Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die schnellsten Maschinen schneller machen

31.07.2017

Smarte Systemoptimierung jetzt auch fürs Maschinen-Benchmarking nutzbar

Viele Unternehmen arbeiten mit einem Fuhrpark aus nur einem Maschinentyp. Allerdings laufen die identischen Anlagen meist unterschiedlich schnell. Die »Smarte Systemoptimierung« des Fraunhofer IPA erlaubt es jetzt, mit einem automatisierten Maschinen-Benchmarking alle Maschinen auf das höchstmögliche Niveau zu bringen. Bei der Firma Freudenberg Sealing Technologies (FST) wurde so die Zykluszeit bis zu zehn Prozent pro Maschine reduziert. Zu sehen ist das Tool auf der EMO vom 18. bis 23. September in Hannover.


Die Smarte Systemoptimierung kann mit den hochfrequenten Daten Prozesse automatisiert beurteilen und Fehlerentstehung sowie Folgefehler in verketteten Anlagen aufdecken (rechter Bildschirm).

Fraunhofer IPA/IFF, Foto: Rainer Bez


Bei den Spritzmaschinen von Freudenberg hat das Fraunhofer IPA mit der Smarten Systemoptimierung die Zykluszeit um sechs bis zehn Prozent gesteigert.

Freudenberg

In vielen Produktionen stehen dutzende identische Maschinen in einer Reihe und führen immerzu denselben Bearbeitungszyklus aus. Üblich ist das beispielsweise bei der Herstellung von Werkstücken im Spritzguss, Tiefziehen oder der Metall- bzw. Kunststoffweiterverarbeitung. Obwohl die Maschinen gleich aufgebaut sind, arbeiten manche langsamer als andere. Das liegt meistens am Verschleiß bestimmter Bauteile, variierendem Sensorverhalten oder unterschiedlichen Werkzeugeinstellungen. Die Schwachstelle zu beheben, fällt Unternehmen oft schwer.

»Die Maschine taktet schnell und durchläuft viele Einzelprozesse. Mit bloßem Auge erkennt man die Ursache kaum beziehungsweise gar nicht, wenn der Grund in der Kommunikation der Maschinensteuerung verborgen liegt«, informiert Felix Müller, Fachthemenleiter Autonome Fertigungssystemoptimierung am Fraunhofer IPA. Außerdem sei es schwierig, eine Zielgröße festzulegen, weil nur die Gesamtzykluszeit, nicht aber die Dauer der technischen Einzelprozessschritte als Vergleichswert vorliegt.

Tool deckt Zeitverlust bei einzelnen Prozessschritten auf

Die »Smarte Systemoptimierung« erlaubt es neuerdings, ein automatisiertes Maschinenbenchmarking durchzuführen und alle Komponenten des Fuhrparks auf das bestmögliche Niveau zu bringen. Schlüsseltechnologie sind adaptierte Algorithmen, die speziell zur Analyse von schnelltaktenden Stückgüter-Produktionslinien entwickelt wurden. Zunächst wird der Gesamtablauf der Maschine definiert und in Einzelprozesse, die Subschritte, zerteilt.

»Die Gesamtzeit beträgt je nach Anwendungsfall zum Beispiel 50 Sekunden, ein technischer Subschritt in unserem Benchmarkwerkzeug nur wenige Millisekunden. So granular könnte mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand niemand seine Maschine händisch analysieren«, weiß Müller. Anschließend wird mit dem Optimierungswerkzeug eine durchgängige Datenbasis generiert und echtzeitnah an das Analysetool übermittelt.

Zur Datenerhebung »von innen« kommt ein hochperformanter Konnektor zum Einsatz, der auf die Daten aus der Maschinensteuerung zugreift. Zusätzlich zeichnen intelligente Kameras »von außen« die relevanten Prozessmerkmale auf. Mit dieser kontinuierlichen Datenbasis erkennt das Analysetool sofort, wenn eine Maschine langsamer als vorgesehen läuft. Auch die Ursache für die lange Prozessdauer wird mithilfe der Algorithmen automatisiert ausgegeben.

Der Anwender kann nun viel schneller reagieren und die Störung schon vor dem Ausfall beheben. Darüber hinaus kann er einen optimierten Zielwert für die absolut schnellste Maschine erfassen, indem er die besten Einzelprozesse zusammenfügt. »Anlagenhersteller und auch die Betreiber können ihre schnellsten Maschinen so noch schneller machen«, betont Müller.

Zykluszeit bei Freudenberg um bis zu 10 Prozent reduziert

Erfolgreich eingesetzt wurde das Werkzeug schon in einem Werk der Freudenberg Sealing Technologies bei einer ganzen Reihe von komplexen Spritzgießmaschinen für Dichtungen. Hier konnten die Wissenschaftler das Verhalten der Schalter und Achsen an den einzelnen Maschinen untersuchen und dessen spezifische Auswirkungen auf die Taktzeit aufdecken.

Auch Verschmutzungen und ungünstige Ventileinstellungen konnten sie als Ursachen aus ihrem Analysemodell ableiten. »Insgesamt konnten wir je Maschine den Bearbeitungszyklus um sechs bis zehn Prozent verkürzen«, freut sich Müller. Schon zwei Monate nach Projektende hat der Praxispartner die analysierten Maßnahmen umgesetzt und sogar auf weitere identische Maschinen ausgerollt.

Auch zur Optimierung verketteter Produktionssysteme nutzbar

Neben dem Benchmarking im Maschinen- und Anlagenbau ist die Smarte Systemoptimierung auch zur Optimierung von schnelltaktenden vollautomatischen Produktionssystemen nutzbar. Hier erkennt das Analysetool automatisiert Fehler und deren Fortpflanzung durch die Prozesskette. Auf diese Weise können Defekte wie zum Beispiel ein Materialstau, der zum Ausfall des Systems führt, im Vorfeld erkannt und behoben werden.

»Basis hierfür bildet unser hochperformanter Konnektor, der die Maschinensteuerungen Big-Data-fähig macht. Somit lassen sich vom IPA entwickelte lernende Systeme auf die Datenflut anwenden, Missstände automatisiert erkennen und schwerwiegende Folgefehler oder lange Stillstände durch Fehlersuchzeit vermeiden«, lobt Müller. Bei einem großen Automobilzulieferer haben die IPA-Wissenschaftler die Anlageneffektivität (OEE) kurzfristig um fünf, mittelfristig um acht Prozent gesteigert.

Auf der EMO 2017 demonstrieren die IPA-Experten die Smarte Systemoptimierung an einer Mini-Fabrik. Dafür haben sie den Materialfluss eines verketteten Fertigungssystem nachgebildet, das von einer Mitsubishi-, einer Siemens S7- und einer Beckhoff-SPS gesteuert wird. Der Besucher sieht auf einem Dashboard, wie die Daten aus der Maschinensteuerung und den Kameras echtzeitnah abgegriffen werden, in das Analysetool einfließen und in Echtzeit Schlüsse bezüglich Fehlerentstehung und Folgefehlern beziehungsweise Folgestillständen gezogen werden. Kurze aber häufige Leistungsverluste in großen Anlagen werden hierüber sichtbar und abstellbar.

Informationen zur Messe:
Wo: EMO Hannover | Industrie 4.0 Area | Halle 25
Wann: 18. bis 23. September 2017
Vortrag im Detail: 19. September 2017 | 14.30 bis 15.00 Uhr »Smart Data Analytics – Produktivitätssteigerung von verketteten Anlagen und automatisiertes Maschinen-Benchmarking«, Felix Georg Müller, Fachthemenleiter Autonome Fertigungssystemoptimierung

Pressekommunikation
Ramona Hönl | Telefon +49 711 970-1638 | ramona.hoenl@ipa.fraunhofer.de

Fachlicher Ansprechpartner
Felix Müller | Telefon +49 711 970-1974 | felix.mueller@ipa.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://www.ipa.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/Smarte_Systemoptimier...
http://www.emo-hannover.de/

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht IHP präsentiert sich auf der productronica 2017
17.11.2017 | IHP - Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik

nachricht Rittal auf der Messe "Meer Kontakte": IT sicher und platzsparend an Bord
08.11.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte