Pimpel CHECKitB4: Ist gewinnbringende Produktion in Hochlohnländern noch möglich?

In der realen Welt fallen Späne, in der virtuellen Welt die Entscheidung. Ing. Friedrich Pimpel, Geschäftsführer der Pimpel GmbH

Wandert die Produktion ab, geht zeitverzögert auch Forschung und Entwicklung verloren (somit auch unser Lebensstandard). Deshalb lautet die Frage: Was ist zu tun, um die Produktion in Hochlohnländern gewinnbringend zu halten?

CHECKitB4 FIRST STEP der Firma Pimpel ermöglicht eine Machbarkeitsanalyse (Maschine, Spannung, Werkzeug) noch bevor ein Werkzeugweg erstellt wurde.

Ist Industrie 4.0 mittlerweile ein Reizwort oder die Antwort auf die Frage

Für viele Menschen ist es noch nicht greifbar. Die Smart Factory – Roboter die mit Maschinen kommunizieren und menschenleere Produktionshallen – klingt jedoch immer noch ein bisschen wie Science-Fiction. Was genau steckt hinter der proklamierten Revolution?

Wenn man in Wikipedia nach Industrie 4.0 sucht, bekommt man folgende Erklärung: „Kennzeichnend im Bereich der Industrieproduktion sind die starke Individualisierung (bis zur Losgröße 1) der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten (Großserien-Produktion bzw. Mass Customization). Die für Industrie 4.0 notwendige Automatisierungstechnik soll durch die Einführung von Verfahren der Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration, Selbstdiagnose und Kognition intelligenter werden und die Menschen bei ihrer zunehmend komplexen Arbeit besser unterstützen.“

Dieser Prozess findet in Wahrheit schon längst statt. Die Losgrößen werden kleiner und sollten zu denselben Bedingungen wie Großserien produziert werden. Die dadurch immer komplexer werdenden Systeme und Prozesse müssen für den Menschen einfacher und logischer werden. Im Endeffekt ist diese Entwicklung bei Wissenschaft, Politik und Presse angekommen, hat einen Namen bekommen und ist endlich zum Thema geworden.

CHECKitB4 GIANT LEAP, die virtuelle Maschine der Pimpel GmbH: Abbildung des gesamten Fertigungsprozesses und somit Schnittstelle von der virtuellen in die reale Welt.

Welchen Einfluss hat Industrie 4.0 auf die zerspanende Fertigungsindustrie?

• Automatisierung
• Virtualisierung
• Cloud Computing

Damit das gemeinsam erklärte Ziel erreicht werden kann, sind alle im Prozess mitwirkenden Systemanbieter gefragt, nicht nur die eigenen Produkte voranzutreiben, sondern über den Tellerrand zu blicken und auch die vor- und nachfolgenden Prozesse zu berücksichtigen. Die Systeme müssen durch intelligentere Schnittstellen miteinander kommunizieren.

Beispiel Zerspanungswerkzeuge

Werkzeughersteller sind darauf fokussiert, neue Werkzeuge zu entwickeln, um Bearbeitungszeiten zu reduzieren und Standzeiten zu erhöhen. Aber werden dadurch auch die Lohnkosten wesentlich beeinträchtigt?

Ein Werkzeug muss ins ERP (oder/und die Werkzeugdatenbank) eingepflegt werden, damit die Kosten erfasst und Bestellungen ausgelöst werden können. Als nächstes muss das Werkzeug für eine Kollisionsbetrachtung mit Materialabtrag ins CAM oder/und die virtuelle Maschine eingepflegt werden (Technologie- u. Geometriedaten). Des weitern muss das Werkzeug für die Werkzeugvoreinstellung eingepflegt werden, damit es automatisiert vermessen und an die Maschinensteuerung übertragen werden kann. Meistens müssen die Daten mühevoll recherchiert und eingepflegt werden. Wie schön wäre es, wenn diese Informationen einfach per „Drag and Drop“ ins jeweilige System von der Cloud kopiert werden könnten! Dasselbe gilt für Spannmittel und Maschinenmodelle. Ähnlich wie bei iTunes könnten diese Daten von Herstellern in einer Cloud für Konsumenten zur Verfügung gestellt werden. In diesem Kontext gibt es schon die ersten Lösungsansätze (www.machiningcloud.com).

Dies würde den gesamten Prozess wesentlich vereinfachen, Fehler reduzieren und viel Zeit sparen. Man kann das gut mit der Entwicklung der Computer-Hardware vergleichen. Lange Zeit hat man die Geschwindigkeit durch eine höhere CPU Taktfrequenz erhöht. Man hat dann aber festgestellt, dass der eigentliche Flaschenhals in der Kommunikation mit dem RAM-Speicher, der Harddisk und der Grafikkarte liegt. Durch Verbesserung dieser Schnittstellen, 64Bit, Multicore und parallel Processing konnte in Summe bei gleicher CPU-Taktfrequenz wesentlich größere Performance erzielt werden.

Schnittstelle virtuelle zur realen Welt

Um kleine Losgrößen kostengünstig und vollautomatisiert zu fertigen, müssen Rüst- und Einfahrtszeiten drastisch reduziert und mögliche Fehler frühzeitig erkannt werden. Hier ist eine Virtualisierung des gesamten Fertigungsprozesses unumgänglich. Mit diesem Thema beschäftigen wir uns (die Pimpel GmbH) intensiv schon ein Jahrzehnt lang. Unsere Produktlinie CHECKitB4 erweitert den klassischen CAM-Prozess, um an die automatisierte Fertigungszelle prozesssichere Daten zu liefern. Es beginnt mit CHECKitB4 FIRST STEP bei der Machbarkeitsanalyse (Maschine, Spannung, Werkzeug) noch bevor ein Werkzeugweg erstellt wurde, um bei der Kostenanalyse ein besseres Bild zu bekommen. Und endet mit CHECKitB4 GIANT LEAP – der virtuellen Maschine. Hier wird der gesamte Fertigungsprozess virtuell abgebildet und ist somit die Schnittstelle von der virtuellen in die reale Welt.

Im Bereich der Automatisierung nimmt der Leitrechner eine wesentliche Rolle ein. Dieser ist verantwortlich, dass die jeweilige Maschine gerüstet wird und die notwendigen Daten zu Verfügung gestellt werden. Auch hier ist an den Schnittstellen Maschine – Automatisierung und Maschine – Daten aus der virtuellen Welt noch viel Potential.

Fachkräfte sind gefragter denn je

Wenn man den Fertigungsstandort Deutschland und Österreich mit den Billiglohnländern vergleicht, so kann man eindeutig erkennen, dass in den letzten Jahren schon ein Schritt in Richtung 4.0 erfolgt ist. Wir müssen nur aufpassen, dass der Begriff Industrie 4.0 (welcher ja in Deutschland definiert wurde) nicht zu Tode diskutiert wird und andere Industrieländer wie USA und Asien die Ziele schneller realisieren.

Es bedarf einer Plattform, wo Hersteller von Maschinen, Werkzeugen, Spannmitteln, Steuerungen und Software miteinander intensiv an den prozessübergreifenden Schnittstellen arbeiten. Die Aus- und Weiterbildung unserer Fachkräfte in Richtung Industrie 4.0 ist der wichtigste Teil zum Erfolg. Letztendlich ist unser hoher Fertigungsstandard den gut ausgebildeten Fachkräften zu verdanken, von denen wir jedoch noch mehr benötigen würden.

Der Lohnkosten pro Bauteil liegen zurzeit bei ca. 20 bis 30 Prozent. Um zukünftig wettbewerbsfähig bleiben zu können, müssen diese sukzessive reduziert werden. Zurzeit kämpfen unsere Betriebe jedoch mit der Stagnation der Politik, Überbürokratisierung und Facharbeitermangel. Es gibt viel zu tun und das ist spannend!