Volume 104, Issue 1-2

Kurzfassung Im Rahmen des Verbundprojekts „Anwendungsprotokoll zur Prozessharmonisierung in der Digitalen Fabrik“ (ADiFa) wird eine Methodik entwickelt, die eine standardisierte Beschreibung der über den Produktenstehungsprozess relevanten Daten der Digitalen Fabrik ermöglicht. Diese basiert auf anwendungsspezifischen Protokollen, die den Austausch von Daten für ein spezifisches Gebiet regeln und dadurch eine Harmonisierung der Planungsprozesse in der Digitalen Fabrik ermöglichen. Die konkrete Ausgestaltung und prototypische Implementierung der Methodik erfolgen am Beispiel des Anwendungsfelds „Zeitwirtschaft“.

Kurzfassung Um den Produktionsanlauf neuer Baureihen auf höchstem Qualitätsniveau zu gewährleisten, kommen in den Entwicklungsbereichen und der Produktionsplanung der Automobilindustrie modernste Planungsansätze zum Einsatz. Ein Ansatz ist das Konzept der Digitalen Fabrik. Dieses ermöglicht Produktionsprozesse mit Hilfe von physikalischen Simulationen vor Einführung zu modellieren, zu berechnen und zu visualisieren. Produktionsprozesse können so schon digital bewertet und optimiert werden, bevor Fahrzeugprototypen zur Verfügung stehen. Im folgenden Beitrag wird beschrieben, wie durch eine neue Berechnungsmethode aus dem Bereich der numerischen Strömungssimulation der komplette Aufheizprozess einer ganzen Rohbaukarosse in einem Lackiertrockner berechnet werden kann. Durch dieses Simulationsverfahren ist es möglich, das Aufheizverhalten an jedem Punkt der Karosse zu ermitteln. So kann sichergestellt werden, dass alle Lacke und Werkstoffe innerhalb ihres jeweiligen Prozessfensters getrocknet respektive ausgehärtet werden. Dies ermöglicht die digitale Systemoptimierung auf Basis zukünftiger Lack- und Werkstoffanforderungen.

Kurzfassung Die heute kommerziell verfügbaren Softwarelösungen im Umfeld der „Digitalen Fabrik“ erlauben uns, unsere Fabriken mit verschiedenen Abstrahierungsgraden virtuell abzubilden und aus verschiedenen Sichten zu analysieren. Eine ganzheitliche Abbildung und Analyse der gesamten Fabrik ist aber nur eingeschränkt möglich und mit hohem Aufwand verbunden. Die Ursachen liegen darin begründet, dass zum einen meistens kein monolithisches System mit einer homogenen verknüpften Systemlandschaft vorliegt und zum anderen eine ganzheitliche informationstechnische, kommunikative und administrative Unterstützung von verteilten Simultaneous Engineering Prozessen nur bedingt existiert. Getragen von dieser Erkenntnis wird eine integrative Gesamtlösung unter Nutzung von modernen informations- und kommunikationstechnischen Technologien notwendig, die in diesem Beitrag als Fabrikdatenmanagement vorgestellt wird.

Kurzfassung Die Digitale Fabrik ist ein wesentliches Instrument zur Verkürzung der Projektlaufzeit, sowohl von der ersten Produktidee bis zum Markteintritt als auch in der Serienproduktion. Sie ermöglicht kürzere Entwicklungszeiten, einen früheren Markteintritt und nicht zuletzt eine Reduktion der Gesamtentwicklungskosten. So lautet die Theorie. Seit rund einem Jahrzehnt wird das Thema Digitale Fabrik in Forschung und Industrie intensiv betrieben und von Anbietern als Heilsbringer angepriesen. Allerdings wird allzu oft verschwiegen, dass ein Erreichen dieser verheißungsvollen Ziele sowohl eine erfolgreiche Einführung von integrierten Prozessen, Methoden und Werkzeugen als auch ein durchgängiges Datenmanagement [1] voraussetzt. Vor allem die durchgängige und geregelte Versorgung aller an den Produktentstehungsprozessen Beteiligten (Datennutzer) mit den notwendigen Daten spielt eine entscheidende Rolle. Die Datenversorgung ist eine unabdingbare Grundlage und Voraussetzung für die erfolgreiche Etablierung der Digitalen Fabrik. Dieser Artikel beschreibt zu implementierende Aspekte auf dem Weg zur Digitalen Fabrik.

Kurzfassung Die Globalisierung der Wirtschaft und damit auch der Produktion ist seit Beginn der 1990er Jahre in weniger als zwei Jahrzehnten Realität geworden. In der Folge verteilt sich die Wertschöpfung eines Unternehmens häufig über mehrere Länder und ist dabei meist starken Schwankungen unterworfen. Dies bedingt eine hohe Veränderungsfähigkeit der einzelnen Fabriken hinsichtlich ihrer Technik, Organisation und Mitarbeiter. Es reicht nicht mehr, einzelne Maschinen und Produktionssysteme zu flexibilisieren, vielmehr bedarf es einer umfassenden Betrachtung der ganzen Fabrik. Der Beitrag entwickelt hierzu eine so genannte Morphologie der Veränderungsfähigkeit und definiert Veränderungsklassen. Abschließend werden einige offene Forschungsfragen formuliert.

Kurzfassung Lean Six Sigma bietet durch die Kombination des Six-Sigma-Ansatzes mit dem Lean-Production-Konzept ein umfassendes Set an Methoden und Werkzeugen zur Verbesserung der Qualität von Produkten und Prozessen. Der vorliegende Artikel beschreibt das Fallbeispiel eines von der IAP GmbH erfolgreich durchgeführten Qualitätsverbesserungsprojektes im Bereich der Serienfertigung von Flugzeugkomponenten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Dabei wird erläutert, wie unter Anwendung von Lean Six Sigma mit Hilfe spezifischer Maßnahmen zur Problemlösung und Stabilisierung fähige und stabile Prozesse geschaffen und dadurch nachhaltige Qualitätsverbesserungen erzielt werden können.

Kurzfassung Eine aufwändige, intransparente Kalkulation bedeutet für die Unternehmen des Werkzeug- und Formenbaus hohe Ausgaben der Angebotserstellung und beeinflusst das Fehlkalkulationsrisiko. Insbesondere die frühzeitige, konstruktions- und fertigungsgerechte Auslegung der Form ist für eine verursachungsgerechte Prognose der Herstellkosten entscheidend. Indem die Auslegung erfahrungsbasiert erfolgt, besteht die Gefahr, die Kalkulation auf Grundlagen durchzuführen, die während der Konstruktion geändert werden. Eine Fehlkalkulation wird damit wahrscheinlich. Zur Verbesserung der Situation wurde am Institut für Fertigungstechnik- und Werkzeugmaschinen (IFW) eine Vorgehensweise erarbeitet, mit der während der Angebotserstellung ein virtuelles Modell des Kontureinsatzes der Druckgussform erzeugt und kalkulationsrelevante Informationen in eine nachfolgende Kalkulation übertragen werden können. Hierdurch werden die transparente und aufwandsarme Prognose der Material-und Fertigungskosten der Druckgussform unterstützt und somit der Angebotserstellungsprozess verbessert.

Kurzfassung Die Beherrschung und effiziente Nutzung der zeitlich-dynamischen Entwicklung von Produktionstechnologien in produzierenden Unternehmen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Die Dynamik resultiert aus sehr unterschiedlichen Innovationszyklen, denen Technologien unterliegen. Diese Umstände werden durch die Tatsache erschwert, dass Produkte in der Regel nicht durch Einzeltechnologien hergestellt werden, sondern eine Vielzahl von so genannten Technologie- oder Verfahrensketten notwendig ist. Deshalb spielen für eine stärkere Integration von Produktentwicklung und Prozessplanung neben der beschriebenen Dynamik der Einzeltechnologien auch Veränderungen in den Verfahrensketten eine wesentliche Rolle. Ein Technologiekettenkalender trägt dazu bei, dass sämtlichen Unternehmensbereichen die geplante Verfügbarkeit von Produktionstechnologien und von Verfahrensketten zur Verfügung gestellt wird.

Kurzfassung Durch die zunehmende Integration verschiedener Fachdisziplinen werden stetig die Anzahl der Schnittstellen und somit die Komplexität der Produktentwicklung erhöht. Die daraus resultierenden Probleme treten jedoch oft erst in späteren Phasen in Form von Fehlern zutage. Die konsequente Ausrichtung an Anforderungen sowie der Einsatz und die Kopplung von Methoden und Simulationen werden vielfach als Verbesserungspotenzial der Produktentwicklung wahrgenommen. Anhand einer Industriebefragung von Herstellern mechatronischer Systeme werden die Ergebnisse für das Anwendungsfeld intralogistischer Anlagen diskutiert.

Kurzfassung Wandlungsfähigkeit ist die zentrale Forderung an Fabriken und deren Produktion, wodurch die Fabrikplanung an Bedeutung gewinnt. Um auf ständig wechselnde Markterfordernisse proaktiv reagieren zu können, muss der Projektcharakter der Fabrikplanung in einen kontinuierlichen Prozess der Verbesserung übergehen. Der Beitrag schildert die Phasen der Fabrikplanung in Kombination mit dem Plan-Do-Check-Act (PDCA)-Kreislauf, als Methode des „Kontinuierlichen Verbesserungsprozesses“ (KVP).

Kurzfassung Die Anforderungen an Produktionssysteme ändern sich ständig als Folge wandelnder Wettbewerbsbedingungen und den damit verbundenen Leistungszielen von Zeit, Qualität, Kosten und Innovationsfähigkeit. Besonders die verstärkte Planungsunsicherheit, hinsichtlich Art und Umfang der zu fertigenden Produkte, stellt Produktionsunternehmen vor eine schwierige Aufgabe und führt zu einem wachsenden Flexibilitätsbedarf. In diesem Zusammenhang nehmen Methoden zur Bewertung der Flexibilität von Produktionssystemen einen hohen Stellenwert ein. Kerninhalt des hier vorliegenden Beitrags ist die Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise einer innovativen Bewertungsmethodik namens ecoFLEX, die Produktionsplanern und -managern verlässliche Einschätzungen über die Flexibilität ihrer Produktionssysteme erlaubt.

Kurzfassung Moderne mechatronische Produktionssysteme sind durch ein Zusammenspiel der Disziplinen Mechanik, Elektrotechnik und Software gekennzeichnet. Vor allem in der Entwicklungsphase stellt die Integration der unterschiedlichen Fachbereiche eine Herausforderung für die Maschinenhersteller dar. Sequenziell aufgebaute Entwicklungsprozesse führen zu langen Entwicklungszeiten. Zusätzlich erschweren die mangelnde Dokumentation und Kommunikation die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Fachabteilungen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens AutoVIBN wurde diese Problemstellung aufgegriffen und eine Beschreibungstechnik entwickelt, die eine disziplinenunabhängige, funktionale Modellierung einer Anlage erlaubt. Ergänzende Softwarewerkzeuge unterstützen die Erstellung und frühzeitige Simulation dieser Modelle sowie die Nutzung der gesammelten Informationen für die Anlagenentwicklung.

Kurzfassung Kürzere Produktlebenszyklen, steigende Produktflexibilität sowie stetig größere Produktvielfalt führen zu immer umfangreicheren Funktionalitäten in der Steuerung von Fertigungs- und Materialflusssystemen. Die Inbetriebnahme dieser Systeme ist ein aufwändiger und langwieriger Prozess. Die Betreiber einer neuen Anlage erwarten kurze Lieferzeiten sowie einen schnellen und problemlosen Produktionsanlauf. Auch für den Anlagenbauer sind neben der kurzen Lieferzeit eine termingerechte Inbetriebnahme und eine hohe Softwarequalität von entscheidender Bedeutung. Wie lassen sich also die Zeiten zwischen der Beauftragung einer neuen Anlage bis zum problemlosen Betrieb weiter verkürzen und wie können künftige Änderungen in der Anlage risikolos umgesetzt werden? Die Virtuelle Inbetriebnahme liefert hierzu die passende Antwort.

Kurzfassung Unter dem Begriff Digitale Produktion werden aktuelle Ansätze zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit produzierender Unternehmen unter Verwendung innovativer IT-Systeme zusammengefasst. Wesentliche Teilaspekte einer Digitalen Produktion sind die Absicherung von Produkt- und Produktionsentwicklung sowie die Unterstützung des Produzierens. Ein bedeutendes Werkzeug der Digitalen Produktion ist die Virtuelle Realität, die integrierend wirkt, aber auch selbst integriert werden muss, um zielführend eingesetzt werden zu können. Bei der Einführung von Techniken der Virtuellen Realität müssen nicht nur technische, sondern insbesondere auch organisatorische und mitarbeiterbezogene Faktoren berücksichtigt werden.

Kurzfassung Virtual Reality (VR) wird ein zunehmend wichtiges Werkzeug bei der Evaluierung technischer Produkte. Dieser Artikel stellt eine Prozessintegration auf der Basis des Product Lifecycle Management (PLM) vor. Dadurch wird es möglich, nicht nur Geometrie, sondern auch andere Produktdaten zu visualisieren. Andererseits können Komponenten in VR ausgewählt und anschließend im VR bearbeitet werden. Das PLM-System als technische Basis erlaubt es, auch heterogene Baugruppen im VR darzustellen, deren Komponenten in verschiedenen CAD-Systemen erstellt wurden. Der Prozess wird mittels Client im CAD-System gesteuert. Innerhalb der Integrationsplattform wird ein bidirektionales, eventbasiertes Kommunikationsprotokoll zwischen den beteiligten Systemen eingesetzt.

Kurzfassung Nachdem Produktdesign und -prüfungen längst in rechnerunterstützten rechnerunterstützten Prozessen erfolgen, hält zunehmend auch die vollständige digitale Planung ganzer Fertigungslinien Einzug in die Industrie. Vor allem aus diesem Grund wird eine ganzheitliche nahtlose Kommunikation aller am Prozess beteiligten Systeme immer wichtiger. Doch diese Vorgehensweise birgt auch Gefahren, denn nicht immer ist die IT-Infrastruktur optimal gesichert. Der vorliegende Beitrag zeigt auf, wo besonders große Risiken liegen und wie sie mit Hilfe angepasster Lösungskonzepte vermieden werden können.