Manufacturing Intelligence

Manufacturing Intelligence
Martin Helgoson, Senior project leader Intelligent Machining
Vahid Kalhori, Manager Intelligent Machining
Jan Edvardsson, Market Analyst Product Management
WHITE PAPER
Wir leben in einer Zeit der rasanten
Digitalisierung, in der Computer und
Roboter in der Lage sind, Science Fiction
Aufgaben auszuführen.
Heute sind auf unseren Straßen automatisierte Konzeptfahrzeuge unterwegs,
die sicherer fahren als Sie und ich. Durch
den Einsatz moderner Sensortechnologien, ausgeklügelter Algorithmen und
leistungsstarker Mikroprozessoren
können Roboter fortschrittliche logistische Aufgaben ausführen und daraus
intelligente Schlussfolgerungen ziehen.
Sie können Ihrem Smartphone eine
Frage stellen und erhalten eine zuverlässige Antwort. Dasselbe Smartphone
besitzt wahrscheinlich mehr Computerleistung als die Apollo 11 bei der
Landung des ersten Menschen auf dem
Mond.
Ihr Smartphone kann vielleicht jetzt
noch nicht alle Fragen beantworten
und Ihr derzeitiges Auto Sie noch nicht
überall ohne Ihre Beteiligung hinfahren;
aber die Technologien entwickeln sich
rapide und sind bald ausgereift, um sie
für Verbraucher- und Industrieanwendungen umzusetzen. Die technologischen
Strukturwandlungen, die wir erfahren,
sind die Keimzelle einer industriellen
Revolution; und auch wenn wir erst am
Anfang stehen, wird sich das Entwicklungspotenzial schnell verbessern.
TREIBÄNDE KRÄFTE FÜR DEN WANDEL
Als die Dampfmaschine das erste Mal in
der britischen Baumwollindustrie erschien,
behaupteten viele Schwarzseher, dass
eine Investition in diese Maschinen unklug
und zu teuer wäre, da die damals genutzte
Wasserkraft grundsätzlich kostenlos war.
Da Flexibilität und Produktivität allerdings stärkere Motivatoren waren als die
Investitionskosten allein, mussten sich die
Skeptiker jedoch letztendlich geschlagen
geben. Die Nutzung von Wasserkraft
verwies die Fabriken an die Flussufer,
während sich die Dampfmaschine als
attraktiver Türöffner für Standortflexibilität
und höhere Produktionsleistung darstellte.
Während die Dampfmaschine für gewöhnlich als erste industrielle Revolution
angesehen wird, folgte ihr in der zweiten
Hälfte des 19. Jahrhunderts die Einführung
der Massenproduktion durch elektrische
Energie und anschließend die Computerisierung im späten 20. Jahrhundert. Diesen
drei Revolutionen war gemeinsam, dass
sie neues Potenzial für höhere Produktivität eröffneten und dass Unternehmen,
die nicht auf diesen Zug aufgesprungen
waren, es schwer hatten, mitzuhalten. Nun
befinden wir uns an der Schwelle zu einer
vierten industriellen Revolution, die der
intelligenten Technologie, in Deutschland
bekannt als Industrie 4.0.
Erste
Industrielle
Revolution
Zweite
Industrielle
Revolution
Dritte
Industrielle
Revolution
Vierte
Industrielle
Revolution
durch die Einführung mechanischer
durch die Einführung der Massen-
durch den Einsatz von elektronischen
durch den Einsatz von cyber-
Werkstätten, betrieben durch Dampf-
produktion und Arbeitsteilung mit
und IT-Systemen als Beschleuniger
physischen Systemen through
und Wasserkraft.
Hilfe elektrischer Energie.
der automatisierten Fertigung.
the use of cyber-physical systems.
Zeit
1800
1900
2000
Heute
DIE VIERTE INDUSTRIELLE
REVOLUTION
Die heute ständig wachsende Bevölkerung
und das steigende Konsumverhalten
üben einen erbarmungslosen Druck auf
die Umwelt aus. Hinzu kommt, dass der
Nahrungsmittelbedarf für die gesamte
Weltbevölkerung nicht gedeckt wird und
unsere fossilen Energieressourcen immer
knapper werden. Die vierte Revolution
könnte ein Teil der Antwort auf diese
Herausforderungen sein. Um diese, von
uns geschaffene Realität zu überleben,
müssen wir nachhaltige Lösungen
entwickeln, die wirtschaftliche Vorteile
bringen und umweltfreundlich sind. Wir
müssen vorausschauender handeln, die
Effizienz in allem, was wir tun, steigern und
jeden Schritt optimieren.
Also, was genau ist die vierte industrielle
Revolution? Das Wall Street Journal
erklärte es im Juni 2013 wie folgt: “Die
neue industrielle Revolution ist eine
Welle an Technologien und Ideen, die ein
computergesteuertes Herstellungsumfeld
schaffen, das wenig Ähnlichkeit mit den
Fertigungsstätten undit ihren schmutzigen
Industrieschloten aus der Vergangenheit
aufweist.” Die Erklärung bedeutet nicht
unbedingt, dass Maschinen und Roboter
die schweren und schmutzigen Arbeiten
übernehmen, welche die Menschen
sowieso nicht erledigen wollen. Damit ist
es längst noch nicht getan. Die Vision ist,
intelligente Fabriken zu schaffen, in der
jedes Produkt seine eigene Fertigung
kontrolliert, um so ein dezentralisiertes
Herstellungssystem zu etablieren.
VERBINDUNG DER PHYSISCHEN WELT
MIT CYBER-PHYSISCHEN SYSTEMEN
Wir bewegen uns sehr schnell von der
Informationstechnologie zur intelligenten
Technologie. In Objekte eingebaute
Sensoren sind mit Netzwerken verbunden,
die es einem Kühlschrank zukünftig
erlauben, Ihnen mitzuteilen, dass Sie
dem Drang nach einem Soft Drink nicht
nachgehen sollten, weil er weiß, dass Ihr
Körper eher eine Karotte und zwei Eier
benötigt. Produkte in einer Fabrik werden
ganz selbstständig Ihren eigenen Weg
durch den Produktionsprozess finden
und ein gebrauchtes Schneidwerkzeug
wird von alleine wissen, wann es durch
ein neues zu ersetzen ist und dies einem
verfügbaren Roboter mitteilen.
DAS INTERNET DER DINGE, IOT
Einer der wichtigen Impulsgeber ist die
RFID-Technologie, (Radio Frequency
Identification), die „Identifizierung mit
Hilfe elektromagnetischer Wellen”, eine
Sensor-Technologie, die in tragbare
Objekte wie zum Beispiel ein T-Shirt eingebettet wird. Die RFID-Sensoren sammeln
nützliche Informationen über Ihre Herzfrequenz. Durch die Verbindung der SenderEmpfänger-Geräte mit dem Internet
können diese Informationen erfasst und
bearbeitet werden.
Die Technologie lässt sich im Grunde in
allen Industriebereichen für gesteigerte
Nachhaltigkeit, Qualität, Sicherheit,
Effizienz und Profitabilität einsetzen. Ein
Beispiel ist die Öl- und Gasindustrie, in
der RFID für den Einsatz in Bohrlöchern
verwendet werden kann und Informationen über das Umfeld sammelt, um einen
unkontrollierten Austritt von Rohöl oder
Erdgas aus einer Bohrung zu verhindern.
Ein weiteres Beispiel für die Anwendung
dieser Technik zum Ziel einer gesteigerten
Nachhaltigkeit sind elektrische Netze, die
sogenannten intelligenten Stromnetze.
Durch das Erfassen von Informationen
über das Konsumverhalten von Kunden
lässt sich nach dieser Analyse Elektrizität
produzieren, um die Effizienz, Produktivität
und Profitabilität zu verbessern.
Gartner zufolge wird das werden 26
Milliarden IoT- Einheiten bis zum Jahre
2020 im Einsatz sein - PCs, Tablets und
Smartphones nicht inbegriffen. Objekte
und Systeme, die mit anderen Systemen
kommunizieren, werden den Kern
dieser vierten industriellen Revolution
ausmachen.
Das Internet der Dinge ist das, was Ihr
Bauteil durch den gesamten Produktionsprozess begleitet und selbstständig dafür
sorgt, dass die Produktion von Anfang bis
Ende fehlerfrei abläuft.
DAS DIGITALE UNIVERSUM WÄCHST
EXPONENTIELL
Das digitale Universum, das alle weltweit
erzeugten Daten beinhaltet, wächst - nach
einem Bericht von EMC und IDC zufolge alle zwei Jahre um das Doppelte, von 4.4
Trillionen Gigabytes in 2013 bis um das
Zehnfache, auf 44 Trillionen Gigabytes bis
2020. Das digitale Universum steigt dank
der rasch zunehmenden Online-Aktivitäten
wie sozialer Medien und das Internet der
Dinge exponentiell an. Alleine Wal-Mart
wickelt mehr als eine Millionen Kundentransaktionen pro Stunde ab und importiert
diese Daten in Datenbanken, die für intelligentere Entscheidungsfindung genutzt
werden.
Unternehmen, die erfolgreich Analysen
sammeln, auswerten und verarbeiten,
werden in der Lage sein, die komplette
Logistik - von der Produktentwicklung bis
hin zum Kundenangebot - zu verbessern.
Die Entwicklung nachhaltiger Strategien
zur Datensammlung , -speicherung und
Formatgestaltung nimmt hierbei eine
zunehmend wichtigere Rolle ein. Zurzeit
wird nur ein Bruchteil der verfügbaren
Daten zur Gewinnung von wirtschaftlichen Vorteilen analysiert, aber, wie zuvor
erwähnt, ist dies erst der Anfang einer
neuen Ära der Big Data-Analytik.
NEUE POSITIONEN,
NEUE HERAUSFORDERUNGEN
Neue Technik und Kommunikation machen
es kleinen Unternehmen und Startups mit
geringem Budget zunehmend einfacher,
ihre Neuerungen auf dem Markt zu
etablieren. Wie schon zur Zeit in Großbritannien im frühen 19. Jahrhundert, ist auch
heute Flexibilität das Schlüsselwort. Der
steigende Bedarf an leicht zugänglichen,
kundenspezifischen Produkten erfordert
einen belebenden Innovationsprozess
und neue flexible Herstellungsverfahren einschließlich dem 3D-Druck. Der
Lebenszyklus eines Produktes wird immer
kürzer und nur sehr wenige Produkte
werden wie das andere sein.
Die Industrie braucht intelligentere,
schlankere und lebendigere Fabrikstrukturen, in der schnellere und zuverlässigere
Entscheidungsprozesse sowie intelligentes
Datenstrommanagement die zentralen
Grundvoraussetzungen sind. Es wird auch
ein Kompetenzwechsel erforderlich sein.
Für den Weg zum Erfolg ist es notwendig, Ihr
Personal auf innovative Prozesse und intelligente Produktentwicklung einzustellen,
anstatt auf traditionelle Aufgaben, die durch
Automatisierung erfolgen, zu setzen.
Ihre Wettbewerbssituation wird in zehn
Jahren wahrscheinlich eine andere sein.
Noch nie in der Geschichte hatten kleine,
agile Startups eine bessere Wettbewerbsposition gegenüber den großen
Unternehmen, die nicht so schnell und
flexibel agieren konnten, als heute. Wie
müssen Sie sich darauf einstellen?
SANDVIK COROMANT IST
VORBEREITET
Forschung und Entwicklung sind für
Sandvik Coromant seit ihrer Unternehmensgründung Anfang 1862 von grundlegender Bedeutung. Sandvik Coromant
investiert mehr in Forschung & Entwicklung
als jedes andere Unternehmen in der
Zerspanungsbranche; und weil wir an die
industrielle Revolution glauben, wird ein
wesentlicher Teil unserer Investitionen in
neue Technologien und hochentwickelte
Systeme fließen.
Unser Ziel ist es, unseren Kunden und
Partnern dabei zu helfen, mit einer intelligenten Fertigung erfolgreich zu sein. Wenn
die Hersteller von Werkzeugmaschinen
und -steuerungen und unsere gemeinsamen Kunden bereit sind, sich vollständig
zu vernetzen, stellen wir die erforderlichen
Werkzeuge bereit.
Wir möchten unseren Kunden helfen,
Ressourcen freizusetzen, die weiteren
Innovationen dienen. Ein erster Schritt
in diese Richtung ist die Einführung
der AdveonTM Werkzeugbibliothek zur
Integration von Produktdaten, Informationen und Anwendungswissen in
die CAM-Software der Kunden. Adveon
basiert auf den Werkzeugdaten-Standard
ISO 13399, der von Sandvik Coromant
eingeführt wurde. Die offene Adveon
Werkzeugbibliothek erlaubt so die
Verwendung von Werkzeugen aller Lieferanten und stellt die geometrische Genauigkeit aller Daten sicher.
Die bereits veröffentlichte Version
ermöglicht den Kunden das Erstellen
von Komplettwerkzeugen in ihrer
CAM-Umgebung auf Basis aktuellster
Informationen und führt zu einer gesteigerten Effizienz ihrer Planungsprozesse.
Zusammen mit der Erfahrung und der
Fachkompetenz der CAM-Programmierer
rationalisiert und optimiert Adveon die
Planung und Vorbereitung.
Die Adveon Werkzeugbibliothek spart
unseren Kunden Zeit und Kosten und
gewährleistet die für eine CAM-Programmierung erforderliche Qualität. Aber das ist
erst der Anfang. Mit Blick auf die Zukunft
wird Adveon wesentlicher Bestandteil
der intelligenten Fertigungssysteme sein,
welche den gesamten Produktionsbetrieb
in Intelligent Manufacture integrieren.
SOURCES
The second machine age, Erik Brynjolfsson and Andrew McAfee, Norton, 2014
Wall Street Journal
Gartner
SAS whitepaper: Big data meets big data analytics
EMC Digital Universe with Research & Analysis by IDC
TED talk: Andrew McAfee: What will future jobs look like
McKinesy Global institute Podcasts: Big data
McKinesy Global institute Podcasts: Internet of things
Fw:Thinking podcast: Internet of things