industriesoftware nutzen oder fluch?

VerfasserDatum / Seitenzahl

Titel der Präsentationevtl. zweizeilig

Prof. Dr. W Blöchl16.06.2016/ Folie 1

ISAC@OTH-AW

IndustriesoftwareNutzen oder Fluch?

GliederungBegriffe:- Industrielle Revolutionen- Wirtschaftliche Bedeutung von Industrial IT- Digitale Produktion

Thesen zur Digitalen Produktion

Beispiele zur Bedeutung von Industriesoftware

Fazit

ISAC@OTH-AW Prof. Dr. W Blöchl16.06.2016 / Folie 2

Industrielle Revolutionen

Quelle: nach DFKI (2011)Bilder: Meyers Konversationslexikon und Ford


Industrielle IT und Industriesoftware als Schlüssel zu einer wettbewerbsfähigen Produktionsumgebung

(Quelle: Prof. Rußwurm)


Digitale Produktion – was heißt das?

Die Produktivitätssteigerung in KMU wird die Umsatz-zuwächse bei Industriesoftware bei Weitem toppen!Man muss die Zukunft gestalten - jetzt !

Bild Camille Pissarro

1786: Der schottische Maschinenbau-ingenieur Andrew Meikle baut die erste brauchbare Dreschmaschine

Bild: Claas

Dezentralisierierung ((Marktwirtschaftliche Struk-turen)) in der Produktion

Nutzen:

Produktivität steigt

Wohlstand steigt

Fachpersonal ist rar (Systemdenken, Softwarekenntnisse)

Aber: Einfache Arbeitsplätze werden wegfallenUnd: Das Gleiche ereignet sich in allen Bereichen unseres Lebens


Thesen zur Digitalen Produktion

• Die Digitalisierung betrifft unser gesamtes Leben, privat und beruflich!

• Die Digitalisierung wird unser Leben verändern!

• Sie wird dazu führen, dass bestehende Berufsbilder verschwinden werden und Neue entstehen.

• Industriesoftware ist heute bereits unverzichtbar für den wirtschaftlichen Einsatz von Produktionsmitteln

• Wer zukünftig keine Daten zum Produkt liefern kann wird scheitern

• PC-Technik, Vernetzung, Betriebssysteme, Halbleiterbauelemente sind mit einigen Ausnahmen keine Kerndomäne Deutschlands

• Industriesoftware ist in den meisten Fällen von Plug and Play weit entfernt

• Gerade kleine und mittelständische Unternehmen ohne große IT-Abteilung werden abgehängt




ISAC@OTH-AW

Beispiel: Prozesskette Reverse Engineering - Fräsen

Optische Messverfahren

Schließen von Löchern

Filtern/Glätten

Vernetzen/Flächenrück-

führung

Daten-übernahme

Bauteil Spannen

Bearbeiten

Messen der Bauteile

Maschine

Datenauf-bereitung

NC-Programm erstellen

Simulation der Bearbeitung

Punktewolke

Program-mierung

Fertigteil messen




ISAC@OTH-AW

Beispiel: Prozesskette Reverse Engineering – 3D Druck

Optische Messverfahren

Schließen von Löchern

Filtern/Glätten

Vernetzen/Flächenrück-

führung

Daten-übernahme

Bauteil Drucken

Nach-bearbeiten

Messen der Bauteile

3D Drucker

Datenauf-bereitung

Slicen

Punktewolke

Program-mierung

Fertigteil messen

StützstukturenParameter


IndustriesoftwareNutzen oder Fluch?

Der Nutzen ist unstrittig

Aktuelle Defizite (u.a.):• Zur Automatisierung bei der Auswahl und Bewertung von Fertigungsabläufen

fehlen Expertensysteme, die Prozesse wirtschaftlich, technisch und energetisch bewerten

• Hoher Aufwand bei der Erstellung von Simulationsmodellen• Leistungsfähige Low Cost Steuerungen, die Industriestandards genügen• Kostengünstig, schnelle, echtzeitfähige Datenübertragung• Benutzeroberflächen oft zusammengewürfelt• Probleme wichtige Zusammenhänge aus immer größeren Datenmengen

herauszufiltern

Industriesoftware - Aktuell: Nutzen und Fluch




ISAC@OTH-AW

Bayern DigitalISAC@OTH-AW

ISAC@OTH-AW: Industry-Software-Application-Center an der

Ostbayerischen Technischen Hochschule – Amberg-Weiden –

ein Beitrag zu “Bayern Digital”

Gliederung:- Ziele - Kennzahlen- Teilprojekte- Team


ISAC@OTH-AW:Industry-Software-Application-Center an der Ostbayerischen Technischen Hochschule - Weiden-Amberg –ein Beitrag zu “Bayern Digital”

* KMU = Kleine und mittelständische Unternehmen

Ausgangslage:

• Trend: Einsatz von Industrie-Software zur Steigerung der Produktivität in der Fertigung weltweit zu beobachten

• Analyse:- Großunternehmen investieren in „DigitaleFabriken“ mit dafür notwendigen Ressourcen (IT-Experten, IT-Ausrüstung)

ABER- KMU‘s* investieren nicht (und verschenkendamit Produktivitätspotentiale)

Handlungs- und Forschungsbedarf:

1. Unterstützung bei der Entwicklungnutzerfreundlicher Industriesoftware

2. Ertüchtigung der KMU‘s zur Nutzung der Industrie-Software zur Steigerung ihrerProduktivität (Wettbewerbsvorteil)

Warum ISAC an der OTH-AW?

Vorteile des Standortes bei OTH-AW:

- Lehre: Vorhandene Master-/Bachelor-Studiengängebei Industrial IT, Angewandte Informatik und Simulationsschwerpunkt im Masterstudiengang Master "Innovation Focused Engineering and Management")

- Vorhandene Labore- Vernetzung zur Industrie (viele KMU‘s sowie

Siemens) - Reputation: Zusammen mit der OTH Regensburg

zur technischen Hochschule ernannt.

Investitionsbedarf:Gering, da hervorragende Infrastruktur vorhanden


ISAC@OTH-AWÜberblick

Gefördert durch:Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie

Fördersumme: 2,6 Mio. EURLaufzeit: 6 Jahre

Beteiligte Professoren:• Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl (Fakultät MB/UT) PL• Prof. Dr. Dieter Meiller (Fakultät EMI)• Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Schmidt (Fakultät EMI)• Prof. Dr.-Ing. Matthias Wenk (Fakultät MB/UT)

Management Summary• Anhand eines Expertensystems sollen für eine optimale Fertigung

Produktionsprozesse ausgewählt oder miteinander verglichen werden können. • Diese werden mittels Simulation virtuell weiter optimiert, um dann mit intelligent

vernetzten und neuartigen Steuerungen in einer Demonstrationsanlage verifiziert zu werden.

• Damit soll für KMU in einer ersten Prototypenanlage dargestellt werden, welche Vorteile sich hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Qualität und Produkteinführungszeit mit den hier zu erarbeitenden Industrie 4.0-Technologien erzielen lassen.

Das wesentliche Ziel des Projekts ist die Verbesserung der Nutzbarmachung von Industriesoftware in KMUs.


ISAC@OTH-AWKennzahlen

• Gesamtprojektsumme: 3.726.748 €

• Förderanteil [€]: 2.608.723 €

• Förderanteil Forschung [%]: 100%

• Förderanteil Gesamtprojekt [%]: 70%

• Drittmittelanteil [€]: 1.118.025 €

• Drittmittelanteil [%]: 30%

• Investitionsmittel: 100.000 €

• Wiss. Mitarbeiter in Vollzeit: 5

• Technische Mitarbeiter 2

• Projektlaufzeit: 6 Jahre

• Art des Projektes: Fakultätsübergreifendes Projekt der Fakultäten EMI und MB/UT

• Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl

• Gefördert durch: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie


ISAC@OTH-AWTeilprojekte

• Teilprojekt 1:Entwicklung eines Expertensystems zur Bewertung und Weiterentwicklung innovativer Fertigungsverfahren und MaterialienVerantwortlich: Prof. Dr. Wolfgang Blöchl

• Teilprojekt 2:Entwicklung von Methoden zur Effizienzsteigerung in der Modellerstellung für die digitale FabrikVerantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Matthias Wenk

• Teilprojekt 3:Dezentrale „Low Cost“-Steuerungen und echtzeitfähiges Industrial Ethernet für Industrie 4.0 Anwendungen im Rahmen von KMU ProjektenVerantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Schmidt

• Teilprojekt 4:Entwicklung neuartiger Bedienkonzepte zur Steuerung und Überwachung von digitaler ProduktionVerantwortlich: Prof. Dr. Dieter Meiller


ISAC@OTH-AW im Internet


Teilprojekt 1: Entwicklung eines Expertensystems zur Bewertung und Weiterentwicklung innovativer Fertigungsverfahren und Materialien Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl

Ursachen suboptimaler Fertigung• Hohe Innovationsgeschwindigkeit

bei Werkzeugen• Schnelle Innovationen bei

den Bearbeitungsstrategien• Neue Maschinenkonzepte• Zu geringer Optimierungsdruck• Mangelndes Wissen• Mangelnde Markttransparenz• Eigene Versuche für KMU sehr aufwendig

Folge:• Potentiale werden nicht oder nicht ausreichend genutzt

Zielsetzung: • Entwicklung und Aufbau eines Expertensystems zur wirtschaftlichen Bewertung von

Fertigungsverfahren� Gerade KMU werden profitieren

Reales Benchmark-Ergebnis


Teilprojekt 2:Entwicklung von Methoden zur Effizienzsteigerung in der Modellerstellung für die digitale FabrikProf. Dr.-Ing. Matthias Wenk

Industrie 4.0-Bezug:

� Erstellung von virtuellen Maschinen-modellen für Simulationsanwendungen im Kontext der digitalen Fabrik

Zielsetzung:

� Entwicklung von Methoden und Tools zur Aufwandsminimierung bei der Modellerstellung für die Virtuelle Inbetriebnahme und die Fabriksimulation

� Einsatz der Simulationstechnik in mittelständischen Unternehmen fördern

Ausgangslage:

� Modellierungsaufwand ist mit klassischen Methoden sehr hoch

� Starkes Hemmnis für den Einsatz in KMUs


Teilprojekt 3:Low Cost: Kleinststeuerungen und Industrial Ethernet Kostenreduktion durch „Low Cost“-Steuerungen und echtzeitfähiges Industrial Ethernet für Industrie 4.0: Industrial Internet of Things Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Schmidt

Zielsetzung

• Eine durchgehende Vernetzung von intelligenten

Geräten soll geschaffen werden.

Vorgehensweise

• Die Adaption von aktuellen Technologieentwicklungen

z.B. aus dem Automotive-Bereich für echtzeitfähige

„Low-Cost“-Kleinststeuerungen und Echtzeit-Ethernet-

Kommunikationen in der Automatisierungstechnik

• TSN (Time Sensitive Network)

• Ungeschirmte Zweidrahtleitungen, …


Teilprojekt 4:

Entwicklung neuartiger Bedienkonzepte zur Steuerung und Überwachung von digitaler Produktion Prof. Dr. Dieter Meiller

Ausgangslage: Mit Einführung von Industrie 4.0 besteht ein immer größerer Forschungsbedarf im Bereich Bedienkonzepte von verteilten digitalen Industriesteuerungen.

Vorgehensweise: Produkte und Maschinen sollen in Industrie 4.0 direkt kommunizieren und sich selbst organisieren, wie ein Insektenschwarm. Visualisierungen sollen Korrelationen sichtbar machen.

Screenshot: ISAC@OTH-AW Schwarm-Visualsierung mit

Interaktiver K-means Clusterfunktion

Zielsetzung: Intuitive und neuartige Überwachungs- und Steuerungs-systeme sollen entwickelt werden, um lokal operierende Lösungen zu ersetzen.

Laufende Aktivitäten:

• Enge Zusammenarbeit mit den anderen Kollegen

• Industriekooperationen

• Forschung: Interaktives schwarmbasiertes Clustern


Echtzeitfähiges Industrial Ethernet Simulation

Mensch-Maschine InterfacesProjektleitung / Digitale Produktion

Prof. Dr.-Ing.Wolfgang Blöchl

Prof. Dr.-Ing.Hans-Peter Schmidt

M.Eng.Andreas Fuchs

M.Eng.Alexander Gercikow

Prof. Dr.-Ing.Matthias Wenk

M.Eng.Benedikt Bräutigam

Dipl.-Phys.Florian Niewiera

Prof. Dr.Dieter Meiller

M.Eng.Christoph Haller

M.Eng.Bernd Gerlang

Projektmitarbeiter


Teilprojekte in ISAC@OTH-AW

Teilprojekt 1: Entwicklung eines Expertensystems zur Bewertung und Weiterentwicklung innovativer Fertigungsverfahren und Materialien Verantwortlich: Prof. Dr. Wolfgang Blöchl

Teilprojekt 2: Entwicklung von Methoden zur Effizienzsteigerung in der Modellerstellung für die digitale FabrikVerantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Matthias Wenk

Teilprojekt 3: Dezentrale „Low Cost“-Steuerungen und echtzeitfähiges Industrial Ethernet für Industrie 4.0 Anwendungen im Rahmen von KMU Projek¬tenVerantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Schmidt

Teilprojekt 4: Entwicklung neuartiger Bedienkonzepte zur Steuerung und Überwachung von digitaler Produktion Verantwortlich: Prof. Dr. Dieter Meiller


Gliederung:

- Voruntersuchungen

- Entwicklung eines Kennzahlensystems zur Bewertung von Fertigungsprozessen

- Projektplan

- Beispiele für Innovationen

- Fazit

Teilprojekt 1: Entwicklung eines Expertensystems zur Bewertung und Weiterentwicklung innovativer Fertigungsverfahren und Materialien Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl


Reale Benchmarkuntersuchung

Voruntersuchung


Ursachen suboptimaler Fertigung

• Hohe Innovationsgeschwindigkeit bei Werkzeugen

• Schnelle Innovationen bei den Bearbeitungsstrategien

• Neue Maschinenkonzepte

• Zu geringer Optimierungsdruck

• Mangelndes Wissen

• Mangelnde Markttransparenz

• Eigene Versuche für KMU sehr aufwendig

• Gewohnheit

Folge:

Potentiale werden nicht oder nicht ausreichend genutzt


Erreichbare Ziele für viele Betriebe


Bedeutung der Standzeit für eine wirtschaftliche Zerspanung

Welche Bedeutung hat die Standzeit von Zerspanungswerkzeugen für eine wirtschaftliche Zerspanung?

Welche Bedeutung hat der Anschaffungspreis eines Zerspanungswerkzeuges für eine wirtschaftliche Zerspanung?


Standzeitder

WerkzeugeAnschaffungs-

kostender Werkzeuge

Was ist wichtig?(Ich übertreibe!)

Andere Kriterien


Was ist wirklich wichtig!Ich übertreibe!

Wichtig:

Prio 1: Qualität (Abmessungen, Oberfläche)Prio 2: Prozesssicherheit……Dann: Bearbeitungskosten!

Andere Aspekte


Einflussfaktoren für die Bearbeitungskosten

Anschaf-fungspreis Werkzeug

Maschinen-stundensatz

Kosten für Mitarbeiter

Zeitspan-volumen

Standvolumen

Werkzeug-logistik

Materialkosten

Nachbear-beitungskosten

Auslastung……..


KPI: Key Performance Indicator

€/m: 1m*KKStandweg

sListenpreiK m1,1m1, =⇒=

1cm³*KKenStandvolum

sListenpreiK cm33,3cm33, =⇒=

Beim Schlichten (Drehen, Fräsen):

€/cm³:

€/cm2: 2m2,2cm22, 1cm*KK

eStandfläch

sListenpreiK =⇒=

Beim Bohren, Reiben, Gewinden:

Beim Schruppen (Drehen, Fräsen):


FräsversucheZiel: Bewertung unterschiedlicher Frässtrategien

Beispiel: Aktuelles Projekt: Trochoides Fräsen mit SolidCAM


Programmierung


VersuchsergebnisseAusgewertete Messgrößen

Werkzeugposition Geschwindigkeit Beschleunigung Achsruck

Prozesskräfte Wirkleistung

Wirkenergie


Beispiel BohrenFormeln:

Fertigungskosten pro Meter:

1nsMH

1f

MHMm Kt*

60

KK

v

1000mm*

60

KK +=+=

ns2ns1

1,11,2kMHs

tt

KK

60

K

−−

=

Mit:KMm = Fertigungskosten pro Meter inklusive Energieverbrauch [€]KMH = Werkzeugträgerstundensatz [€/h]K1 = Kennwert: Werkzeugkosten pro Meter beim Bohren [€]tns = Bearbeitungszeit pro Meter Bohrweg [min]

Kritischer Werkzeugträgerstundensatz inkl. Mitarbeiter (Vergleich zweier Werkzeuge):

Mit:KkMHs = Werkzeugträgerstundensatz [€/h]K1,n = Kennwert: Werkzeugkosten pro Meter beim Bohren [€/m] für Werkzeug ntnsn = Bearbeitungszeit pro Meter Bohrweg [min/m] für Werkzeug n


Rechenbeispiel: Bohren Einspindelmaschine

Werkzeug 1 Werkzeug 2

Vorschub 2500 mm/min 1000 mm/min

Standweg 167 m 83 m

Listenpreis 75,-- € 25,-- €

Werkzeugkosten (K1) 0,45 €/m 0,30 €/m

Bohrzeit pro Meter (tns) 24s = 0,4 min 60s = 1 min

Kritischer Werkzeugträger-stundensatz inkl. Mitarb.

15 €/h

ns2ns1

1,11,2kMHs

tt

KK

60

K

−−

=

Ab einem Kostensatz von 15 €/h für die Maschine und den Mitarbeiter ist Werkzeug 1 insgesamt günstiger

Standzeit 67 min. 83 min.


Zielerreichung:Entwicklung und Aufbau eines Expertensystems zur Schaffung von Transparenz

1. Leichte Pflegbarkeit

2. Verwenden internationaler Standards

3. Datenbankzugriff via Internet

4. Intuitive, einfach zu erlernende Benutzeroberfläche für Webbrowser

5. Verschlüsselte Übertragung der Inhalte

6. Login-System mit unterschiedlichen Benutzerrechtsgruppen

7. Erweiterung für zusätzliche Fertigungsverfahren soll leicht möglich sein

8. Unterscheidung von

a. Schruppfräsen oder Schlichtfräsen

b. Zu bearbeitender Werkstoff

c. Fräserdurchmesser

d. Fräserform

e. Einordnung Bearbeitungsaufgabe (z. B: Nutfräsen, Taschenfräsen, Besäumen, …..)

o Dokumentation der Randbedingungen (Maschine, Futter, Werkzeugtyp, Werkzeug-hersteller, ….), unter denen die Kennwerte erzielt wurden.

Anforderungen

Schaffung der Basis für automatisierte Entscheidungen

- Welche Fertigungsverfahren werden gewählt?

- Welche Maschinen?

- Welche Werkzeug?


Beispiel: Montage in der Drehmaschine


Beispiel: Bohren quadratischer LöcherVideo in Zeitlupe

Sinumerik meets Kennametal

Bearbeitungsmaschine:Grob G350

Bild: Grob

CNC-Steuerung: Sinumerik 840 SL

Alternative: Erodieren


Drehen auf der Fräsmaschine


Fazit

Kooperationsmöglichkeiten:

Gesucht werden Kooperationspartner mit denen das Kennzahlensystem und das

in der Entstehung begriffene Expertensystem auf seine Praxistauglichkeit hin geprüft

werden

Schwerpunkte des Teilprojektes sind: 1. Die Bewertung von Bearbeitungsprozessen bzgl. Wirtschaftlichkeit und

Energieeffizienz2. Der Test und die Weiterentwicklung von Bearbeitungsstrategien3. Die Suche nach neuen Bearbeitungsmöglichkeiten4. Die Entwicklung eiens Expertensystems zum Verfahrensvergleich bzgl.

Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz

Ausblick:Schaffung der Basis für automatisierte Entscheidungen im Sinne von Industrie 4.0:- Welche Fertigungsverfahren werden gewählt?- Welche Maschinen?- Welche Werkzeug?


TechnologietransferOberpfälzer Werkzeugseminare 1. Termin: 07.04.2011 (Emuge) ca. 120 Anmeldungen2. Termin: 06. u. 07.07.2011 (Sandvik) ca. 95 Anmeldungen

3. Termin: 06.10.2011 (Kennametal) ca. 90 Anmeldungen

4. Termin: 19.01.2012 (Paul Horn) 140 Anmeldungen

5. Termin: 26.04.2012 (Walter) 174 Anmeldungen

6. Termin: 12.07.2012 (Wohlhaupter) 87 Anmeldungen

7. Termin: 25.10.2012 (Sandvik) 176 Anmeldungen

8. Termin: 07.02.2013 (Mapal) Amberg 113 Anmeldungen

9. Termin: 25.04.2013 (Sartorius) Cham 89 Anmeldungen

10. Termin: 25.07.2013 (Kennametal) Amberg 124 Anmeldungen

11. Termin: 17.10.2013 (Walter) in Cham 94 Anmeldungen

12. Termin: 13.02.2014 (Paul Horn) in Amberg 203 Anmeldungen

12b. Termin: 27.03.2014 (Paul Horn) in Amberg 115 Anmeldungen

14. Termin: 16.10.2014 (Sartorius) in Amberg 117 Anmeldungen

15. Termin: 23.04.2015 (Hufschmied) in Amberg 91 Anmeldungen

16.Termin: 29.10.2015 (Kennametal) in Amberg 128 Anmeldungen


Werkzeugseminare im Internet

Link: www.werkzeugseminar.de

Die ersten 8 Treffer auf der ersten Seite bei der Google Suchabfrage „Werkzeugseminar“ (Abruf: 15.10.2014, 20:06)

Erster Treffer stabil seit über 3 Jahren


Oberpfälzer Werkzeugseminar 2016

Termine 2016:Wiederholung 17b. Oberpfälzer Werkzeugseminar am 30. Juni 2016 in Amberg (Partner: Walter)

18. Oberpfälzer Werkzeugseminar am 13.10.2016 in Amberg (Partner: Paul Horn)

Termine bitte vormerken!


Ausbildung in der Koordinatenmesstechnik

Termin:

17.-21.10.2016 in Amberg

AUKOM Stufe 2 KMT

AUKOM 2 CTComputertomographie

AUKOM 2 FormFormmesstechnik

AUKOM 2 KMTKoordinatenmesstechnik

AUKOM 3 KMTKoordinatenmesstechnik

AUKOM 1 BasisZertifizierte Grundlagenausbildung Fertigungsmesstechnik

AUKOMF&LForm-

und Lage-

toleranzen

AUKOMMW

Management-

workshop

Veranstalter:Werth Messtechnik GmbHAnsprechpartner: Herr LeeMail: [email protected]


Wir bitten um Ihre Feedback

An der Eingangstüre zum Siemens Innovatorium können die Feedbackbögen abgegeben werden.

Hefter zum Anheften der Visitenkarten stehen bereit

Vielen Dank dafür!

Bitte Teilen Sie uns auch mit, wenn Sie ein Einzelgespräch wünschen, oder Kooperationsmöglichkeiten mit uns sehen.

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