Closed Loop für mehr Produktivität

Herr Staab, ist der Closed Loop – also Mess- und Prüfergebnisse zu nutzen, um die Fertigungsprozesse zu optimieren – schon Realität oder noch Zukunftsvision?

Der Closed Loop ist zur Prozessteuerung, Prozessoptimierung sowie Prozesskontrolle umgesetzte und bewährte Realität in Serienfertigungen aller Arten.

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In welchen Bereichen/Branchen ist man hier am weitesten?

Bei Großserien und Komponentenherstellern (bspw. Automotiv, Powertrain). Pioniere waren u. a. auch Zulieferer, welche den kompletten Prozess, Bearbeitungs- / Werkzeugdaten (Versatzdaten) und Toleranzabweichung bei Werkstücken ermittelt haben, diese zugeordnet und aufrufbar abgelegt und verwendet haben.

Zudem wurde nach Operation durch die Istwerte ein Trend ermittelt. Aus diesen Erkenntnissen wurden Standzeiten optimiert und ereignisabhängige Eingriffe vorgenommen (bspw. Versatzdatenkorrektur nach entsprechend festgestellter Abnutzung oder direkte Korrektur der Bearbeitungsmaschinen). Diese Prozesse laufen meist voll automatisch mit standardisierten Schnittstellen der jeweiligen Hersteller von Mess- und Bearbeitungsmaschinen sowie CAQ-, Prozess-Monitoring und CAD-Software-Herstellern.

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Welche Hürden stehen dem Closed Loop noch im Weg? Was sind die größten Herausforderungen, um einen Closed Loop umzusetzen?

Einen gemeinsamen Standard (Schnittstelle und Format) für Korrekturen und Ausgangsdaten zu definieren. In manchen Fällen gibt es fehlende „Infrastruktur“-Prozessbausteine. Hier ist WENZEL Metrology bereit, diese Lücke durch eigene Standard-Bausteine zu schließen.

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Wann/in welchen Fällen ist der Closed Loop ein erstrebenswertes Ziel? Wann nicht? Welche Technologien sind dafür notwendig? Welcher Aufwand steckt dahinter?

Der Closed Loop ist erstrebenswert bei Serienfertigungen, bei welchen gleichbleibende Maßhaltigkeit erzielt werden muss. Dies ist u. a. begründet durch notwendige Austauschbarkeit der Teile mit gleicher Qualität und Klasse. Er ist nicht erstrebenswert bei der Fertigstellung von Unikaten oder ggf. zu paarenden Komponenten.

Der Aufwand ist dahingehend groß, in Serien online Monitoring zu betreiben zu müssen z. B. automatisch Korrekturen und Prozesseingriffe erfolgen, sobald Merkmale in eine Warngrenze triften. Dies gilt für vorgeschaltete und folgende Prozesse.

Ein großer Teil des Aufwandes besteht darin, die korrespondierenden Geräte und Systeme von Beginn bis zum fertigen Produkt miteinander über Schnittstellen sowie kommunikationstechnisch miteinander zu verknüpfen.

Des Weiteren müssen die nominellen und aktuellen Informationen und Ergebnissen von hoher Qualität rückführbar und reproduzierbar sein. Ebenso müssen die evtl. unterschiedlichen Bedingungen der Fertigungsprozesse und Fertigungsumgebungen und deren Einflüsse berücksichtigt werden.

‍Wie adressiert Ihr Unternehmen das Thema? Welche Technologien bietet Ihr Unternehmen, um einen Closed Loop zu ermöglichen?

Die WENZEL Metrology bietet Ihren Kunden für alle im Portfolio befindlichen Geräte multiple Prozessschnittstellen und Integrationsmöglichkeiten. Zudem nehmen sich die Projektteams entsprechend den Kundenanforderungen des jeweiligen Bedarfs der gesamten Prozesskette und Integration, d. h. der Umsetzung an.

Durch dieses „Know-how“ und die Erfahrung werden dann die Projekte zwar mit WENZEL-Standard-Tools umgesetzt, welche jedoch auch das jeweilige Zuschneiden auf spezielle Kundenanforderungen zulassen.

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Handelt es sich immer um Turnkey-, also Einzelprojekte? Sind Closed-Loop-Lösungen künftig auch „von der Stange“ beziehbar? In welchen Bereichen würde das Sinn ergeben?

Nein, es sind nicht immer Einzelprojekte, es können auch Lösungen transferiert werden, da Schnittstellen und Komponenten, welche umgesetzt werden, auch bei anderen Projekten zum Einsatz kommen. So werden Projekte zu „Serienmodellen“. Von der Stange insofern, wenn die gleiche Umgebung bei weiteren Standorten, Anbietern nahezu eins zu eins umgesetzt werden kann. In der Realität geschieht es oft, dass ein bewährter Closed-Loop-Prozess dann auf weitere, andere Fertigungsprozesse abgebildet wird.

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Gibt es Praxisbeispiele, in denen der Closed Loop bereits umgesetzt wurde? Welche Vorteile haben die Kunden hier?

Anhand von in der Entwicklung theoretisch berechneten Werten und Vorgaben werden Werkzeuge, Bearbeitungsmaschinen, Prozesse zur Herstellung zusammengestellt.

Durch die daraus festgelegten Toleranzen wird der Prozess und überwacht. Sind bspw. mehrerer Fertigungslinien parallel oder hintereinander verknüpft, kann bei "online" ermittelten Ergebnissen, möglich notwendige Prozess Optimierungen umgehend eingeleitet oder automatisch ausgeführt werden.  

Durch die automatische Zuordnung der Teile zur Bearbeitungsmaschine, deren Werkzeuge und/oder Formen können auch diese einzelnen Operationen / Prozessabschnitte optimiert bzw. korrigiert oder notfalls ersetz werden (bspw. nicht mehr zu korrigierender Verschleiß).

Nach entsprechender Serienlaufzeit können auch aus den Prozessdatenergebnissen Erkenntnisse automatisch in die Entwicklung zurückfließen, um ggf. dort die theoretischen Vorgaben entsprechend den tatsächlichen Gegebenheiten anzupassen, womit sich ein Closed Loop schließt.

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