Manufacturing Intelligence

Martin Helgoson, Senior project leader Intelligent MachiningVahid Kalhori, Manager Intelligent Machining Jan Edvardsson, Market Analyst Product Management

WHITE PAPER

Heute sind auf unseren Straßen autom-

atisierte Konzeptfahrzeuge unterwegs,

die sicherer fahren als Sie und ich. Durch

den Einsatz moderner Sensortechnol-

ogien, ausgeklügelter Algorithmen und

leistungsstarker Mikroprozessoren

können Roboter fortschrittliche logis-

tische Aufgaben ausführen und daraus

intelligente Schlussfolgerungen ziehen.

Sie können Ihrem Smartphone eine

Frage stellen und erhalten eine zuver-

lässige Antwort. Dasselbe Smartphone

besitzt wahrscheinlich mehr Comput-

erleistung 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 Industrieanwend-

ungen umzusetzen. Die technologischen

Strukturwandlungen, die wir erfahren,

sind die Keimzelle einer industriellen

Revolution; und auch wenn wir erst am

Anfang stehen, wird sich das Entwick-

lungspotenzial schnell verbessern.

Wir leben in einer Zeit der rasanten Digitalisierung, in der Computer und Roboter in der Lage sind, Science Fiction Aufgaben auszuführen.

1800 1900 2000

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 aller-

dings 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 gewöh-

nlich 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 Computeri-

sierung im späten 20. Jahrhundert. Diesen

drei Revolutionen war gemeinsam, dass

sie neues Potenzial für höhere Produk-

tivität 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.

Heute

Zeit

Erste Industrielle Revolution

durch die Einführung mechanischer

Werkstätten, betrieben durch Dampf-

und Wasserkraft.

ZweiteIndustrielleRevolution

durch die Einführung der Massen-

produktion und Arbeitsteilung mit

Hilfe elektrischer Energie.

DritteIndustrielleRevolution

durch den Einsatz von elektronischen

und IT-Systemen als Beschleuniger

der automatisierten Fertigung.

VierteIndustrielleRevolution

durch den Einsatz von cyber-

physischen Systemen through

the use of cyber-physical systems.

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 einge-

bettet wird. Die RFID-Sensoren sammeln

nützliche Informationen über Ihre Herzfre-

quenz. Durch die Verbindung der Sender-

Empfänger-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 Informa-

tionen 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 Produktion-

sprozess 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 Kunden-

transaktionen pro Stunde ab und importiert

diese Daten in Datenbanken, die für intel-

ligentere 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 wirtschaft-

lichen 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 Großbri-

tannien 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 Herstellungsver-

fahren 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 Fabrikstruk-

turen, 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 intel-

ligente 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 Wettbe-

werbsposition 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 Unterneh-

mensgründung Anfang 1862 von grundleg-

ender 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 intelli-

genten Fertigung erfolgreich zu sein. Wenn

die Hersteller von Werkzeugmaschinen

und -steuerungen und unsere gemein-

samen 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, Infor-

mationen 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 Liefer-

anten und stellt die geometrische Genau-

igkeit 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 gestei-

gerten 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-Program-

mierung 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