Die Herausforderungen an die Spritzguss-Branche sind so hoch wie überall in der digitalen Landschaft. Doch nirgendwo ist die Vision der Smart Factory so weit gediehen wie beim Pulverspritzguss. Neben dem Mega-Thema „Additive Fertigung in Kombination mit Spritzguss“, das laut Rainer Gebhardt, verantwortlicher Projektleiter der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im VDMA, im Kern ebenfalls digital ist, spielen weitere Industrie 4.0-getriebene Herausforderungen eine zunehmend wichtige Rolle. Dazu zählen beispielsweise die Entwicklung von Assistenzsystemen sowie durchgängige Datenmodelle des Workflows von der Konstruktion bis hin zur Fertigung, Qualitätssicherung, Logistik und den Services. Dazu kommen regelungstechnische Tools, intelligentes Condition Monitoring und Lösungen für die Fernwartung.
Für den Anwender ergeben sich daraus konkrete Vorteile: Condition Monitoring beispielsweise bringt nicht nur Vorteile für Prozessstabilität und Qualität, sondern auch für die Verfügbarkeit der Maschinen. So kann beginnender Verschleiß frühzeitig festgestellt und gezielt abgestellt werden. Die daraus resultierende Datenbasis ist Voraussetzung für eine nachhaltige Optimierung des gesamten Wartungs-Plans.
Zuerst die interne Vernetzung
Im Fokus der Digitalisierung steht indes (noch) die Vernetzung der Produktion mit einem leistungsfähigen MES, das typischerweise über eine PPS- oder ERP-Schnittstelle direkt mit dem übergeordneten Unternehmensnetzwerk verbunden ist. Denn erst wenn der gesamte Fertigungsprozess in einem durchgehenden Datenmodell abgebildet ist, können Spritzgießbetriebe alle relevanten Auftrags-, Maschinen, Einstell-, Prozess- und Qualitätsdaten erfassen, aufbereiten, analysieren und archivieren. Im nächsten Schritt schafft die digitale Vernetzung produktionstechnische Transparenz und ermöglicht eine optimale Auslastung der gesamten Produktion. Zielsetzung ist die oft beschworene Umsetzung der wirtschaftlichen Losgröße 1. Wird jetzt noch der Kunde mit seinen Vorgaben und Anforderungen in die Wertschöpfungskette eingebunden, lassen sich darüber hinaus Großserienteile individualisieren und Chargen zu 100 % zurückverfolgen. Das wird zunehmend vor allem in sicherheitsrelevanten Branchen wie der Flugzeug- und Automobilindustrie gefordert. Die Herausforderung liegt in einer flexibel automatisierten Fertigung, die auch bei häufigen Produktwechseln bzw. kleineren Stückzahlen die Effizienz und Wirtschaftlichkeit einer Großserienfertigung bietet.
Industrie 4.0 gibt es nicht von der Stange. Konzepte und Technologien müssen immer individuell auf den eigenen Betrieb und die eigenen Anforderungen zugeschnitten werden. Beim Aufbruch in die digitale Welt sollte anfangs nicht die komplett vernetzte „Smart Factory“ als Zielsetzung dienen. Viel wichtiger sind die eigene Sichtweise, die eigenen Stärken und Ziele – und natürlich das vorhandene Budget. Hilfestellung gibt es zum Beispiel in den Kompetenzzentren des VDMA. Die vom BMWi ins Leben gerufenen Zentren stehen namentlich KMUs mit kostenlosen Angeboten bei der Digitalisierung ihrer Prozesse zur Seite. Sie sind bundesweit verteilt und haben den Auftrag, die Chancen der digitalen Transformation zu kommunizieren und in den jeweiligen Regionen praxisnah konkrete Anschauungs- und Erprobungsmöglichkeiten anzubieten. Alternativ kann der Einstieg auch über gezielte Investitionen erfolgen. Es muss nicht immer gleich die Optimierung des gesamten MES-Systems sein, manchmal reicht als Einstieg auch die Implementierung einzelner Tools.
Arburgs Wege zu Industrie 4.0
Beispielhaft dafür stehen die sechs neuen Assistenzpakete, die Arburg, Hersteller von Spritzgießmaschinen für die Kunststoffverarbeitung, im Rahmen seiner Technologie-Tage 2018 im März dieses Jahres vorgestellt hat. Sie unterstützen den Anwender aktiv beim Starten, Einrichten, Optimieren, Produzieren, Überwachen und bei der Wartung. Zielsetzung ist eine adaptive Regelung des Produktionsprozess sowie die aktive Unterstützung des Bedieners:
„4.set-up“ ist ein Assistenzpaket für geführtes Einrichten. Der Maschinenbediener wird aktiv beim Rüsten und der Eingabe von Parametern unterstützt und hat dadurch mehr Zeit für produktive Aufgaben.
„4.start-stop“ erleichtert den Produktionsanlauf, reduziert Anfahrteile und erhöht die Produktionskapazität. Dieses Assistenzpaket ist für anspruchsvolle Anwendungen z. B. mit Mehrkomponenten- und Heißkanal-Werkzeugen ausgelegt.
„4.optimisation“ ist darauf ausgelegt, die Teilequalität zu steigern und Stückkosten zu reduzieren. Das Tool umfasst Features für die individuelle Prozess- und Effizienzoptimierung, unter anderem das Einspritzen beim Schließen des Werkzeugs, zyklusübergreifendes Dosieren und erweiterte Zuhaltung.
„4.production“ bietet erfahrenen Bedienern mehr Flexibilität und Freiheit beim Programmieren. Es erleichtert insbesondere die Arbeit mit Sonderabläufen und komplexer Werkzeugtechnik.
„4.monitoring“ heißt das Assistenzpaket für eine detaillierte Prozess- und Qualitätsüberwachung und lückenlose Prozessdokumentation. Es überwacht umfassend den Anlagenzustand und erkennt zuverlässig und frühzeitig Prozessabweichungen.
„4.service“ unterstützt den Online-Support und kann so die Maschinenverfügbarkeit steigern. Fester Bestandteil dieses Pakets ist der neue Arburg Remote Service ARS. Damit lassen sich Allrounder-Spritzgießmaschinen mit einem Servicerouter und integrierter Firewall ausrüsten. Nachdem der Bediener die betroffene Maschine aktiv freigeschaltet hat, greift Arburg über eine verschlüsselte Datenverbindung auf die Steuerung zu. Der Kunde kann dann gemeinsam mit den Service-Experten schnell und effizient z. B. Stillstände, Störungen und Prozessabläufe analysieren.
Das Dashboard von Netstal
Der aus der Schweiz stammende Anbieter für Spritzgiesstechnik und Systemlösungen Netstal arbeitet mit einem Dashboard als zentralen Einstieg in seine Servicewelt. Dieses bietet eine komplette Übersicht mit Schnellzugriff auf den Maschinenpark, Dokumente, Support-Tickets, E-Commerce-Anwendung und persönliche Favoriten. Auch Maschinen aus älteren Baureihen können in die Plattform integriert werden. Für die kontinuierliche Prozessüberwachung setzt Netstal AnalytiX ein. Dieses cloudbasierte Auswertetool ist Bestandteil des neuen e-service Portals und steht zusätzlich als eigenständige App für Smartphone und Tablet mit iOS oder Android Betriebssystem zur Verfügung. Es zeigt in einem übersichtlichen Dashboard alle relevanten Maschinenparameter. Darüber hinaus überwacht das Tool kontinuierlich die Produktion. Auf Basis von Kennzahlen für Stabilität und Produktivität sind negative Trends oder Leistungsabweichungen einzelner Maschinen auf einen Blick erkennbar. Die Gesamtperformance wird mit einem einzigen Prozentwert angegeben. Daneben ermittelt der Produktivitäts-Koeffizient die Effizienz der gesamten Produktion und einzelner Maschinen und gibt diese ebenfalls mit einem prozentualen Wert aus.
Beispiel Knauer
Knauer ist einer der größten deutschen Hersteller von Kunststoffbechern für die milchverarbeitende Industrie und stellt pro Jahr rund 3 Mrd. Becher im Spritzguss- und Tiefziehverfahren her. Auf Basis eines zentralen, elektronisch gesteuertes Prozessfluss-Systems hat die Knauer MES, SAP und die Lagerverwaltung miteinander verknüpft. Dabei verbindet das Manufacturing Execution System die zentrale SAP-Steuerung mit ihrer Bedarfsberechnung und der Erstellung des Auslagerauftrags mit dem Lagerverwaltungssystem, das seinerseits die Belieferung der Maschinen mit den notwendigen Materialien vornimmt. Es sorgt dafür, dass die richtigen Vorprodukte in der richtigen Menge zum richtigen Zeitpunkt an die Maschine geliefert werden und der aktuelle Lagerbestand automatisch an das SAP-System weiterleitet wird. Die Vernetzung des SAP-Systems mit dem vollautomatisierten Hochregallager ermöglicht Knauer die zentrale Steuerung des Planungs- und Produktionsflusses vom Auftragseingang bis zur Auslieferung.
Serie Industrie 4.0
Wir begleiten Sie auf dem Weg zur Digitalisierung. In dieser Ausgabe beleuchten wir zukunftsweisende Entwicklungen, innovative Tools und aktuelle Praxisbeispiele aus der Spritzgussbranche.
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