Hexagon - Smart Factory

SAP zeigt auf der Hannover Messe 2018 was in der digitalen Fabrik schon alles möglich ist: Von Aufträgen, die sich den effizientesten Weg durch die Produktion suchen bis hin zu neuen Geschäftsmodellen auf Basis des digitalen Zwillings. - Bild: Hexagon

HMI 2018: Vier Zukunftsfelder für die digitale Fabrik der Zukunft

Auf der Hannover Messe (HMI) 2018 demonstriert SAP anhand des Beispiels eines Komponentenfertigers für den Maschinenbau, was heute machbar ist: Um ein Ventil fertigzustellen, wird zunächst ein Steuerkopf auf einen Zylinder aufgeschraubt, ehe diverse Druckluftschläuche angebracht werden.

Der Steuerkopf kann elektrisch betrieben sein oder mechanisch, wahlweise in verschiedenen Farben bestellt werden, wie auch die Schläuche. Ist das gewünschte Produkt konfiguriert, unterstützen gleich mehrere Innovationen Hersteller darin, möglichst effizient Produkte zu fertigen:

Die „Generation 2018“ der Open Integrated Factory (OIF) beschäftigt sich mit der Montage eines massiven Ventils einer Getränkeabfüllanlage: Denn diese „komplexe Komponente einer komplexen Anlage“, wie Ralf Lehmann sie nennt, eignet sich gut, um zu zeigen, wie die Prozesse von der individuellen Bestellung über die Fertigung, der Lieferkette bis zum digitalen Zwilling ineinandergreifen.

Für den Senior Director im Solution Management der SAP zeigt die Generation 2018 gut, was mit SAP-Digital-Manufacturing-Lösungen realisierbar ist (siehe Grafik). Anhand der Beispielfabrik auf der HMI wird vor allem eines klar: Sobald Prozesse integriert sind, ist vieles möglich – von Aufträgen, die sich den effizientesten Weg durch die Produktion suchen bis hin zu neuen Geschäftsmodellen auf Basis des digitalen Zwillings.

SAP Digital Manufacturing Architecture
Die SAP-Digital-Manufacturing-Architecture. - Bild: SAP
  1. Der Auftrag sucht sich den effizientesten Weg
    Fahrerlose Transportsysteme dienen als mobile Werkbänke, auf denen einzelne Etappen der Fertigung erledigt werden. Dafür fahren sie an spezifischen Bearbeitungsstationen in einer Fabrikhalle vor – etwa für das Aufschrauben des Steuerkopfes und das Anbringen von Luftschläuchen oder weiteren Komponenten. Zu welchen Stationen sie als nächstes aufbrechen, wird aus der Situation heraus und kurzfristig entschieden. Permanent tauschen die Fahrzeuge Informationen untereinander aus, wo welches als nächstes hinfährt. Fällt eine Fertigungsstation kurzfristig aus, kann dies unmittelbar berücksichtigt werden.

    Damit diese Entschlüsse koordiniert getroffen werden, erstellt das Produktionsleitsystem SAP Manufacturing Execution einen dynamischen Entscheidungsbaum (siehe Grafik). Diese gefächerte Grafik ist in der SAP-HANA-basierten Graphen-Datenbank gespeichert. „SAP Manufacturing Execution pflegt und überwacht die Möglichkeiten der Fahrzeuge und streicht Optionen aus der Datenbank, je nach aktueller Situation“, erläutert Rüdiger Fritz, Produkt Manager Plant Connectivity bei SAP.

    Das System passt sein Vorgehen flexibel und dynamisch an, so dass die Fahrzeuge und der Produktionsverlauf nicht starr vorgegeben sind. Diese dezentrale Entscheidungsunterstützung beschleunigt die Fertigung und erhöht die Flexibilität. „Top-Down-Planungsvorgaben sind einfach zu statisch und empfindlich gegenüber Störungen“, ist Fritz überzeugt. „Mit SAP Digital Manufacturing hingegen gibt man dem Gesamtsystem eine gewisse Freiheit, über den Produktionsprozess eines Auftrags und die nächsten Arbeitsschritte dezentral zu entscheiden.“

SAP
SAP Manufacturing Execution System (SAP MES) entscheidet nach gewissen Kriterien und situationsabhängig über die nächsten Arbeitsschritte im Produktionsprozess. - Bild: SAP
  1. 3-D-Druck schnell genug für Produktionsprozess
    Einige Arbeitsschritte wie das Aufschrauben des Steuerkopfes und das Anbringen der Schläuche sind manuell zu erledigen, an anderen Stationen dockt das Fahrzeug automatisch an. Ein Typenschild mit Seriennummer und einem Namen des Empfängers etwa steht stellvertretend für eine personalisierbare Komponente, die zudem zuvor per 3-D-Druck hergestellt werden kann. „Mehrere Teile mit unterschiedlichen Geometrien kann ein 3-D-Drucker in seinem „Bauraum“ gleichzeitig fertigen“, erläutert der Product Owner des Bereiches Fertigung bei SAP, Carsten Dietze-Selent.

    Über die letzten Jahre konnten die Hersteller die Geschwindigkeit von 3-D-Druckern deutlich erhöhen, so dass eine Herstellung von individualisierten Teilen durch 3-D-Druck in der Produktion möglich ist. Aus der Konfiguration verschiedener Kundenaufträge wurde zuvor ein angepasstes Druckfile erzeugt, das für die 3-D-Produktion erforderlich ist. Am Stand von SAP auf der HMI 2018 wird ein Industriedrucker zu sehen sein, auf dem parallel die genannten Typenschilder sowie Ersatzteile mit verschiedenen Materialien und Farben produziert werden können.
  1. Der digitale Zwilling als digitales Tagesbuch eines Bauteils
    Jedes Bauteil wurde in einem 3-D-CAD-System entworfen und liegt damit digital vor. Dieser digitale „Design-Zwilling“ wird mit Informationen aus dem Manufacturing Engineering und Produktionsprozess angereichert. Dazu gehören die Dokumentation des Bauteils, Genealogie sowie Daten aus Produktion, Wartung sowie von Sensoren.

    „Diese Informationen hauchen dem Ventil erst Leben ein“, erläutert Fritz, für den das Anlegen eines gerade gefertigten Produktes im SAP Asset Intelligence Network die Geburtsstunde des digitalen Zwillings für künftige Service-Prozesse ist. Von der ersten Stunde an fließen Daten in das jeweilige Profil, dessen Historie immer zur Verfügung stehen. Löst ein Werker für die Wartung ein paar Schrauben, schaut er im digitalen Zwilling nach, mit welchem Druck diese Schrauben beim Fertigen angezogen wurden. „Der digitale Zwilling erleichtert ihm die Arbeit“, so Fritz.
  1. Effizienzsteigerung aus der Cloud
    Die Perspektive des Produktionschefs, Werksleiters oder COOs ist eine andere. Er möchte wissen, wie die Effizienz gesteigert werden kann und wie gut ein Werk im Vergleich zu anderen ist. Wie hoch ist der Anteil der Teile, die in vorgesehener Zeit gefertigt wurden, wie viel Prozent der Aufträge sind überfällig und wie weit liegen Ist- und Soll-Produktionszeiten auseinander? Mitte letzten Jahres hat die SAP eine Anwendung dafür auf den Markt gebracht: SAP Digital Manufacturing Insights.

    Fertigungsexperte Lehmann nennt es den „Digital Backbone“ der Produktion. Denn sämtliche Standard-Key-Performance-Indicators (KPI) können auf einem Dashboard ausgewertet werden, das dem COO Aufschluss über die Produktivität der eigenen Herstellung gibt, also die Overall Equipment Effectiveness (OEE) in allen seinen Facetten misst. Erfassen auch andere Werke, die etwa Ventile produzieren, diese KPIs, ist er über in der Lage, Daten zu aggregieren, zu analysieren und direkt Vergleiche anzustellen – eine gute Grundlage dafür, datenbasiert Entscheidungen zu treffen.

Weitere Informationen: Besuchen Sie SAP auf der HMI 2018 in Hannover.

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