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Smarte Systemoptimierung für Maschinen-Benchmarking

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12.09.2017

Viele Unternehmen arbeiten mit einem Fuhrpark aus nur einem Maschinentyp. Allerdings laufen die identischen Anlagen meist unterschiedlich schnell. Die „Smarte Systemoptimierung“ des Fraunhofer IPA erlaubt es, ein automatisiertes Maschinenbenchmarking durchzuführen und alle Komponenten des Fuhrparks auf das bestmögliche Niveau zu bringen. Zu sehen ist das Tool auf der EMO-Sonderfläche Industrie 4.0 Area in Halle 25.

 - Mit den hochfrequenten Daten aus allen beteiligten Maschinensteuerungen und der smarten Kamera (linker Bildschirm) kann die Smarte Systemoptimierung Prozesse automatisiert beurteilen und Fehlerentstehung sowie Folgefehler in verketteten Anlagen aufdecken.
© Fraunhofer IPA/IFF / Rainer Bez
Mit den hochfrequenten Daten aus allen beteiligten Maschinensteuerungen und der smarten Kamera (linker Bildschirm) kann die Smarte Systemoptimierung Prozesse automatisiert beurteilen und Fehlerentstehung sowie Folgefehler in verketteten Anlagen aufdecken.

In vielen Produktionen stehen Dutzende von identischen Maschinen in einer Reihe und führen immerzu denselben Bearbeitungszyklus aus. Üblich ist das beispielsweise bei der Herstellung von Werkstücken im Spritzguss, Tiefziehen oder der Metall- bzw. Kunststoffweiterverarbeitung. Obwohl die Maschinen gleich aufgebaut sind, arbeiten manche langsamer als andere. Das liegt meistens am Verschleiß bestimmter Bauteile, an variierendem Sensorverhalten oder unterschiedlichen Werkzeugeinstellungen. Die Schwachstelle zu beheben, fällt Unternehmen oft schwer. „Die Maschine taktet schnell und durchläuft viele Einzelprozesse“, erläutert Felix Müller, Fachthemenleiter Autonome Fertigungssystemoptimierung am Fraunhofer IPA.

„Mit bloßem Auge erkennt man die Ursache kaum beziehungsweise gar nicht, wenn der Grund in der Kommunikation der Maschinensteuerung verborgen liegt“, sagt er. Außerdem sei es schwierig, eine Zielgröße festzulegen, weil nur die Gesamtzykluszeit, nicht aber die Dauer der technischen Einzelprozessschritte als Vergleichswert vorliegt. Schlüsseltechnologie bei der „Smarten Systemoptimierung“ sind adaptierte Algorithmen, die speziell zur Analyse von schnelltaktenden Stückgüter-Produktionslinien entwickelt wurden. Zunächst wird der Gesamtablauf der Maschine definiert und in Einzelprozesse, die Subschritte, zerteilt. „Die Gesamtzeit beträgt je nach Anwendungsfall zum Beispiel 50 Sekunden, ein technischer Subschritt in unserem Benchmarkwerkzeug nur wenige Millisekunden. So granular könnte mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand niemand seine Maschine händisch analysieren“, weiß Müller.

Anschließend wird mit dem Optimierungswerkzeug eine durchgängige Datenbasis generiert und echtzeitnah an das Analysetool übermittelt. Auf der EMO 2017 demonstrieren die IPA-Experten die Smarte Systemoptimierung an einer Mini-Fabrik. Dafür haben sie den Materialfluss eines verketteten Fertigungssystems nachgebildet. Der Besucher sieht auf einem Dashboard, wie die Daten aus der Maschinensteuerung und den Kameras echtzeitnah abgegriffen werden, in das Analysetool einfließen und in Echtzeit Schlüsse bezüglich Fehlerentstehung und Folgefehlern beziehungsweise Folgestillständen gezogen werden.

https://www.ipa.fraunhofer.de/
http://www.emo-hannover.de/