Die wichtigste Aufgabenstellung für Hersteller und Anwender von Werkzeugmaschinen ergibt sich aus der Digitalisierung. Exakt dieses Thema adressiert die diesjährige EMO Hannover“, so EMO-Generalkommissar und VDMA-Präsident Carl Martin Welcker. Die Messe soll seinen Worten zufolge dazu beitragen, Hürden auf dem Weg zur digitalen Transformation zu nehmen. Auch sein Unternehmen, die Alfred H. Schütte GmbH & Co. KG, ist in Sachen digitale Transformation bereits aktiv. Mit dem Thema Industrie 4.0 starteten die Kölner bereits vor über zwei Jahren. Auf der EMO demonstriert das Unternehmen dementsprechend unter anderem, wie sich Automaten per offener Schnittstellen nach dem Standard OPC-UA vernetzen lassen (Halle 17, Stand D10). Welcker hierzu: „Wir führen zum Beispiel vor, wie sich Maschinendaten ins Netz schieben lassen, um sie dann aus der Ferne mittels einer App abzufragen. Das bietet unseren Kunden die Möglichkeit, Zustände zu visualisieren und zu überwachen sowie Betriebsdaten zu analysieren, auf deren Basis sich zum Beispiel Wartungsmaßnahmen einleiten lassen.“

Auch in Mindelheim bei den Grob-Werken (Halle 12, Stand B04) ist Industrie 4.0 ein Thema. Bereits entwickelte Produkte wie Grob4Analyze oder Grob4Pilot dienen zur Produktions- und Verfügbarkeitssteigerung. Die nächsten Projekte, die sich mit Machine Learning, virtuellen Welten sowie Energie-Effizienz und Ressourcenschonung beschäftigen werden, sind bereits in Planung. Zudem hat das Unternehmen nicht nur für sich, sondern auch für Kunden und weitere Partner eine eigene Software namens Grob-Net4Industry mit zehn einzelnen Modulen entwickelt, die Produktionsanlagen digitalisiert und vernetzt. Last but not least wird Grob auf der EMO daneben mit einem neuen HMI-Bedienkonzept – genannt Grob4Pilot – vertreten sein: Eine multifunktionale Bedienoberfläche, die eine papierlose Produktion sowie eine ergonomische und intuitive Maschinenbedienung ermöglichen soll.

Das gemeinsam von Mitsubishi und Fraunhofer entwickelte intelligente Informationssystem liefert Maschinenbedienern individuell zu ihren Aufgaben passende Informationen direkt aus der Maschinensteuerung.

© Mitsubishi Electric / Fraunhofer IPT

Den Maschinenbedienern eine intelligente Lösung zur Verfügung zu stellen, welche ihnen individuell zu ihren Aufgaben passende Informationen direkt aus der Maschinensteuerung liefert, ist auch das Ziel von Mitsubishi und dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Halle 25, Stand B94). In einem Gemeinschaftsprojekt wurde dafür ein neues System entwickelt, das alle wichtigen Informationen auf mobilen Endgeräten wie Tablets oder Smart Glasses zusammenträgt und aufbereitet darstellt.

Die Smart Devices und die Mitsubishi-Electric-Maschinensteuerung kommunizieren dabei unmittelbar miteinander. So können Mitarbeiter in Echtzeit sehen, wenn Störungen auftreten, eine Maschinentür nicht richtig geschlossen ist oder bald eine Wartung ansteht. Das System informiert den Maschinenbediener direkt über einen Hinweis in einem Pop-up-Fenster auf dem Endgerät und bietet Hilfe an. In unterschiedlichen Formaten wie Video oder Text wird Schritt für Schritt gezeigt, wie beispielsweise ein Werkzeug gewechselt wird.

Außerdem ermöglicht das System dem Maschinenbediener ein Monitoring einzelner Komponenten der Werkzeugmaschine in Echtzeit: Die Smart Devices blenden aktuelle Daten der Motorströme für unterschiedliche Antriebe oder 3D-Modelle von Bauteilen in die reale Maschinenumgebung im Blickfeld des Mitarbeiters ein. So lässt sich der Zustand der Komponente laufend und zu jedem beliebigen Zeitpunkt überwachen. Dadurch kann der Mitarbeiter einerseits eingreifen, bevor eine Störung eintritt oder er erfährt andererseits anhand der Daten, dass eine Komponente langsamer verschleißt als angenommen und die geplanten Wartungsintervalle selbstständig verlängern.

Data Analytics schafft Transparenz

Der I40-Showcase von Bosch Rexroth: Per IoT-Gateway wird diese Rundtaktmaschine an die Cloud von Bosch angebunden sein – hier werden die gesammelten ‚Big Data‘ anschließend analysiert.

© Bosch Rexroth

Wie können Maschinenbauer die Overal Equipment Effectiveness (OEE) steigern und gezielt Datenanalysen für Entwicklung, Vertrieb und Service nutzen? Diese Frage will Bosch Rexroth in Hannover anhand eines neuen ‚i4.0 Showcase‘ beantworten, der unter anderem zwei Messemaschinen und eine Produktivanlage des Rundtaktmaschinenherstellers Pfiffner vernetzt – von den elektrischen Komponenten über die Hydraulik bis hin zur Lineartechnik. Die maßgebliche Software für zustandsbasierte Überwachung und Wartung bilden der Data Analytics Server (DAS) und ein IoT-Gateway mit sicherer Verbindung zur Bosch-IoT-Cloud.

Die Live-Demonstration von Status, Zustands- und Leistungsüberwachung der Maschine können Besucher sowohl bei Bosch Rexroth erleben (Halle 25, Stand D94) als auch bei der Fair Friend Group (FFG), welcher Pfiffner angehört (Halle 14, Stand G02). Die drei vernetzten Rundtaktmaschinen des OEM-Partners werden vom skalierbaren CNC-System IndraMotion MTX advanced gesteuert. Dabei sammelt der auf einem gängigen Industrie-PC installierte Data Analytics Server in Echtzeit aufschlussreiche Daten wie Betriebsmodus, Zykluszeit, Stückzähler oder Motortemperatur. Zur Kommunikation mit den Maschinen und den übergeordneten IT-Systemen nutzt der Data-Analytics-Server das OPC-UA-Protokoll.

Auf Basis aller gesammelten Daten berechnet, analysiert und visualisiert der DAS im Rahmen der Live-Demo den Zustand und die Nutzung der Maschinen. Die lokal gespeicherten Daten stehen dem Maschinenhersteller bei Bedarf ferndiagnostisch zur Weiterentwicklung und gezielten Fehlersuche zur Verfügung, insbesondere um die mit dem Endanwender vertraglich ­zugesicherte Produktivität sicherzustellen.

Für das standortübergreifende Performance-Monitoring streamt der DAS vorverarbeitete Daten über eine sichere Verbindung in die Bosch-IoT-Cloud – zur anschließenden Auswertung durch den Production-Performance-Manager von Bosch Software Innovations.

Nicht drei sondern an die 200 auf der Messe verteilte Maschinen will Siemens (Halle 25, Stand D60) gar auf der EMO 2017 vernetzen beziehungsweise diese über die neue App ‚Manage MyMachines‘ an das offene IoT-Betriebssystem Mindsphere anbinden. Maschinenbetreiber etwa können über diesen Ansatz ebenfalls Cloud-basiert beispielsweise einen Überblick über wichtige Daten und Betriebszustände ihrer Maschinen erhalten.

Der digitale Zwilling

Mit Blick auf die Datentransparenz steht und fällt Industrie 4.0 mit dem digitalen Abbild des realen Werkzeugs. Dieser sogenannte ‚digitale Zwilling‘ mit allen relevanten Daten hilft bei der Simulation der Zerspanung, dem Bestücken einer virtuellen Werkzeugmaschine oder beim Digitalisieren der Wertschöpfungskette in der Fabrik (Supply Chain). Vor diesem Hintergrund hat das Unternehmen Cimsource aus Aachen als eine Art Machining-Google die Plattform ‚ToolsUnited‘ entwickelt, deren neueste Funktionen auf der EMO vorstellt werden (Halle 5, Stand B48). Dazu zählt beispielsweise die Möglichkeit für Werkzeughersteller, ein eigenes Portal zu betreiben, über das sie mit ihren Lieferanten direkt kommunizieren. NC-Programmierer etwa finden in dem Tool Einsatzempfehlungen zur Prozessauslegung und 3D-Daten für die Simulation, Toolmanager passende Werkzeughalter zu vorgegebenen Schneidkörpern und umgekehrt.

Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) aus Duisburg und dem Heinz-Nixdorf Institut Paderborn wollen die Aachener nun beim digitalen Zwilling noch einen Schritt weiter gehen, indem künftig die Kennwerte der Zerspanungsprozesse noch zuverlässiger erfasst werden. Cimsource-Geschäftsführer Dr. Götz Marczinskien erklärt, wie dies geschehen soll: „Die Daten aus der Maschinensteuerung werden eingegeben und lassen sich über eine Identifikationsnummer dem jeweiligen Werkzeuge zuordnen. Diese Daten müssen allerdings immer direkt in Verbindung mit dem Werkzeug verfügbar sein, also auch nach dem Wiederaufbereiten des Werkzeugs, etwa dem Nachschliff. Dazu wiederum dürfen die Daten nicht im Werkzeug gespeichert werden, vielmehr müsste eine Referenz auf eine entsprechende Lebenszyklus-Akte in der Cloud eingerichtet werden.“

Um dies realisieren zu können, entwickeln die Aachener nun eine Lösung, die auf hochfrequenter Funk-Identifikation (RFID: radio frequency identification) basiert. Gedacht ist an einen winzigen Chip mit Funkantenne, die Einsatz- und Werkzeugdaten sendet und empfängt. Die Lösung steht und fällt mit einer Technologie, die den Chip während der Herstellung so in das Werkzeug integriert, dass er auch nach der Wiederaufbereitung noch funktioniert. Marczinski: „Auf diese Weise ließe sich eine Vielzahl Daten-sammelnder Werkzeuge verwirklichen, die Big Data für die Plattform ‚ToolsUnited‘ erzeugen; in dieser entstehen dann mit Hilfe von Data-Mining-Algorithmen Lösungen für Zerspanungsaufgaben. Noch suchen wir allerdings vorrangig nach einer Methode, maschinenlesbare Identnummern auf die Werkzeuge zu bringen.“