Sich die Zukunft vorstellen und sie verwirklichen: die Maschine von morgen

Autor: Jose Antonio Lorenzo, Data Area Manager

Es ist zwar schwer zu erraten, welche Entwicklungen auf uns zukommen werden, vor allem angesichts des rasanten Tempos von Technologie und Innovation, aber es ist möglich, Trends vorauszusehen, vor allem, wenn man dem Puls des Marktes ständig auf der Spur ist und seinen Kunden zuhört.

Die Software, ein unverzichtbares Element

Fest steht, dass im Zusammenhang mit der Industrie 4.0 die Software zum wesentlichen Motor jeder modernen Industrie geworden ist. Es ist das Herz, das die Maschinen antreibt, und das Gehirn, das dabei hilft, Abläufe und Produktionsprozesse zu steuern, zu organisieren, zu verwalten und zu koordinieren. Kurz gesagt, es ist das, was die Maschinen intelligenter macht und was ein Unternehmen in die Lage versetzt, sich zur Smart Factory zu entwickeln.

Aber machen wir eine Denkübung und stellen wir uns vor, wie die Maschine der Zukunft aussehen wird und was sie alles ermöglichen wird, auch wenn das Ziel - ob wir nun von Revolution oder digitaler Transformation sprechen - darin besteht, mit weniger mehr zu produzieren. Allerdings mit einigen Ergänzungen: Hyperkonnektivität und Interoperabilität, wobei die Maschine physische und digitale Technologien erfolgreich kombiniert, und natürlich ist sie dank modernster Softwarelösungen besser darauf vorbereitet, Daten optimal zu nutzen.

Natürlich werden wir in unserer Fabrik der Zukunft eine viel stärker integrierte Maschine sehen, die dank der Hyperkonnektivität weniger menschliche Aufsicht benötigt. In Zukunft werden Multifunktionsmaschinen viel häufiger zum Einsatz kommen und besser in die sonstigen Anlagensysteme integriert werden. Es stimmt zwar, dass es diese bereits gibt, aber sie sind ein "seltener Vogel", da sie schwer zu finden sind, außer in Sektoren mit hohem Automatisierungsgrad und vorhersehbarer Produktion, wie z. B. in der Automobilindustrie. Die Maschinen der Zukunft werden jedoch zweifellos besser vorbereitet und ausgestattet sein, um mehr Aufgaben gleichzeitig und mit größerer Flexibilität erledigen zu können.

Die Lantek-Software enthält bereits einige Neuerungen dieser Art. Ein Beispiel dafür ist das WOS-System von Lantek, das in der Lage ist, Signale an die Maschine zu senden - zum Beispiel zum Starten von Schneidevorgängen - und sie von der Maschine zu empfangen, wenn der Prozess abgeschlossen ist, wodurch bestimmte Aktivitäten in Echtzeit verwaltet werden können, wie zum Beispiel die Erfassung der Bearbeitung eines Blechs und das Speichern der Daten in der Datenbank. Auf diese Weise ist es möglich, ein wahrheitsgetreues Abbild der Aktivitäten in der Werkstatt im Lantek-Kontrollpult (MES und Integra) zu erhalten und die Herstellungskosten realistischer zu berechnen.

Mehr Kommunikation

Andererseits müssen die Maschinen der Zukunft mehr " reden ", um mit den verschiedenen Produktionssystemen zu kommunizieren und sich gegenseitig zu verstehen. Bislang hat die Blechindustrie eine Vielzahl von Industrieprotokollen verwendet, um Systeme miteinander zu verbinden. Während für die Automatisierung und die Interaktion zwischen verschiedenen Maschinen weiterhin Low-Level-Protokolle erforderlich sein werden, bewegt sich der Markt für die Systemsteuerung und den Maschinenzugriff von der Software aus zunehmend auf die Verwendung von Standardprotokollen und insbesondere OPC-UA zu.

Dieses für die industrielle Automatisierung konzipierte Protokoll ermöglicht den Austausch von Informationen und Daten über Geräte innerhalb von Maschinen, zwischen Maschinen und von Maschinen zu Systemen und erfährt nicht nur in Bezug auf die Verwendung, sondern auch in Bezug auf die Normung ein starkes Wachstum, da es immer mehr Spezifikationen zu diesem Protokoll gibt. Insbesondere die jüngste Veröffentlichung der OPC-Spezifikation 40501-1 (OPC-UA für Werkzeugmaschinen) dürfte der Umsetzung einen großen Schub verleihen.

Dies ist ein weiterer Schritt zur Vereinfachung der Maschine-zu-Maschine ("M2M")-Kommunikation für Hersteller, um die Kluft zwischen IT und OT zu überbrücken, was in Zukunft einen großen Durchbruch für Maschinen darstellen und erhebliche Effizienzsteigerungen bieten wird.

Daten, die Nahrung der Maschinen

Die Fabriken von morgen werden zunehmend mit Sensoren ausgestattet (IIoT) sein. In diesem Zusammenhang sind die Daten einer der Aspekte, die sich am meisten verändern werden. Obwohl die Bedeutung einer guten Datenerfassung und -analyse für einen besseren Betrieb erwiesen ist, werden derzeit praktisch keine der von der Maschine gelieferten Informationen gespeichert.

Dies ändert sich bereits, da immer mehr Unternehmen die Bedeutung von Daten erkennen und sie als Quelle für einen Mehrwert betrachten. Die Maschinen der Zukunft werden also viel mehr Sensoren enthalten und für die Datenerfassung und -verarbeitung und das anschließende Hochladen in die Cloud oder in lokale Speichersysteme als zusätzliche Funktion vorbereitet sein, entweder direkt (Edge Computing) oder über andere lokale Systeme (Fog Computing). Zu sagen, dass wir in zehn Jahren regelmäßig völlig autonome Fabriken vorfinden werden, ist vielleicht etwas gewagt, aber tatsächlich werden sehr wichtige Schritte bei der Einbindung von Technologien unternommen, die eine stärkere Integration und Automatisierung ermöglichen, und die Nutzung von Daten spielt dabei eine Schlüsselrolle.

Auf der anderen Seite spricht man von Echtzeit-Fertigung und -Management, doch werden die Maschinen der Zukunft in der Lage sein, bestimmte Geschäftsanforderungen im Voraus zu erkennen, vorherzusagen oder abzuschätzen? Zum Beispiel, um eine automatische Bestandskontrolle durchzuführen, um bei Bedarf eine Nachbestellung von Produkten zu ermöglichen und um autonome Versandanweisungen zu verwalten. Langfristig ist es möglich, dass Maschinen in diesen Bereichen Fortschritte machen, aber kurz- bis mittelfristig werden diese Aufgaben wahrscheinlich nicht an die Maschine selbst delegiert, sondern an die Produktionsmanagementsysteme, unter denen die Maschinen arbeiten. Es ist durchaus sinnvoll, dass es ein orchestrierendes Element der Produktion gibt, dass alle Produktionsanforderungen verwaltet. In dieser Hinsicht werden MES-Systeme eine sehr wichtige Rolle spielen, da sie viel intelligenter und reaktionsfähiger auf Zwischenfälle reagieren werden.

Die Rolle des Menschen gegenüber der Rolle der Maschinen

In unserer visionären Übung sprechen wir über Technologien, die bereits heute mehr oder weniger stark eingesetzt werden (Cloud, künstliche Intelligenz, 5G/6G, IIoT, digitale Zwillinge...). Dies sind jedoch die grundlegenden Technologien, auf denen alles aufbaut, und sie sind nur die Spitze des Eisbergs dessen, was noch kommen wird.

Ohne das direkte oder indirekte Eingreifen von Menschen wird dies natürlich nicht möglich sein. Maschinen mögen zwar Fortschritte machen, aber es sind immer noch Menschen, die sie entwerfen und funktionsfähig machen, nicht alles kann automatisiert werden. Traditionelle Aufgaben wie Wartung, Überwachung und Management werden weiterhin von Menschen ausgeführt. Es ist unrealistisch zu glauben, dass die Maschinen keine menschliche Aufsicht mehr erfordern werden, aber die Automatisierung wird es ermöglichen, dass mehr Arbeit von ein und derselben Person erledigt werden kann als heute, was letztlich zu einer höheren Produktion und einer größeren Rentabilität führt.

Die Branche, die sich mitten in der Expansion und der digitalen Transformation befindet, braucht Lösungen, die sie in ihrem neuen Szenario begleiten. Qualitativ hochwertige Informationen in kürzester Zeit zu erhalten, Prozesszeiten zu verkürzen, datengestützte Entscheidungen an Ort und Stelle zu treffen, die Produktion zu planen oder anspruchsvolle Vorschriften einzuhalten, sind nur einige der Herausforderungen, denen Sie sich stellen müssen. Kurz gesagt, es geht darum, mit Hilfe von Maschinen intelligenter zu werden. Das Puzzle der Fabrik und der Maschine der Zukunft besteht aus vielen Teilen. Die Herausforderung besteht darin, zu sehen, wie man die einzelnen Teile am besten zusammenfügt.