. So fügen sie sich nahtlos und flexibel in individuelle Strukturen ein. Außerdem sind sie offen für sich ändernde bzw. weiterentwickelnde Prozesse. Dazu verfügen sie beispielsweise über integrierte Schnittstellen, die die Kommunikation mit mobilen End- geräten über kundenspezifische Konzepte ermöglichen.

Auf der METAV 2016 stellt Heidenhain verschiedene Funktionen seiner aktuellen High-End-Steuerung in Live-Präsentationen vor, darunter auch Möglichkeiten, die Steuerung in individuelle Prozessketten einzubinden.