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Kommentar Industrie 4.0 im Presswerk: Déjà vu oder Revolution?

| Autor / Redakteur: Wolfram Volk / M.A. Frauke Finus

Wie kann ich ganz einfach den Umsetzungsgrad von Industrie 4.0 beurteilen und welchen Nutzen darf ich erwarten? Mit Hilfe von drei einfachen Fragen kann jedes blechverarbeitende Unternehmen selbst entscheiden, ob es lohnt, sich mit dem „Phantom 4.0“ auseinanderzusetzen.

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In weniger als 100 Jahren hat sich in der Umformtechnik unglaublich viel getan: Hier ein Bild von 1928. Schuler hat damals bei Opel eine Karosseriepresse zur automobilen Großserienfertigung in Betrieb genommen.
In weniger als 100 Jahren hat sich in der Umformtechnik unglaublich viel getan: Hier ein Bild von 1928. Schuler hat damals bei Opel eine Karosseriepresse zur automobilen Großserienfertigung in Betrieb genommen.
(Bild: Schuler)

Cyber physische Systeme, Internet der Dinge oder ganzheitlich vernetzte Digitalisierung hat wahrscheinlich jeder schon gelesen. Aber was ist Industrie 4.0 nun wirklich? Zuerst ist wichtig festzuhalten, dass die eigentliche „digitale Produktion“ nicht die Ideen von Industrie 4.0 beschreibt. Die reine Digitalisierung war die dritte Revolution und ist seit vielen Jahren umgesetzt. Eine manuelle Steuerung finden wir praktisch nicht mehr. Die wesentlichen Begrifflichkeiten, die Industrie 4.0 im Sinne der vernetzten Digitalisierung auszeichnen, sind die Begriffe Echtzeitdatenaufnahme („digitaler Schatten“) und Kurzzeitprognosemodell („digitaler Zwilling“). Diese Begriffe sind wesentliche Elemente bei der Ableitung von Regelkreisen zur Reduzierung von Ausschuss und Erhöhung der durchgängigen Nachverfolgung.

Herausforderung sind geeignete Sensorkonzepte

An diesem Punkt kommen wir definitiv an die Grenzen der aktuellen industriellen Praxis von Presswerken. Die In-Line-Qualitätskontrolle wurde bisher nur in Ausnahmefällen mit häufig hoher Fehleranfälligkeit bei wenigen Fertigungsanlagen umgesetzt. Die große Herausforderung sind geeignete Sensorkonzepte in Kombination mit einer Echt-Zeit-Datenauswertung. Allerdings können wir in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte in der Messtechnik feststellen, so dass dieser Punkt als nicht mehr utopisch angesehen werden kann. Bei erfolgreicher Umsetzung wissen wir nun, was für eine Qualität gerade im Moment produziert wird. Es ist sehr einleuchtend, dass dieses Wissen zunächst keinen wirklichen Mehrwert liefert, außer der Verbesserung der Qualitätssicherung und Reduzierung von Reklamationen.

Einen wirklich signifikanten Nutzen erzielen wir bei der Anwendung von (Kurzzeit)-Prognosemodellen. Damit können präventive Maßnahmen bedarfsgerecht und effektiv umgesetzt werden. Wie kommen wir aber zu diesen Prognosemodellen? Weit verbreitet sind mathematisch etablierte Vorgehensweisen aus der Klasse von Erfahrungsdatenbanken mit Korrelationsanalysen. Leicht provozierend kann man dies als die Kapitulation der Fachkräfte vor der Rechenleistung der IT-Systeme beschreiben.

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Sie können sehr schnell erahnen, dass ich zwar von der Funktionsfähigkeit dieser Ansätze überzeugt bin, aber mir sicher bin, dass die Einbeziehung von Modellen und Erfahrungswissen noch erfolgreicher sein wird. Wir haben heute so effektive und gut funktionierende Simulationswerkzeuge, die uns bei der Korrelationsanalyse helfen können. Natürlich funktioniert dies nur bei der Vorgabe sinnvoller Schwankungsbreiten unserer Eingangsparameter, aber dies können unsere Fachleute meiner Ansicht nach sehr gut leisten.

Umformsimulation wird praktisch nicht eingesetzt

In den meisten mir bekannten Presswerken wird heute von der Werkzeugeinarbeit bis zum Serienauslauf die Umformsimulation praktisch nicht eingesetzt. In vielen Fällen liegt nicht einmal ein Simulationsbericht vor, obwohl die meisten Probleme und Herausforderungen bei geeigneter Auswertung schon bekannt gewesen wären. Die große Chance der Verwendung von Simulationsmodellen in Kombination mit Echt-Zeit-Messtechnik ist die deutlich verbesserte Transparenz und auch individuelle Nachverfolgbarkeit bei Qualitäts- oder Standzeitproblemen. Zudem besteht die Möglichkeit, dass wichtige Informationen zu unseren Bauteilen innerhalb der Prozesskette weitergegeben werden können. In der Automobilindustrie kann beispielsweise der Karosseriebau sehr viel einfacher mit Dimensionsabweichungen der Einzelteile umgehen, wenn diese vorher bekannt sind.

Mit diesen Ausführungen kann jeder dann meiner Ansicht nach seinen Umsetzungsgrad von Industrie 4.0 mit drei einfachen Fragestellungen bewerten: Ist die Qualität der aktuell produzierten Bauteile ohne Latenzzeit in hinreichender Genauigkeit bekannt? Sind effektive Regelkreise vorhanden, damit Ausschuss beziehungsweise Fertigungsunterbrechungen vermieden werden können? Existiert ein effektives Datenmanagement, damit nur wichtige Informationen gespeichert werden, aber alle relevanten Daten verfügbar und gegebenenfalls an den (internen) Kunden weitergegeben werden können? Sofern Sie nicht alle Fragen mit einem umfassenden „Ja“ beantworten können, bin ich mir sicher, dass eine Verbesserung nur durch eine klare und umfassende Strategie erreicht werden kann. Dann ist Industrie 4.0 auch nicht alter Wein in neuen Schläuchen, sondern eine echte Innovation.

* Prof. Dr.-Ing. Wolfram Volk ist Leiter des Lehrstuhls für Umformtechnik und Gießereiwesen an der TU München in 85748 Garching bei München, Tel. (0 89) 2 89-1 37 90, wolfram.volk@utg.de.

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