Null-Fehler-Fertigung dank Qualitätsdaten und Messtechnik

Messtechnik steuert Fertigung

Fehlerhafte Werkstücke werden zukünftig nicht erst nach ihrer Bearbeitung entdeckt und ausgesondert. Im Zeitalter einer Industrie 4.0 ‚erkennen‘ Messsensoren bereits während der Fertigung, ob Form, Lage und Oberflächengüte der Bauteile innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen. Und nicht nur das: Drohen die Werte aus dem Rahmen zu laufen, wird die Mess- und Prüftechnik automatisch der Bearbeitungsmaschine das Signal geben, die Maschinenparameter entsprechend anzupassen. Dies ebnet den Weg für die angestrebte Null-Fehler-Fertigung. Mit anderen Worten: Die Messtechnik übernimmt die Steuerung. In Ansätzen lässt sich dieser Positionswechsel bereits in der Praxis beobachten.
„Die Mess- und Prüftechnik wird in der Smart Factory der Zukunft zum Steuerungsinstrument“, ist sich Dr. Kai-Udo Modrich, Geschäftsführer Carl Zeiss Automated Inspection, sicher. Denn die intelligente Fabrik wird sich nur selbst organisieren können, wenn parallel zur Produktion permanent Qualitätsdaten der Werkstücke erfasst werden. Die industrielle Mess- und Prüftechnik wird dabei nach Ansicht von Modrich die Schnittstelle bilden zwischen der virtuellen Welt – in der Produktionsabläufe automatisch geplant und simuliert werden – und der Wirklichkeit, in der nicht immer alles nach Plan läuft. Nur mit Feedback aus der realen Produktionswelt via Mess- und Prüftechnik lässt sich verhindern, dass Ausschuss produziert wird.

Koordinatenmessgerät prüft Verschleiß

Was sich wie Zukunftsmusik anhört, ist laut Dr. Boris Peter Selby, Leiter Software Technologie der Carl Zeiss Industrielle Messtechnik, in Ansätzen bereits umgesetzt. So steuern heute bereits Messmaschinen bzw. Messergebnisse autonom die Fertigung. Selby verweist in diesem Zusammenhang auf mehrere zukunftsweisende Kundenprojekte. Als Beispiel nennt der Softwareexperte die implementierten Regelkreise zwischen Messgerät und Erodiermaschine, die bereits heute eine fehlerfreie Produktion ermöglichen: Ein Koordinatenmessgerät prüft permanent die Elektroden der Erodiermaschine, die die Gussteile bearbeiten. So werden Verschleißerscheinungen rechtzeitig erkannt und über die Einstellungen der Bearbeitungsmaschine automatisch kompensiert. Die Maschine ‚weiß‘ dank der Informationen des Messgerätes, wie sie den Strom aufbringen muss, um trotz der allmählichen Abnutzung der Elektroden das Werkstück entsprechend der Vorgaben zu bearbeiten. Fertigen, Prüfen, Fertigen, Prüfen – so wird laut Selby die Produktion zukünftig laufen. Noch funktionieren diese geschlossenen Regelkreise nur bei relativ einfachen Bearbeitungen. Aber wie der Softwareexperte betont, ist es nur eine Frage der Zeit, wann die Maschinen auch komplexe Informationen in einzelne Fertigungsschritte umsetzen können. „In zwei bis drei Jahren“, schätzt er, „werden die dafür notwendigen Standardschnittstellen für die Kommunikation zwischen Maschinen definiert sein.“

Analysesoftware findet Probleme

Auch wenn noch einige Jahre ins Land gehen werden, bevor die geschlossenen Regelkreise zwischen Mess- und Fertigungsmaschinen massenhaft in die Produktionshallen eingezogen sind – ausgeklügelte Analysesoftware ist bereits heute unverzichtbar, um aus den Mess- und Prüfdaten aussagekräftige Informationen abzuleiten, die es möglich machen, die Fertigung zu optimieren. Zeiss liefert deshalb seit etwa einem Jahr mit jeder Messapplikation das Einstiegspaket PiWeb reporting. Mit dieser Software können die Messergebnisse grafisch anspruchsvoll dargestellt werden. Selbst interaktive 3D-Modelle der gemessenen Teile lassen sich damit in die Protokolle einfügen. Selby zufolge erkennen Messtechniker so „sehr viel einfacher und schneller, wo die Probleme in der Fertigung liegen.“ Noch effektiver wird die Fehlersuche, wenn Unternehmen PiWeb reporting plus einsetzen. Denn hiermit können bereits einfache statistische Auswertungen wie Zeitreihen herangezogen werden. Diese Variante der Analysesoftware eignet sich als Einzelplatzlösung für die Datenanalyse auf der Ebene eines Messgerätes. Mit den umfassendsten Varianten der Software, PiWeb sbs für Mittelständler und PiWeb enterprise für Konzerne, können sich Unternehmen laut Selby beispielsweise sehr einfach und komfortabel einen Überblick über wiederholte Abweichungen von den Toleranzen verschaffen. So kommen sie den Ursachen scheinbar zufälliger Abweichungen auf die Spur.

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