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Digitale Produktion: Durchgängige Daten von der Konstruktion bis zur Fertigung

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Wie Datenkontinuität zur Prozesskontinuität wird

„Erhöhe deinen Automatisierungsgrad und du gewinnst Produktivität“, lautete die Devise bisher. Das stimmt zwar immer noch, muss aber dringend ergänzt werden: Die relevanten Projektdaten sollten über die gesamte Wertschöpfungskette durchgängig verfügbar sein. Von der Konstruktion bis zur Fertigung. Und nicht nur CAD-Daten, also die Bauteilgeometrie, sondern auch Fertigungsinformationen und Planungsdaten. Denn die modernste Anlage läuft unter ihrem Potential, wenn das Programmieren jeder neuen Variante zu tagelangem Stillstand führt, weil nicht alle Daten digital verfügbar und im direkten Zugriff sind. Und die vielgefragte Fachkraft hat besseres zu tun, als aus der Dokumentation zeilenweise die Schweißnahtangaben abzulesen und auf die Roboteranlage zu übertragen.

Schlagzeilen machen die großen Digitalisierungsprojekte. Wenn ich allerdings als Experte für die digitale Fabrik in den Fertigungsunternehmen unterwegs bin, sehe ich sehr viel Papier, 2D-Zeichungen mit Fertigungsinformationen, manuell gepflegte Excel-Listen und „Trial und Error“ bis zum ersten Gutteil.

Das mindert nicht nur die Produktivität, sondern birgt auch unnötige Prozessrisiken und Fehlerquellen. Daher empfehle ich meinen Gesprächspartnern, sich durch entsprechende Modernisierung der Arbeitsweisen und Technologien dem Ideal der durchgehend digitalisierten Wertschöpfungskette anzunähern. Erst dann nutzen Sie das Potential Ihres Unternehmens wirklich vollständig.

Wo liegen die Schnittstellenprobleme in der Wertschöpfungskette?

Eigentlich ist dieses Thema nicht neu. In der Zerspanung ist eine enge Verzahnung von CAD und CAM seit Jahren gängige Praxis. Erstaunlicherweise gilt das immer noch nicht für roboterbasierende Applikationen. Im Folgenden einige typische Handlungsfelder im Bereich der Datendurchgängigkeit, die ich in der Praxis regelmäßig beobachte und die sich unmittelbar auf die Shopfloor-Produktivität auswirken.

Die Weitergabe und Verarbeitung von Daten wird unter anderem erschwert, weil:

  • für jede Engineering-Phase eine andere Software eingesetzt wird, die jeweils keine standardisierte Schnittelle bietet und dadurch Medienbrüche verursacht.
  • CAD-Daten des Bauteils vielfach das Produkt nur konstruktiv darstellen, für die Fertigung werden oft separate Fertigungszeichnungen erstellt.
  • Fertigungsplanungen und Prozess-Festlegungen oftmals in Excel erfolgen oder anderen nicht-integrierten Tools.
  • proprietäre PLM-Systeme zwar Datendurchgängigkeit in der horizontalen Ebene bieten, aber oftmals die Spezialfunktionalität für die vertikalen Prozesse und Technologien fehlt.
  • eine Standardisierung der digitalen Produktbeschreibung fehlt.
  • typischerweise die in einer OLP-Software vorliegenden Anlagenmodelle kein vollständiger digitaler Zwilling sind und folglich nicht für die PLC-Validierung und Inbetriebnahme von neuen Anlagen oder neuen Projekten verwendet werden können.

Das sind Beispiele, die Liste ließe sich nahezu beliebig erweitern. Sie wissen selbst am besten, wo die zentralen Probleme für die aktuelle Aufstellung und zukünftige Strategie Ihres Unternehmens liegen.

Prozesse für die Schweißfertigung durchgehend digitalisieren

An einem konkreten Beispiel lässt sich zeigen, wie wirksam bereits einige naheliegenden Änderungen in den Prozessen und Technologien sein können.

Wie wäre es, wenn Sie Ihre Schweißfertigung vom CAD-Autorenprogramm bis zur Serienfertigung automatisieren und digitalisieren?
Wenn Sie nicht nur eine OLP-Lösung einführen sondern gleich die wichtigsten Prozesse modernisieren?

Zunächst der Arbeitsablauf, wie er heute in vielen Werkshallen typisch ist:

  • Das neue Bauteil oder die Bauteilvariante wird im CAD-Autorenprogramm erstellt. Der Konstrukteur definiert für die spätere Schweißfertigung Parameter wie Schweißnahttyp, Start- und Endpunkt der Schweißnaht und Schweißnahtdicke. Er hinterlegt diese Informationen in einer separaten 2D-Schweißnahtdokumentation des Bauteils.
    Problem: Weil kein 3D-Master vorliegt hängt es überspitzt gesagt von der Tagesform des Konstrukteurs ab, ob er alle notwendigen Daten berücksichtigt und einträgt.
  • Die Kollegen in der Fertigung übernehmen die 3D-Daten des Bauteils und sichten die Schweißnahtinformationen. Dabei müssen sie anhand der übermittelten 2D-Dokumentation des Bauteils zuordnen, wo sich die Schweißnähte am realen Bauteil befinden.
    Problem: Beim Abgleich sind leicht Fehler möglich. Oder es kommt zu einer Verwechslung und das falsche Dokument wird herangezogen.
  • Die Roboter-Zelle wird per Teach-In programmiert. Dabei setzt der Mitarbeiter die Schweißnähte und ihren jeweiligen Start- bzw. Endpunkt.
    Problem: Das genaue Platzieren der Schweißnähte ist diffizil und trägt zum hohen Zeitaufwand von mehreren Manntagen bei. Auch weil beim Erarbeiten des optimalen Programmablaufs ständig die korrekte Lage sowie Typ und Länge der Schweißnähte beachtet werden müssen. Gleichzeitig gilt es zu überlegen, welche Schweißreihenfolge am effizientesten ist.

Das geht anders! Die Lösung liegt in der digitalen Transformation dieses Ablaufs.

  • Die Konstruktion setzt einen 3D-Master ein. Dieser beinhaltet nicht nur die geometrische Darstellung, sondern auch alle relevanten Fertigungs- und Planungsinformationen. Folglich sind alle notwendigen Informationen bereits innerhalb des 3D-Modells vorhanden und konsistent gespeichert.
    Ergebnis: Hohe Prozesssicherheit und keine Medienbrüche zu manuellen Prozessen.
  • Ein prozess-spezifisches Zusatzprogramm analysiert diesen 3D-Master und übergibt die Schweißnähte des Bauteils mitsamt den vom Konstrukteur erstellten Parametern verlustfrei und automatisch aus dem CAD-System in ein neutrales Format.
    Ergebnis: Die Angaben sind digitalisiert und können fehlerfrei mit allen notwendigen Informationen der Schweißnaht weitergegeben werden.
  • Die Zelle wird mit FASTSUITE Edition 2 offline programmiert. Dazu importiert der Mitarbeiter die CAD-Daten und zusätzlich die Schweißnahtangaben aus dem neutralen Format.
    Ergebnis: FASTSUITE Edition 2 setzt bei der Programmierung die Schweißnähte und die dazugehörigen Parameter automatisch. Die manuelle Definition entfällt! Der Arbeitsaufwand ist wesentlich geringer und die Arbeitsqualität viel höher, da die Schweißnähte genauso liegen, wie vom Konstrukteur vorgesehen.
  • Ein weiteres Qualitätsplus im Gesamtprozess lässt sich erreichen, weil wir FASTSUITE Edition 2 kundenspezifisch so erweitern können, dass bei Änderungen des Bauteils (z. B. Länge und/oder Breite) die Schweißnahtlage automatisch anhand der Werkzeugbahn angepasst wird. Das heißt, Anpassungen der Werkzeugbahn auf veränderte Bauteilgrößen sind leicht realisierbar und auch nach einem Import der Prozessgeometrie möglich.
    Ergebnis: Die Rückschleife zur Konstruktion entfällt bei kleineren Änderungen der Schweißnähte.

Einsparungen und bessere Prozesse bedeuten schnellen ROI

Überschlagen Sie, was da für Einsparungen zusammen kommen und Sie können sich leicht vorstellen, dass der Return-on-Investment kein Fernziel ist, sondern je nach konkretem Projekt bereits nach einigen Monaten erreicht wird.

Dazu kommen zufriedene Kunden, die Ihre entspannte Reaktion bei Änderungen schätzen, Mitarbeiter, die sich über neue Erfolge an ihrem Arbeitsplatz freuen, und ein Plus bei der Zukunftsfähigkeit Ihrer Unternehmensprozesse.

Die Schilderung zum Schweißprozess ist wie gesagt beispielhaft. Wir als FASTSUITE-Team können Sie bei den verschiedensten Fertigungstechnologien begleiten.

Wenn Sie sich auf den Weg zur digitalen Fertigung machen wollen, können wir Ihnen dabei umfassend zur Seite stehen.

Zu den Kernkompetenzen der CENIT für diese Aufgabe gehören:

  • eine umfassende Beratung innerhalb der Produktionsprozesse
  • tiefe Kenntnisse diverser CAD-Autorenprogramme
  • die Offline-Programmierung mit der Simulationssoftware FASTSUITE Edition 2
  • die kundenspezifische Software-Entwicklung Made in Germany
  • ein breites Methodologie-Wissen

Jetzt mit der Modernisierung starten!

Unsere Berater machen aus diesen Services eine Teamleistung, mit der wir Ihre erfolgreiche digitale Transformation voranbringen.

Medienbrüche und nicht digitalisierte Prozesse verhindern, dass Menschen und Maschinen effizient arbeiten können. Manuelle Eingaben erhöhen die Fehleranfälligkeit, beschränken die Flexibilität und bremsen die einfachsten Abläufe aus.

Starten Sie mit dem Überwinden der digitalen Schwachstellen und bringe Sie Ihre Automatisierung mit uns auf eine neue Leistungsstufe. Ich freue mich, Ihre Herausforderungen kennen zu lernen!

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