Grundlage der digitalen Transformation

Ein zentraler Baustein der kundenorientierten Digitalisierungsstrategie des Maschinenbauers ist das App-basierte Celos-System. Unter einer einheitlichen Oberfläche für Maschinen und Büro-PC können Mitarbeiter in ShopFloor und Arbeitsvorbereitung sämtliche Auftrags-, Prozess- und Maschinendaten verwalten, dokumentieren und visualisieren. Über den Shopfloor hinaus ermöglicht das System mit seiner offenen Architektur den Informationsaustausch mit übergeordneten Netzwerkstrukturen. Celos bietet die vollständige Integration von Maschinen in die Betriebsorganisation und schafft gleichzeitig die Schnittstelle von der spanenden Fertigung in die cyberphysischen Produktionssysteme der Zukunft. In der Praxis lassen sich so 30 Prozent Zeitersparnis beim Rüsten und 50 Prozent geringerer Aufwand für das Berechnen von Technologiewerten oder das Suchen wichtiger Informationen erzielen. Zudem bietet das System einen sukzessiven Einstieg in die Zukunft der spanenden Fertigung. Kunden, die sich heute für Celos entscheiden, erhalten Zugang zu den bestehenden 16 Apps und können von zukünftigen Erweiterungen profitieren – denn Celos ist aufwärtskompatibel. Diese Eigenschaften reduzieren die Einstiegsbarriere. Hinzu kommt, dass mit der Control App des Systems bestehende Programme weiterhin verwendet werden und Mitarbeiter in bekannten Programmier- und Steuerungsumgebung agieren können.

Intelligente Arbeitsvorbereitung

Die Kompatibilität mit anderen Systemen wie PPS oder ERP und die Vernetzung mit CAD/CAM-Anwendungen sind weitere Bausteine in der Digitalisierung moderner Produktionsketten. Im Zentrum steht dabei eine ganzheitliche Betrachtung der Produktionsabläufe, um unter anderem die Nebenzeiten zu reduzieren, z.B. durch Verifikation und Simulation der Prozesse im Vorfeld. DMG Mori antwortet hierauf mit einer virtuellen Werkzeugmaschine. Sie verfügt über einen virtuellen NC-Kern als Steuerung, vollständig funktionsfähig abgebildete Maschinenteile und die exakte Arbeitsraumgeometrie. Auf Basis der virtualisierten Prozesskette lassen sich Bearbeitungsprozesse exakt simulieren und genau planen. Kollisionen werden erkannt und vermieden. Die Virtual Machine ermöglicht eine 1:1 Simulation unter realen Bedingungen. Die Herausforderung besteht nun darin, dieses Werkzeug ganzheitlich in den Workflow zu integrieren, indem (idealerweise automatisiert) alle zu Bearbeitung anstehenden Programme virtuell geprüft werden. Dadurch wiederum könnte auf Basis der ermittelten Bearbeitungsinformationen auch der gesamte Produktionsablauf im Vorfeld verbessert werden. Die Vision lautet demnach: Der Kunde wird über eine Cloud-Plattform bei der Arbeitsvorbereitung unterstützt, in der die virtuelle Werkzeugmaschine passende Fertigungsdaten liefert.

Unproduktive Nebenzeiten reduzieren

Der Weg über die Cloud hin zu einer integrierten Plattform zur Arbeitsvorbereitung soll unproduktive Nebenzeiten reduzieren und eine schnellere Reaktion bei Störungen ermöglichen. Das geschieht durch eine Kombination der Simulation mit einer intelligenten Planungssoftware, die Aufträge bedarfsgerecht auf den virtuellen Maschinenpark verteilt – als ganzheitliches cyberphysisches Produktionssystem. Gleichzeitig versprechen sich die Entwickler dadurch eine höhere Auslastung der realen Maschinen. \“Die Isolation der Kunden in einer Cloud-Plattform erfordert die Entwicklung entsprechender Virtualisierungs- und Sicherheitskonzepte sowie intelligenter Verteilungsalgorithmen\“, fasst Projektleiter Dr. Benjamin Jurke zusammen. Deshalb arbeitet der Maschinenbauer im Rahmen eines it\’s-OWL-Projekts mit anderen Partnern wie Phoenix Contact, Strothmann, der Universität Paderborn und der FH Bielefeld zusammen.

Werkzeugmaschine 4.0

Nicht nur bei Simulation und virtueller Fertigung wird auf die Cloud gesetzt. Auch bei Lösungen zur klassischen Überwachung des Maschinenparks findet gegenwärtig ein Wandel statt. Für das Monitoring wird dem Kunden der Maschinenstatus in Kürze über eine zentralisierte Cloud-Plattform angeboten. Das schafft auch eine technische Basis für zukünftige Condition-Monitoring-Entwicklungen. Für das Kooperationsprojekt Werkzeugmaschine 4.0 haben DMG Mori und Schaeffler Technologies am Beispiel des Fräs-Dreh-Zentrums DMC 80 FD duoBlock mehr als 60 zusätzliche Sensoren an neuralgischen Komponenten der Maschine integriert. Darüber werden im Prozess kontinuierlich Schwingungen, Kräfte und Temperaturen aufgenommen und in einer speziellen Auswerteeinheit gesammelt, aufbereitet und gespeichert. Der Nutzen für den Anwender erschließt sich auf zwei Wegen. Zum einen werden die Prozessparameter mit Hilfe des Condition Analyser in Celos zukünftig visualisiert, so dass maschinenseitig zeitnahe Leistungs- sowie Zustandsanalysen vorgenommen werden können. Zum anderen werden die aufgenommenen Daten in einer übergeordneten Cloud-Architektur zusammengeführt sowie maschinen- und standortübergreifend mit Hilfe spezieller Algorithmen ausgewertet. Durch die übermittelten Zustandsdaten und empirisch ermittelter Verhaltensmuster werden dann qualifizierte Vorhersagen über mögliche Schadensfälle etwa an der Spindel möglich.

Intelligentes Frühwarnsystem

In der Summe der Funktionen entsteht ein intelligentes Frühwarnsystem, das Wartungs- und Instandhaltungsintervalle verbessert, ungeplante Maschinenstillstände vermeidet und die Verfügbarkeit erhöht. In der Cloud werden in Abstimmung mit dem Anwender lediglich Zustandsdaten einzelner Komponenten erfasst. Letztlich sind der sensible Umgang mit diesen Daten und vor allem die Gewährleistung der Datensicherheit bei der unternehmensübergreifenden Vernetzung ein entscheidendes Thema. Deshalb erfolgen sämtliche Weiterentwicklung in Richtung Cloud in enger Abstimmung zwischen Hersteller, Anwendungstechnikern und Kunden.