Tool Lifecycle Management

Doping für die Digitalisierung

Der Mittelstand, das Rückgrat der deutschen Wirtschaft, tut sich teilweise schwer mit der Digitalisierung. Mit konkreter Hilfe und pragmatischen Lösungen statt abgehobener Konzepte wollen das „Industrie 4.0 Collaboration Lab“ in Karlsruhe und seine Industriepartner nun den KMUs unter die Arme greifen.

Die Smart Factory aus dem Handgelenk schütteln ist zwar der Wunsch vieler Firmen, doch vor allem kleinere Unternehmen tun sich mit der Realisierung von Industrie 4.0 oftmals schwer. (Bild: TDM Systems)

Es könnte eine schlimme Fehleinschätzung sein: Noch immer sehen viele Mittelständler Entwicklungen wie Industrie 4.0, das Internet der Dinge, die Digitalisierung der Fertigung in Form von „Smart Factory“ und „Cyber Physical Systems“ als Angelegenheit der Großkonzerne, allenfalls noch der großen Mittelständler. Zu diesem Schluss kommt zumindest eine aktuelle Untersuchung der Unternehmensberatung Ernst & Young GmbH (EY) in Stuttgart. „Große Unternehmen setzen stärker auf neue Technologien als kleinere“, lautet eine zentrale Botschaft der EY-Untersuchung, für die 3000 mittelständische Unternehmen befragt wurden.

Von der Theorie zur Praxis

In der Fertigung ist das Tool Lifecycle Management Dreh- und Angelpunkt von Industrie 4.0. Es organisiert die Werkzeuge in allen Phasen der Planung. So kann der Roboter, der die Werkzeuge verwaltet, seine Informationen mit anderen Maschinen und Mitarbeitern austauschen. (Bild: TDM Systems)

Immerhin: Digitale Technologien spielen bereits in mehr als jedem zweiten Unternehmen eine wichtige Rolle und für die Mehrheit der Unternehmen wird die Bedeutung weiter zunehmen. Die Haupt-Hemmnisse: Fehlendes Geld, Personal oder Know-how behindern den verstärkten Einsatz digitaler Technologien. EY-Partner Peter Englisch warnt vor einer Zweiklassengesellschaft: „Manche drohen den Anschluss zu verlieren. Die Unternehmen müssen sich schnell Lösungen einfallen lassen, um sich zukunftsfest zu machen.“

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Dem Mittelstand bei der Aufholjagd helfen will das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das dem Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen (IMI) angegliedert ist. Es kooperiert eng mit dem „LESC – Lifecycle Engineering Solutions Center“, das sich mit Virtual-Reality/Augmented-Reality/Mixed-Reality-Technologien beschäftigt und für den Transfer von Forschungslösungen des IMIs in die Praxis beschäftigt.

Dort entstand 2014 das „Industrie 4.0 Collaboration Lab“, das mittlerweile in die Aktivitäten im Bereich Demonstrationsfabriken, Forschungskooperationen der „Plattform Industrie 4.0“ des BMWi aufgenommen wurde. Außerdem wurde es als einer der „100 Orte für Industrie 4.0 in Baden-Württemberg“ von der Allianz Industrie 4.0 Baden-Württemberg ausgezeichnet.

Eine wichtige Zielgruppe sind dabei die Ingenieure von morgen, denen eine topaktuelle Arbeitsumgebung zur Verfügung gestellt wird. Darunter auch eine institutseigene Cave für Virtual-Reality-Darstellungen, die dem Lernen, Forschen und Experimentieren dient. Gleichberechtigt neben der Lehre, und das ist das Besondere am Collaboration Lab, steht die Praxis. Für den Mittelstand zählen konkrete Lösungen und messbare Mehrwerte für das Geschäft. Vorhandene In- frastrukturen sollten weiterhin genutzt werden, um diese schrittweise zu verbessern; beispielsweise indem man Prozesse automatisiert, Energie gespart und Kosten senkt.

Gemäß dem Credo „Mittelstand trifft Forschung“ bietet das Lab Unternehmen die Möglichkeit, ihre Ideen und Produkte frühzeitig zu testen und sich mit der Arbeit in 3D-Umgebungen vertraut zu machen. Außerdem können Unternehmen dort ihre Mitarbeiter weiterschulen.

Industrie 4.0 steht für die Verschmelzung der umgebenden physischen Produkte, Maschinen oder Anlagen mit virtuellen, aus Unmengen von Daten errichteten Welten. Durch die nahtlose Vernetzung und Kommunikation im Internet entstehen unvorhersehbare Geschäftspotenziale, die für mittelständische Unternehmen erst dann von Interesse sind, wenn diese für sie greifbar werden.

Welten aus Daten

Im „Industrie 4.0 Collaboration Lab“ werden neben Entwicklungsdaten systematisch weitere Datenquellen einbezogen, das Labor stellt hierfür ineinandergreifende Software- und Hardwarestrukturen bereit. Dadurch können individuelle Anforderungen besser berücksichtigt und Entwicklungszeiten verkürzt werden. Durch den Einsatz von Virtual Engineering, welches den gesamten Produktlebenszyklus aus Prozess- wie auch aus IT-Systemsicht ganzheitlich unterstützt, werden neue Ingenieurmethoden entwickelt. Diese werden im Lab zur Abstimmung, Bewertung und Absicherung der Ergebnisse aller Partner angewandt, immer unter Verwendung moderner Informations- und Kommunikationstechnologien wie CAD/CAE, PDM/PLM, Web, Cloud und Virtuelle Realität.

„In der Fertigung ist das Tool Lifecycle Management Dreh- und Angelpunkt von Industrie 4.0.“ Peter Schneck, Geschäftsführer TDM Systems.

Aus dieser Praxisnähe zieht die TDM Systems GmbH aus Tübingen ihre Motivation, das Collaboration Lab gleichermaßen zu unterstützen und zu nutzen. Geschäftsführer Peter Schneck ist überzeugt, dass sich die klassische Werkzeugdatenverwaltung zum „Tool Lifecycle Management“ weiterentwickeln muss: „Damit sorgen wir dafür, dass Werkzeuge nicht nur verwaltet werden, sondern die Informationen aus allen einzelnen Prozessschritten zurückfließen.“ Heute sei eine digitale Durchgängigkeit möglich, die das Werkzeugkreislaufmanagement unterstützt und erleichtert. „In der Fertigung ist das Tool Lifecycle Management Dreh- und Angelpunkt von Industrie 4.0“, erläutert Schneck. Die Software sitzt an der Schnittstelle zwischen Planung und realer Fertigungswelt. „Das prädestiniert sie, sowohl die in Planung als auch in der Fertigung anfallenden Daten zu erfassen und einer Analyse zugänglich zu machen, um Prozesse kontinuierlich, quasi ‚in the loop‘, zu verbessern.“

Thomas Mücke ist Senior Consultant bei TDM und vertritt den Softwarespezialisten für Tool Lifecycle Management in Karlsruhe. Mücke beschreibt anhand eines Beispiels, wie sein Unternehmen und damit dessen Kunden profitieren: „Dort gibt es eine kleine Fräsmaschine aus dem Modellbau, aus der wir sehr viele Daten auslesen. Mit Hilfe von Big-Data-Analytics-Methoden analysieren und visualisieren wir diese Daten gemeinsam mit dem Lab-Partner Forcam, der die notwendige Funktionalität bereitstellt.“ In Echtzeit werden hierbei die realen Werkzeugdaten aus der Maschine mit den Planungsdaten verglichen. „Über bestimmte Algorithmen können wir dann die Werkzeuge optimiert einsetzen und wir können bauteil-übergreifend prüfen, welches Werkzeug zu welcher Operation am besten passt.“ Ziel sei es, den Produktionsprozess bereits im Planungsprozess zu optimieren.

TDM Systems weiß mittlerweile die enge Kooperation mit der Forschung zu schätzen. Schon ist man mit anderen Instituten in Karlsruhe im Gespräch, beispielsweise dem KIT-Institut für Produktionstechnik wbk. Mit Institutsleiter Professor Dr.-Ing. Jürgen Fleischer will Thomas Mücke zusammen mit Forcam die bereits gewonnenen Kenntnisse auf große Werkzeugmaschinen mit Sinumerik-Steuerung übertragen. Darüber hinaus sei man bereits mit dem Fraunhofer-Institut und der Hochschule Karlsruhe sowie dem FZI Forschungszentrum Informatik in Kontakt, um dort entsprechende Arbeitsumgebungen zur Verfügung zu stellen. Darüber soll nicht nur die Forschung rund um die Digitalisierung in der Fabrik vorangetrieben werden. „Natürlich wollen wir so auch neue Kunden und Partner gewinnen sowie nicht zuletzt Nachwuchs für unser Unternehmen“, erklärt Mücke.

Eine Fräsmaschine aus dem Modellbau liefert im Industrie 4.0 Collaboration Lab jede Menge Daten: TDM Systems und Forcam vergleichen die realen Daten aus der Maschine in Echtzeit mit den Plandaten und leiten Optimierungsmöglichkeiten ab. (Bild: Michael Pyper)

Auch für den Collaboration-Lab-Partner Simus Systems GmbH in Karlsruhe sind die Entwicklungen rund um Industrie 4.0 seit langem relevant. Das Unternehmen bietet Software-Lösungen zu Datenqualität und CAD-Klassifizierung. Sie bilden Grundbausteine für vernetzte Prozesse und Digitalisierung. Simus will mit dem Engagement „nicht nur unsere Erfahrungen zu dem Thema weitergeben, sondern auch ganz vorne in Forschung und Entwicklung unseres Kernbereichs mitwirken“, wie Projektingenieur Dr. Jörg Weißkopf erklärt.

Entwicklungen und Impulse zur Zukunft der Fertigung in Deutschland will man an vorderster Front mitbekommen, „um diese in unseren Software-Lösungen umzusetzen“. Daneben sollen neue Kontakte zu Unternehmen entstehen, die Interesse an einer integrierten Gesamtlösung haben. Nicht zuletzt erhoffen sich auch die Spezialisten für effiziente Datennutzung Kontakte zum Nachwuchs.

Den Kunden scheint’s zu gefallen, wie Dr. Weißkopf aus Gesprächen weiß. Vor allem Neukunden diskutierten das Engagement am Collaboration Lab „angeregt und es trägt dazu bei, das Interesse an einer integrierten Gesamtlösung zu wecken.“ Simus Systems ist in weiteren Industrie-4.0-Initiativen aktiv. Umso besser kann man die Unterschiede benennen: „Das Collaboration Lab am KIT zeichnet sich durch die perfekte Mischung aus Wissenschaft und Industrie aus“, lobt Dr. Weißkopf. Dem stimmt Thomas Mücke von TDM Systems zu: „Der Unterschied zwischen dem Collaboration Lab am IMI und vielen Lernfabriken ist, dass wir einfach mal praxisnah Dinge ausprobieren und nicht erst monatelang Konzepte entwickeln.“ Michael Pyper/hs

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