Digitalisierung, denn Automatisierung allein reicht nicht

Airborne hat seine Produktion optimiert – mit einem ganzheitlichen Ansatz aus Consulting, Implementierung und Optimierung. © Foto: Airborne International B.V.

Mehr Flexibilität, Qualität und Effizienz – das wünschen sich alle produzierenden Unternehmen. Und die Lösung lautet immer: Digitalisierung. Der Weg dorthin ist jedoch für jedes Unternehmen anders. Erfahren Sie, wie Airborne, ein mittelständisches Unternehmen für Verbundwerkstoffe, auf seiner Digitalisierungsreise von Siemens begleitet wird. 

Leicht, langlebig, korrosionsbeständig und hochflexibel in der Konstruktion: Dies sind nur einige Gründe, weshalb Verbundwerkstoffe unter anderem für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Schiffbau klar bevorzugt werden. Hochwertige Verbundwerkstoffe wie die von Airborne werden traditionell von Hand gefertigt. Als sich Airborne für die Automatisierung und Digitalisierung seiner Prozesse entschied, wandte sich das Unternehmen an Siemens – ein naheliegender Schritt nach vielen Jahren der vertrauensvollen Zusammenarbeit. 

Wertvolle Zeit sparen

Die digitale Transformation ist ein vielschichtiger Prozess mit hohen Investitionen, doch der Aufwand lohnt sich. Je nach Ausgangspunkt können produzierende Unternehmen die Inbetriebnahmezeit für neue Maschinen um bis zu 60 Prozent reduzieren. Die Engineering-Zeiten lassen sich um 30 Prozent verkürzen, und Maschinenbauer können bei der mechanischen Vorfertigung eine um 27 Prozent höhere Produktivzeit erreichen. Am Anfang des Prozesses stellen sich Unternehmen oft die gleichen Fragen: Wo fangen wir an? Was können wir realistischerweise erreichen? Wie gehen wir vor? Als Antwort auf diese Fragen hat Siemens einen ganzheitlichen Ansatz mit drei Phasen entwickelt, um einen Plan zu erarbeiten und den Kunden auf seiner Digitalisierungsreise optimal zu begleiten.

Dass dieses Angebot Teil des Portfolios von Digital Enterprise Services ist, überrascht viele Kunden, die Service häufig nur mit Wartung, Reparatur und Ersatzteilen in Verbindung bringen. Denn tatsächlich umfasst Service viel mehr, als man zunächst denkt.

Consulting: Dem Kunden aufmerksam zuhören

Die drei Schritte sind Consulting, Implementierung und Optimierung. Beim Consulting ermitteln Service-Experten von Siemens, was der Kunde erreichen möchte. Das Ziel ist eine gründliche Bewertung der Digitalisierungsreife eines Unternehmens. Die Experten von Siemens hören aufmerksam zu, wenn Kunden über ihre Erwartungen, Erfahrungen und Visionen sprechen. In der Consulting-Phase geht es darum, Fragen zu stellen, Verbindungen zu knüpfen und herauszufinden, was der Kunde mit der Digitalisierung erreichen möchte. Sie ist die Grundlage, um gemeinsam mit dem Kunden eine detaillierte, speziell auf das Unternehmen zugeschnittene Digitalisierungsstrategie mit Roadmap zu entwickeln.

Die Produktion steigern – und flexibler gestalten

Bei Airborne zeichneten sich in dieser Phase zwei klare Ziele ab: Erstens wollte die Geschäftsleitung die Leistung der Produktionslinie für Verbundwerkstoffe am Airborne-Standort Den Haag steigern und damit Verbundwerkstoffteile wettbewerbsfähiger für den Massenmarkt machen. Zweitens wollte das Unternehmen bei schnellen Produktänderungen flexibler werden, um möglichst viele verschiedene Verbundwerkstoffteile mit höchster Qualität und Effizienz produzieren zu können.

Implementierung: Digitalisierung zum Leben erwecken

In der Implementierungsphase nimmt die zuvor entwickelte Architektur Gestalt an, oftmals einschließlich Software und Hardware. In vielen Projekten werden digitale Zwillinge der Maschinen, Anlagen, Produkte und Produktionslinien erstellt. Sie ermöglichen unter anderem die Vorhersage des Verhaltens, die Optimierung der Performance und das Umsetzen von Erkenntnissen aus früheren Design- und Produktionserfahrungen.

Aufgrund des Ergebnisses und der definierten Digitalisierungsstrategie in der Consultingphase wurde die Implementierung bei Airborne nahtlos abgewickelt.Die Lösungsarchitektur für die verschiedenen Anwendungsfälle umfasste Plant Simulation, HEEDS, Process Simulation, TIA Portal, Simit und PLCsim Advanced. 

Maschinelles Lernen macht den Unterschied

Während der Automatisierungsgrad in zahlreichen Branchen bereits hoch ist, stellt die Verbundwerkstoffbranche immer noch eine Ausnahme dar. „In unserer Branche“, verrät Arno van Mourik, CEO von Airborne, „gibt es noch viele manuelle Prozesse, weil menschliche Hände hier wirklich ziemlich gute 'Maschinen' sind. Es ist sehr schwierig, diese Prozesse in etwas Statisches wie Automatisierung zu übersetzen. Deshalb stehen wir noch am Anfang.“ Airborne hat nunmehr den großen Sprung in Richtung Automatisierung und Digitalisierung in einem Anlauf vollzogen. Dabei galt es, menschliches Prozess- und Materialwissen in maschinelles Lernen zu übersetzen. Jetzt „verstehen“ die Maschinen, wie sich die Materialbearbeitung auf das Endprodukt auswirkt.

Digitalisierung auf dem Prüfstand

Die Consulting-Phase ergab, dass das Unternehmen eine höhere Produktionsleistung und mehr Flexibilität anstrebt. Beim Einsatz der digitalen Werkzeuge stellte sich heraus, dass ein Roboter an der Presse einen Engpass erzeugt. Der Grund: Der Roboter arbeitete in 65-Sekunden-Intervallen und damit langsamer als die Presse mit ihrem 55-Sekunden-Takt. Eine detaillierte Simulation zeigte, dass sich der Roboter durch Optimierung der Roboterkinematik und Zeitsignale der speicherprogrammierbaren Steuerung auf den Pressentakt einstellen lässt. Allein dieser Schritt brachte eine um 18 Prozent höhere Produktionsleistung.

Wir müssen Automatisierung und Digitalisierung gleichzeitig entwickeln – Automatisierung allein reicht nicht aus. 
Arno van Mourik, CEO Airborne International B.V.

KI verknüpft digitale Zwillinge

Und wie schaffte es Airborne, bei schnellen Produktänderungen flexibler zu werden? Der digitale Zwilling des Produkts und der digitale Zwilling der Produktion wurden mit Künstlicher Intelligenz (KI) verknüpft, um zu ermitteln, welche der Millionen an verschiedenen Herstellungsoptionen für ein Produkt zur gewünschten Qualität führen und zugleich effizient in der Produktion sein würden.

Daniel Klein, Lead Engineer bei Siemens Digital Enterprise Services, erklärt, wie es funktioniert: „Die KI nimmt alle guten Designs und simuliert automatisch einen Produktionstag für jedes Design. Am Ende wird die Option mit dem besten Kompromiss aus Design, Qualität und Produktionseffizienz empfohlen.“

Die Einführung von Automatisierung und Digitalisierung reduziert die Kosten bei Airborne laut Mourik um 70 bis 80 Prozent. Berührungsfreie Produktion und die Simulationsmöglichkeiten sowohl für das Produkt als auch für den Produktionsprozess sind die Hauptgründe für diese hervorragenden Ergebnisse. Selbst in Unternehmen mit bereits hoch automatisierten Produktionslinien sind Einsparungen von 20 Prozent oder mehr möglich.

Optimierung: Aus Daten das Beste herausholen

Im dritten Schritt – Optimierung – werden die erforderlichen Daten gesammelt und zur Optimierung der Anlage verwendet. Dabei analysieren Algorithmen und Künstliche Intelligenz (KI) die gesammelten Daten und wandeln sie in wertvolle Erkenntnisse um, die zur Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität beitragen.

Die Arbeit an den Digitalisierungsprozessen bei Airborne begann vor etwa sechs Monaten. Deshalb ist es noch zu früh, um über Optimierungsmaßnahmen zu berichten. Siemens und Airborne untersuchen zunächst mit Hilfe von Simulationswerkzeugen, wie sich die Prozesse verbessern lassen, um beispielsweise die Materialverwindung bei der Bearbeitung zu verringern und dadurch die Produktqualität zu erhöhen.

Unabhängig von den Bedürfnissen des Kunden steht eine Tatsache im Mittelpunkt jedes Projekts: Digitalisierung ist ein kontinuierlicher Prozess – es gibt immer einen nächsten Schritt. Genau deshalb ist es so wichtig, den richtigen Partner und den richtigen Ansatz für die Digitalisierung zu wählen.

Airborne produziert hochwertige duro- und thermoplastische Verbundwerkstoffe und entwickelt vollautomatische Produktionsanlagen. Das Unternehmen kann Bauteile entweder selbst mit modernen Fertigungsverfahren herstellen oder Industrialisierungslösungen entwickeln, die am jeweiligen Produktionsstandort umgesetzt werden.