Den industriellen Fertigungsprozessen wird ein rasanter technologischer Wandel prophezeit: Entlang der Wertschöpfungskette sollen Abläufe und Prozesse durch die Verschmelzung von Produktion und IT zukünftig nahezu in Echtzeit kontrollierbar, steuerbar und optimierbar sein. Eine sehr wesentliche Rolle ­werden in diesem Zusammenhang Montage-, Service-, und Fertigungs­simulationen spielen. Aber auch Software-Anwendungen für die Steuerung und Auslastungsüberwachung von Maschinen, die Prozesskontrolle und das Qualitätsmanagement werden wichtige Rollen zukommen. – Gerade die Kombination dieser Softwaretools in Verbindung mit mobilen Geräten wird für transparente Prozesse und eine relativ hohe Verfügbarkeit der Informationen stehen.

Die Hardware-Basis

Besonders robuste, speziell für die Fertigung entwickelte Touch-Tablets stellen bereits heute wichtige Informationen direkt am Ort des Geschehens bereit. Die Features der mobilen Geräte sind in aller Regel den Arbeitsbedingungen angepasst, sodass die Lesbarkeit der Displays beispielsweise selbst bei direkter Sonneneinstrahlung gewährleistet ist. Die Akkus sind mittlerweile so weit entwickelt, dass sie bis zu 16 Stunden Laufzeit bieten. Der laufende Produktionsprozess lässt sich so in Echtzeit synchronisieren, überwachen und optimieren. In Verbindung mit NC-Software unterstützen mobile Endgeräte nicht nur eine effiziente Maschinensteuerung, sondern legen zugleich den Grundstein für innovative Monitoring-Systeme, die dem Mitarbeiter im un­mittelbaren Kontext zu seiner Tätigkeit Informa­tionen zu Produkten, Prozessen und Systemen in Echtzeit zur Verfügung stellen.

Ultramobil im Maschinenpark

In wie weit ist die Bedienung und Überwachung von NC-Maschinen heute schon mobil? Stand der Technik ist: NC-Operatoren können inzwischen von jedem Ort in der Produktionshalle verschiedene Werkzeugmaschinen parallel und in Echtzeit managen und direkt auf Tool ­Libraries, Dokumentationen (Work Sheets) und realistische 3D-Maschinensimulationen zurückgreifen. Für die Maschinenführer beschleunigt ein Tablet mit mobiler NC-Software die Fehlerfindung und die Reparaturprozesse. Zudem werden die Mitarbeiter von lästigen Routine-Auf­gaben entlastet, indem etwa der ­Zugang zu Doku­mentationen aus der Maschinen­umgebung und zum Steuerungs­display der realen Maschinen automatisiert abläuft, so dass der Download einer Dokumentation als zusätzlicher Arbeitsschritt entfällt. Arbeiter können sich stattdessen auf produk­tive, ­wertschöpfende Tätig­keiten ­fokussieren.

Tablets mit mobiler NC-Lösung lassen sich auch als Kontroll-Tool einsetzen, um stetig die Produktionsprozesse im Blick zu haben und gegebenenfalls zu optimieren. Ereignisse abseits der Norm und Ausfälle sind sofort nachvoll­ziehbar und die Folgen daraus in Zahlen kal­kulierbar. Mechaniker können so im Handumdrehen auf alle relevanten Daten zugreifen und zwar dort, wo sie diese auch benötigen: direkt an der Maschine.

Industrielle 3D-Simulation

Eine virtuelle Absicherung der Fertigungsabläufe ist heute mittels speziell auf die NC-Fertigung abgestimmter Simulations-Software möglich. Dies hilft Produktionskosten zu senken,­ ­indem etwa Maschinenkollisionen und Werkzeugbruch vermieden werden. Beides kann sehr teuer werden und neben hohen Reparaturkosten kostenintensive Ausfallzeiten und Lieferver­zögerungen nach sich ziehen.

Für NC-Fertigungsunternehmen hat daher neben der Optimierung von Arbeitsabläufen die Risikominimierung von Maschinenkollisionen obersten Stellenwert. Neue Software-Techno­logien für die Maschinensimulation ermög­lichen hier eine realitätsnahe Abbildung, ­Analyse und Bearbeitung von Fertigungs­prozessen in einer NC-Simulationsumgebung sowie deren Integration in den Produktions­ablauf. Die Technologie soll, so die Software­Hersteller, eine Synchronisation in Echtzeit ermöglichen. Simulations-Software sichert NC-Maschinenwerkzeuge ab und hilft, Werkzeugwege zu optimieren. Auf diese Weise ­können Fertigungsunternehmen Bearbeitungszeiträume reduzieren und das Unfall­risiko im Produktionsprozess mini­mieren.

Maschinensimulation - auch mobil nutzbar

Derartige 3D-Simulations-Tools sind inzwischen auch mobil nutzbar: Die Daten sind jederzeit durch die ­Mitarbeiter mit Hilfe leistungsstarker Touch-Tablets von ­jedem Ort in der Fabrik aus abrufbar. Die reali­stische ­Simulation berücksichtigt sowohl die Maschine, das Werkzeug als auch die Werkstoff­para­meter. Industrielle 3D-Software unterstützt mit vereinfachten Suchfunktionen, Arbeits­vorlagen und Jobreproduktion zwischen verschiedenen Projekten zudem ein flexibles Jobmanagement. Eine generative G-Code-Generierung mithilfe der 3D-Ansicht sowie eine ­dynamische NC-Programmierung verhelfen bei den Tools führender Hersteller zu mehr und noch realistischeren NC-Simulationsmöglichkeiten.

Eine CAD- sowie CAM-Integration ist bei den Maschinensimulation-Tools der neuesten Generation so selbstverständlich wie die Verbindung zu MRP (Material Resource Planning) und MES (Manufacturing Execution Systems). So ist zugleich eine vollständige Kontrolle des Fertigungsverfahrens gewährleistet, da die Registrierung des Schneidewerkzeugs, die Simulation und optimierte NC-Programme bereits integriert sind. Unter dem Strich ­bedeutet der schnelle Zugang mehr Produktivität und damit einen schnelleren Return on Investment.

Mit speziellen 3D-Playern, zum Teil kostenlos von den Seiten der Hersteller downloadbar, kann die Maschinen­simulation in Echtzeit abgebildet, analysiert und bearbeitet werden. Zudem lassen sich über diese Viewer die Maschinensimulationen für alle am Fertigungsprozess Beteiligten zugänglich machen. NC-Programminformationen lassen sich, wenn gewünscht, während des gesamten Fertigungsprozesses von Kunden oder Zulieferern abrufen.

Simulation in Echtzeit

Die Vorteile der Maschinensimulation liegen auf der Hand: Mit der 3D-Technik und mithilfe verschiedener Ansichtsfunktionen wie etwa Materialabtrag und Änderung des Sicht­winkels können nicht nur die Maschinen-Funktionen eindeutig visuell dargestellt werden. Die realistische Darstellung der Maschinensimulation unter Berücksichtigung von Werkzeugweg, Materialmenge und Herstellung sowie die dementsprechend präzisen Daten  (Schneide­bedingungen, Bearbeitungszeit) sorgt für sinkende Kosten und eine zeit­optimierte Produktion, da weniger nachjustiert werden muss. Realistische Maschinensimulationen optimieren damit die Funktionalität und Leistung von Maschinen, erhöhen die Prozesssicherheit und senken die Produktionskosten.

Virtueller Übungsplatz

Interessant sind mobile NC-Anwendungen zudem für die Ausbildung von NC-Operatoren. Nicht nur weil für die junge Generation der Gebrauch von Tablets ­sowie Smartphones und damit eine ­mobile Arbeitsweise selbstverständlich ist, ­sondern vor allem vor dem Hintergrund, dass verschiedene Ausbildungs­inhalte im Bereich der Programmierung mit der mobilen NC-Lösung abgedeckt werden können. 5-Achs-Bearbeitung, Fräsdreh-Bearbeitung und spezielle Maschinenumgebungen können hier in einer virtuellen Umgebung erlernt und trainiert werden, was hohe Vorabinvestitionen ­obsolet macht.

Autor: Timo Henkel ist Marketing Manager bei Spring Technologies in Wetzlar.