Im Rahmen der Entwicklungen zu Industrie 4.0 kann die Inline-Messtechnik zur intelligenten Fertigungssteuerung beitragen und die Grundlage für Entscheidungen im Produktionsfluss bieten. Zwar überwiegen in der Realität noch Geräte und Einrichtungen, die wenig Flexibilität und Vernetzung zulassen. Doch schon jetzt gibt es Messplattformen, die flexibel und modular den Weg zur intelligenten Fabrik ebnen.
Die Integration messtechnischer Systeme erfolgt in die Produktionslinie meist auf Basis projektspezifischer, proprietärer Sonderlösungen. Diese sind oft nur auf eine bestimmte Aufgabenstellung zugeschnitten, selten modular und arbeiten in der Grundversion ausschließlich mit ausgewählten, herstellerbezogenen Sensoren. Dadurch entsteht eine direkte Abhängigkeit zwischen der Systemkonfiguration und der damit zu erfüllenden Aufgabenstellung. Diese Abhängigkeit widerspricht den Anforderungen an eine hochflexible, smarte Produktion.
Denn in der Fabrik von heute und morgen sind flexible und modulare Messsysteme gefragt, die Schritt halten mit dem schnellen Wechseln von Produktions-Chargen. Die Industrie benötigt Maschinen und Messsysteme, die auch bei sich ändernden Normen und Zertifizierungsvorschriften, bei technologischen Weiterentwicklungen und bei der Forderung nach umfassender Dokumentation und Transparenz über den gesamten Wertschöpfungsprozess, entsprechend flexibel und anpassungsfähig sind – und zwar hinsichtlich aller beteiligten Systeme und Komponenten. Dabei darf bei all der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit auch der Anspruch an Robustheit, Integrierbarkeit und Stabilität nicht fehlen. Diese Aufgabenstellung löst Prones Automation über die Entwicklung sogenannter PIQ-Plattformen, die eine stabile Basis zur Realisierung von kundenspezifischen Lösungen bieten.
Die herkömmliche Auswahl eines passenden Messsystems besteht in der Definition der Sensoren und der folgenden Entwicklung der entsprechenden mechanischen und steuernden Komponenten. Im Sinne der PIQ-Plattformen wird dieser Systemansatz umgekehrt. Denn Mechanik und Softwarebasis der Plattformen werden in der Basis-Version bereits für unterschiedliche Prüflinge wie Drehteile oder Rohre angeboten.
Im Grunde ist es die Art des Messwerts, welche die weitere Ausformung der PIQ-Plattform bestimmt. Je nachdem, ob eine Wegmessung berührungslos oder taktil, die Erfassung elektrischer Kennwerte oder beispielsweise eine Temperaturmessung durchgeführt werden soll, wird der entsprechende Sensor in die Plattform integriert. Soll zum Beispiel anstatt der Dicke einer Folie die Oberflächentemperatur gemessen werden, wird der Triangulationssensor gegen ein Infrarot-Thermometer ausgetauscht. In der Systemkonfiguration (Software) wird als Signalquelle dann eine Temperatur anstatt einer Dicke konfiguriert und das Mess-System zeichnet dann ein Temperaturprofil anstatt eines Dickenprofils auf. Weitere Einstellungen und Konfigurationen, wie beispielsweise die Vorgabe der Mess-Positionen, Skalierung der Messwerte, Aufzeichnungs- und Speicherrate oder Grenzwerte, werden lediglich softwareseitig durchgeführt.
Damit können Fertigungsstraßen flexibel auf die Anforderungen des Markts eingestellt werden ohne den Anspruch an eine lückenlose Qualitätssicherung zu verlieren. Anforderungsbezogen wird das Messsystem in Folge an die Fertigungsanlage angebunden, im Messlabor etabliert und gegebenenfalls an die vorhandene IT-Infrastruktur integriert.
Qualitätssicherung und Produktion dürfen sich nicht blockieren, sondern müssen sich ergänzen. Deshalb ist die Messtechnik gefordert, einen Anteil zu leisten, die Smart Factory mit Leben zu füllen. Die gläserne oder gar sich selbst regulierende Produktion ist angewiesen auf hochwertige Qualitätsdaten. Dabei werden nur flexible Systeme den hohen Anforderungen aus der chargenreichen Automation und hochpräzisen Produkten gerecht.
Die PIQ-Plattformen zeichnen sich aus durch intelligente Systemintegration und der Zusammenführung von bewährten industriellen Technologiekomponenten, wie beispielsweise von National Instruments, Keyence oder Beckhoff Automation. Über die von Prones Automation entwickelte Software, welche die gesamte Funktionalität der MSR-Technik, aber auch der vertikalen Datenintegration abbildet, entstehen daraus hochflexible, präzise und zentrale Systemlösungen.
Die Intelligenz in der Produktion
Sind die standardisierten Messsysteme in die Produktion sowie die IT-Infrastruktur integriert, erfolgt die Rückführung der Ergebnisse an die Anlagentechnik. Entweder durch Anzeigen am Display zur Bedienerunterstützung oder durch direkte Bereitstellung von elektrischen Signalen, wie zum Beispiel IO, NIO oder die Sollwertvorgabe an die Bearbeitungsmaschine. Dadurch gelingt eine zeitnahe Regelung beziehungsweise Steuerung des Produktionsprozesses in Abhängigkeit der Messwerte. Auf diese Weise lässt sich direkt innerhalb der Fertigung der Wertschöpfungsprozess optimieren – ohne zeitlichen Verzug.
NIO-Teile, Material- und Energieressourcenverbrauch werden damit merklich reduziert. Die im Prozess ermittelten Daten und Messwerte stehen zusätzlich der Qualitätssicherung und statistischen Auswertung zur Verfügung. Damit lassen sich weitere Optimierung oder auch wirtschaftliche Kennzahlen ableiten – sofern mögliche Prozessverbesserungen nicht längst kurzfristig durchgeführt wurden. ■
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