Pilotfabrik Wien

High-Mix- und Low-Volume-Fertigung, digitale Assistenzsysteme

Siemens ist wichtiger Digitalisierungspartner der TU-Wien-Pilotfabrik Industrie 4.0.

TU-Wien-Pilotfabrik Industrie 4.0

Die TU-Wien-Pilotfabrik Industrie 4.0 ist eine Demonstrationsfabrik für Smart Production und Cyber-Physische Produktionssysteme mit mehreren Industrie- und Forschungspartnern. Inhaltlich liegt der Fokus auf der diskreten, variantenreichen Serienfertigung und der Fertigung in kleinsten Stückzahlen (Losgröße 1, „High-Mix and Low-Volume“).
Als Beispielprodukt werden in der Pilotfabrik individualisierte 3D-Drucker produziert.

Siemens engagiert sich in dieser Pilotfabrik bei der virtuellen Inbetriebnahme der Werkzeugmaschine, bei der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit, beim Edge Computing an der Werkzeugmaschine und am Product-Lifecycle-Management (PLM); zusätzlich an der Zusammenschaltung aller drei Pilotfabriken zu einer virtuellen gemeinsamen Fabrik via MindSphere.

Showcases

Hier finden Sie die einzelnen Showcases im Detail
Virtuelle Inbetriebnahme

Der digitale Zwilling ermöglicht eine „virtuelle Inbetriebnahme“ noch bevor die Maschine gebaut wird

Entscheidend für eine effiziente Produktion ist der sogenannte digitale Zwilling. Damit können Abläufe virtuell simuliert und getestet werden, noch bevor reale Komponenten zum Einsatz kommen. In der Pilotfarbik Wien demonstriert Siemens die Mehrwerte eines digitalen Zwillings am Beispiel einer Fräsmaschine. Hier kann man zwischen zwei sehr unterschiedlichen Sichtweisen auf den digitalen Zwilling unterscheiden:

 

Sicht eines Maschinenbauers

Hier steht das Testen der konstruierten Maschinenmechanik oder auch das Vorbereiten des NC- sowie PLC-Daten im Vordergrund. Weiters können auch maschinenspezifische Zyklen beispielweise für den Werkzeugwechsel optimiert werden, so dass später in der realen Maschine möglichst geringe Nebenzeiten entstehen. Viele der Inbetriebnahmearbeiten können mit dem digitalen Zwilling bereits erledigt werden, bevor oder während die reale Maschinemechanik aufgebaut oder der Schaltschrank verdrahtet ist. Viele Optimierungsmaßnahmen können so noch in die reale Maschine einfließen, bevor teure Änderungen in der Realität notwendig sind.

 

Sicht eines Maschinenanwender

Ein Maschinenanwender interessiert sich hingegen meist eher für die Produktion seiner Bauteile und weniger dafür wie die Maschine im Detail konstruiert ist. Der Anwender stellt daher eher Fragen wie: Läuft mein NC-Programm unterbrechungs- und noch wichtiger kollisionsfrei? Wie lange wird die Bearbeitung dauern? Gibt es hier noch Optimierungsmöglichkeiten? Wann kann neues Bedienpersonal eingeschult werden, ohne die laufende Produktion zu stören?

Auch auf alle diese Fragen lassen sich mit Hilfe eines digitalen Zwillings Antworten finden. Die reale Maschine ist dazu nicht notwendig. Dies minimiert nötige Stillstandszeiten der Maschine auf ein Minimum. Die Maschine kann produzieren.

 

Der digitale Zwilling wird mit einer echten SINUMERIK in Betrieb genommen. Man nennt das Hardware-in-the-Loop. Die reale SINUMERIK regelt und steuert dabei den digitalen Zwilling der Fräsmaschine. Mit der neuen SINUMERIK ONE-Steuerung steht aber auch eine virtuelle SINUMERIK zur Verfügung. Mit der damit umsetzbaren Software-in-the-Loop-Lösung steht dem nächsten Schritt, am Weg zur immer weiter führenden Digitalisierung, nichts entgegen.

Mensch-Roboter-Kollaboration

Forschung zur Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)

Die Pilotfabrik verfolgt einen holistischen Ansatz und berücksichtigt auch den Menschen in die Digitalisierung. Der Mensch soll in der Produktion nicht ersetzt werden. Roboter sollen ihm zur Hand gehen und ihn entlasten. Digitale Assistenzsysteme zielen darauf ab, die Zusammenarbeit zwischen menschlichen Experten und künstlich intelligenten Maschinen zu perfektionieren und auf diese Weise neue Planungs- und Produktionsprozesse zu schaffen.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Managementwissenschaften der TU Wien wird in der Pilotfabrik ein praxisnaher Anwendungsfall für das Wiener Siemens-SIMEA-Werk umgesetzt. Im Zuge einer Mensch-Roboter-Interaktion werden Leistungstransistoren für die SITOP-Netzteilfertigung bestückt. Mensch und Roboter arbeiten dabei miteinander und teilen sich die Aufgaben. Ziel ist es, zu erforschen, wie der Kunde bestimmen kann, welche Aufgaben an den Roboter vergeben werden, welche der Mensch erledigt und welche je nach Auslastung und Verfügbarkeit entweder der Mensch oder der Roboter erledigen kann. Dabei wird auch erforscht, wie die Interaktion stattfinden soll.

Edge Computing

Edge Computing zur Überwachung der Alterung

Mit der Siemens Industrial-Edge-App Analyze My Machine Condition (AMMC) kann im gesunden Zustand der Werkzeugmaschine ein typischer Bewegungsablauf mit alle seinen Daten (z.B. Stromaufnahme) gespeichert werden und dann beim selben Bewegungsablauf von Zeit zu Zeit überprüft werden, ob sich die Maschine noch so verhält wie im gesunden Zustand.

Für eine genaue Diagnose sind dazu die hochdynamischen Daten der Maschine erforderlich. Zu dem Zweck werden die Daten 500 Mal pro Sekunde erfasst.

Multi-Factory

Drei Fabriken agieren gemeinsam als eine Großfabrik

Bei Großkonzernen mit Fabriken rund um den Globus ist eine Zusammenschaltung der Fabriken wünschenswert, so dass die Fertigung eines Produktes auch auf unterschiedliche Standorte verteilt werden kann. Mit Siemens Teamcenter sind solche Lösungen schon heute bei Kunden im Einsatz. Herausfordernder wird es, wenn sich unterschiedliche Unternehmen zu einer gemeinsamen Fabrik zusammenschalten wollen. Dort sind dann meist verschiedene Datenhaltungssysteme im Einsatz.
 

Am Beispiel der drei österreichischen Pilotfabriken in Wien, Graz und Linz wird gezeigt, wie drei Fabriken unterschiedlicher Unternehmen via MindSphere zu einer gemeinsamen Fabrik zusammengeschaltet werden. Das Szenario: ein Getriebe soll gefertigt werden. Die Fähigkeiten aller drei Fabriken sind bekannt. Nun wird die Anfrage gestellt, welche Fabriken man benötigt, um dieses Getriebe überhaupt produzieren zu können, bzw. wie der CO2-Fußabdruck minimiert werden kann. Der sogenannte Knowledge-Graph der drei Pilotfabriken, der das Wissen über die Fähigkeiten jeder einzelnen Fabrik enthält, wird kombiniert und ein Optimierungsalgorithmus ermittelt unter der Berücksichtigung von Transportkosten/Zeiten/CO2 jene Kombination der drei Fabriken, die am besten für die Produktion geeignet ist.