Temporäre Automatisierung von Werkzeugmaschinen

Die mannlose Fertigung ist die Vision vieler produzierender Unternehmen, besonders bei monotonen, repetitiven Tätigkeiten besteht der Wunsch nach Automation. Zu diesen Tätigkeiten gehört auch die Beschickung von Werkzeugmaschinen. Trotz zahlreicher Vorteile weisen spanende Bearbeitungsprozesse kleiner und mittlerer Unternehmen nur einen geringen Automatisierungsgrad auf. Aufgrund von immer kürzer werdenden Produktlebenszyklen, geringen Stückzahlen und steigenden Lohnkosten wächst zeitgleich der Bedarf nach flexiblen Automatisierungslösungen. Eine potenzielle Lösung zur Steigerung des Automatisierungsgrades stellt die temporäre Automatisierung dar. Diese bricht die bisher starre Verbindung zwischen Automation und Werkzeugmaschine auf und stellt eine neue Form der Automatisierung dar. Sie ermöglicht eine ortsflexible, situationsabhängige Beschickung unterschiedlicher Werkzeugmaschinen. Allerdings führt die dazu erforderliche Flexibilität gleichzeitig zu einer erhöhten Komplexität des Gesamtsystems, bestehend aus Werkzeugmaschine, Automation, Prozess und Produkt, die es zu beherrschen gilt. Folgerichtig hat diese Arbeit zum Ziel, die Herausforderungen der temporären Automatisierung systematisch zu analysieren und basierend auf den aktuell verfügbaren Standards, Normen und Technologien eine Referenzarchitektur für die temporäre Automatisierung abzuleiten. Ausgehend von einer durchgeführten Anforderungsanalyse ist basierend auf der IOS 23704 eine Referenzarchitektur konzeptioniert worden, die sowohl die Automation als auch die Werkzeugmaschine als smartes, cyberphysisches Produktionssystem ein-ordnet, die zum Zweck der Beschickung dynamisch miteinander interagieren müssen. Die Grundlage bildet ein auf dem Kommunikationsstandard OPC UA entwickeltes Konzept, das die Nutzung von Maschinen im Brownfield ebenso wie im Greenfield vorsieht. Für die Minimierung der Zeit für die Inbetriebnahme ist die Hypothese verfolgt worden, dass durch die Verkettung der Informationen entlang der Lebenszyklusphasen die benötigte Zeit deutlich reduziert werden kann. Am Beispiel von zwei Fertigungsaufträgen wird aufgezeigt, welche Informationen in welcher Form genutzt werden und wie diese die Inbetriebnahme beschleunigen können. Um die verbleibenden Restunsicherheiten hinsichtlich des optimalen Ablaufes und der Kollisionsfreiheit zu minimieren, ist eine Methode entstanden, die durch eine dynamisch erstellte Umgebungskarte die programmierten Abläufe optimiert.