almaCAM – ein wichtiges Glied in der digitalen Kommunikationskette für die Blechbearbeitung

Was verbirgt sich hinter der Industrie 4.0?

Der Begriff „Industrie 4.0“ wurde erstmals 2011 in Deutschland geprägt und bildet den Ursprung eines visionären Regierungsprogramms für eine vierte industrielle Revolution nach der Mechanisierung, der Massenfertigung und der Automatisierung.

Die Industrie verwandelt sich durch die Digitalisierung in ein vernetztes globales System, in dem Maschinen, Systeme (ERP) und Produkte fortlaufend miteinander kommunizieren.

Das Konzept der vernetzten Fabrik, auch „Smart Factory“ oder „Fabrik 4.0“ genannt, soll die Wettbewerbsfähigkeit weiter verbessern und die Verbrauchszahlen durch eine höhere Energieeffizienz optimieren.

In der Theorie gibt es für diese Konvergenz zwischen der Industrie und der digitalen Welt keine größeren Hindernisse, da sie teilweise auf bereits vorhandenen Werkzeugen beruht: Sensoren, Automaten, Big Data, das Internet der Dinge (IoT), Cloud-Computing usw.

In der Praxis ist dafür jedoch eine Umstrukturierung der Produktion erforderlich, sodass dem Gedanken der Vernetzung eine größere Bedeutung zukommt. Die kontinuierliche und unverzögerte Kommunikation zwischen den einzelnen Werkzeugen und Arbeitsstationen entlang der Produktions- und Lieferketten muss eine Optimierung der Fertigungsprozesse und eine Steigerung der Flexibilität ermöglichen, damit kundenspezifische Bedürfnisse stärker berücksichtigt werden können.

Im Rahmen dieses globalen Konzepts muss also jedes Werkzeug in der Lage sein, sich in die digitale Kommunikationskette zur Modellierung der Produktionsabläufe zu integrieren, mit allen vorhandenen Informationssystemen, Maschinen usw. kommunizieren können und eine maximale Nutzbarkeit und Flexibilität bieten, um eine bedarfsgerechte Anpassung in Echtzeit zu ermöglichen.

Dies ist der Anspruch aller unserer Produkte auf Basis der almaCAM-Plattform, die als pragmatische Antwort auf die Anforderungen der Industrie 4.0 entwickelt wurde.

almaCAM für die Industrie 4.0: Jetzt wird es konkret!

Unsere CAD/CAM-Lösungen leisten seit Langem einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung der Blechproduktion, zur Optimierung und Automatisierung von Industrieprozessen und zur Simulation und Offline-Programmierung von Robotern (Schweißen, Schneiden usw.).

Dies macht unsere Softwareprodukte bezogen auf die fünf wichtigsten Teilbereiche der Industrie 4.0 (Digitalisierung der Produktion, Big Data, vernetzte Objekte, Robotik und additive Fertigung) von Natur aus zur idealen Wahl für den ersten Teilbereich. Damit ist das Potenzial von almaCAM allerdings noch lange nicht ausgeschöpft, wenn es um die Kommunikation mit Informationssystemen und gesteuerten Maschinen geht.

almaCAM: ein wichtiges Glied in der Produktionskette für die Blechbearbeitung und das Maschinenschweißen

Programmier-Tools werden zwar häufig nur als ein simples Accessoire angesehen, stellen aber heute ein wichtiges Glied in der digitalen Kommunikationskette dar. Sie ermöglichen unter Nutzung der von ERP-, CAPM- und CAD-Systemen gelieferten Daten die Steuerung der Werkzeugmaschinen und die Optimierung der Produktion in der Werkstatt.

Unsere CAD/CAM-Softwarelösungen kommunizieren seit jeher intensiv mit den kundenseitigen Informationssystemen: Datenauswertung für den Produktionsstart oder die Lagerverwaltung (ERP, CAPM, Angebotserstellung für Blechteile), Abruf von technischen Daten zu den beauftragten Teilen (CAD, PDM), Übertragung von Produktionsdaten (MES) usw.

Wir haben dieses Integrationserfordernis bei der Entwicklung der Architektur unserer Produkte umfassend berücksichtigt und eine Methode angewandt, die man mit dem Begriff „Integration by Design“ beschreiben könnte. almaCAM besitzt deshalb die Form einer offenen Umgebung, die einen nativen und adaptiven Datenaustausch mit anderen Informationssystemen ermöglicht.

Über den bloßen Datenaustausch hinaus bietet almaCAM außerdem Werkzeuge zur Produktionssteuerung und für das Werkstattmanagement, die ggf. auch von anderen externen Systemen genutzt werden können: Planung der Maschinenauslastung oder Erstellung von Produktionsstatistiken.

Uneingeschränkte Rückverfolgbarkeit und intelligente Auswertung dank maximaler Datensicherheit

Unsere Kunden betrachten die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten des Informationssystems ganz pragmatisch in erster Linie als eine Möglichkeit, um Zeit einzusparen, die Produktivität zu steigern und die Sicherheit und Zuverlässigkeit ihrer Daten zu erhöhen (z. B. durch die Vermeidung von Fehlern infolge einer erneuten Dateneingabe oder durch die native Steuerung der Auswirkungen von Änderungen an Teilen).

Wir haben deshalb dafür gesorgt, dass almaCAM ähnlich wie ein System für das elektronische Dokumentenmanagement (EDM) funktioniert. Das System ermöglicht die Speicherung ALLER relevanten Daten und nicht nur der Daten, die für die Maschinensteuerung benötigt werden. Die strukturierte und gesicherte Systemdatenbank gewährleistet mithin die uneingeschränkte Rückverfolgbarkeit aller verarbeiteten oder generierten Daten. So hat man z. B. die Möglichkeit, die bei einem bestimmten Gießvorgang hergestellten Teile ausfindig zu machen, alle Schachtelungen eines bestimmten Auftrags zu identifizieren usw.

Die Module für die Planung der Maschinenauslastung und die Erstellung von Produktionsstatistiken (Materialverbrauch, Nutzungsdauer der Maschinen usw.) sind das unmittelbare Ergebnis der Fähigkeit von almaCAM, Daten zur Programmierung von Blechbearbeitungsmaschinen zu speichern und auszuwerten. So liefert die Anwendung des Big-Data-Konzepts auf almaCAM strukturierte statistische Daten, mit deren Hilfe unsere Kunden ihre Abläufe im Rahmen der Blechbearbeitung steuern/kontrollieren oder aber ihre Nutzung der Software verbessern können.

Ein Höchstmaß an Flexibilität trotz maximaler Automatisierung

Als Antwort auf die grundsätzliche Forderung der Industrie 4.0 nach einer Optimierung der Fertigungsprozesse und einer Steigerung der Flexibilität bietet almaCAM zahlreiche Algorithmen für eine „computergestützte interaktive“ bzw. „vollautomatische“ Programmierung.

Die Automatisierung war bei der Entwicklung unserer Softwarelösungen von Anfang an ein wichtiges Anliegen. Alle Funktionen zum Schneiden und Stanzen können automatisiert und miteinander verknüpft werden. Bei almaCAM Cut wären dies z. B. die Vorgänge des Schachtelns, der Berechnung der Schneidreihenfolge und der Generierung der NC-Datei.

Im Bereich des Roboterschweißens bietet unsere Offline-Programmiersoftware almaCAM Weld zahlreiche automatisierte Funktionalitäten, z. B. zur Duplizierung von Programmen für ähnliche Baugruppen mit unterschiedlichen Abmessungen. Dadurch wird die Offline-Programmierung aus technischer und wirtschaftlicher Sicht insbesondere für die Herstellung von Kleinstserien noch relevanter.

Diese Automatisierung darf jedoch die notwendige Flexibilität gegenüber Unwägbarkeiten bei der Produktion nicht beeinträchtigen. Im Fall von almaCAM trägt die Automatisierung sogar noch zur Steigerung der Flexibilität bei, da wir zahlreiche Funktionalitäten zur Berücksichtigung sämtlicher Änderungen mit Auswirkungen auf den Produktionsprozess anbieten.

So wird etwa eine Änderung der Teileplanung nativ erkannt: Die betroffenen Schachtelungen werden identifiziert, überprüft und bei Bedarf angepasst.

Weitere Beispiele: Jede Schachtelung kann bis zum letzten Augenblick ergänzt werden, falls noch eine dringende neue Bestellung eingeht. Wenn eine Maschine zu Wartungszwecken abgeschaltet werden muss, kann die dort vorgesehene Schachtelung unmittelbar mit einer anderen Maschine realisiert werden. Wenn ein Teil für einen dringenden Auftrag wegen Mangelhaftigkeit aussortiert werden musste, kann es z. B. anhand eines Reststücks noch einmal hergestellt werden.

Neben der von der Industrie 4.0 angestrebten Optimierung der Verbrauchszahlen, in der unsere Kernkompetenz besteht (Senkung des Materialverbrauchs durch unsere leistungsstarken automatischen Schachtelalgorithmen, Reduzierung der Durchlaufzeiten und damit des Energieverbrauchs der Maschinen durch unsere Sequenzierungsalgorithmen usw.), stellt die Automatisierung unter gleichzeitiger Gewährleistung der erforderlichen Flexibilität eine große Herausforderung für unsere Produkte in der „Fabrik der Zukunft“ dar.

Eine erweiterbare Plattform zur Integration neuer Module

Aufgrund des Markttrends in Richtung einer zunehmenden Individualisierung der Bedürfnisse lautete eine der Zielvorgaben für unsere almaCAM-Plattform, kostengünstiger als bisher auf spezifische Entwicklungswünsche aller Art reagieren zu können.

Im weiteren Sinne gibt uns unsere Plattform mit einer breiten Auswahl an Hilfsmitteln für das Daten- und Aufgabenmanagement außerdem die Möglichkeit zur uneingeschränkten Einbindung von ergänzenden Modulen. Wir haben also nach den Grundsätzen der Industrie 4.0 gewissermaßen unsere eigene „intelligente Plattform“ entwickelt.

So ist z. B. das almaQuote-Modul zur Angebotserstellung für Subunternehmer und Hersteller von Blechteilen ein vollintegrierter Bestandteil von almaCAM. Es nutzt die speziellen CAD/CAM-Funktionalitäten der Plattform (Bearbeitung, Schachtelung usw.), um den genauen Material- und Zeitbedarf zu berechnen. Sofern das Angebot angenommen wurde, können anschließend automatisch entsprechende Fertigungsaufträge generiert werden.

Nach demselben Prinzip lässt sich das Modul assembly2CAM, das beliebige Baugruppenkomponenten (2D-Teile, Rohre, gebogene Teile, Zubehör, Profile usw.) erkennen und extrahieren kann, in almaCAM einbinden und nutzen, um rasch Angebote zu erstellen oder einen Produktionszyklus zu starten.

Cloud, IoT und virtuelle Realität: Liegt hier die Zukunft von almaCAM?

Parallel zur Industrie 4.0 schreitet die „Cloudifizierung“ der CAD/CAM-Anwendungen voran. Das Angebot von Alma umfasst bereits eine zu 100 % webbasierte automatische Schachtelanwendung, die unsere „Powernest“-Algorithmen nutzt. Der Nutzer braucht nur wenige Klicks, um seine DXF-Dateien zu importieren und dann das automatische Schachteln zu starten. Nach der Datenübermittlung an die Server erfolgt eine entsprechende Berechnung in der Cloud. Der Nutzer sieht das Ergebnis des Schachtelvorgangs auf dem Bildschirm und kann sich die Materialeinsparungen beziffern lassen oder diese mit den Zahlen anderer Softwarelösungen vergleichen. Die optimierten Schachtelungen können im DXF-Format exportiert und in die Schneidmaschinen oder die CAM-Anwendung des Nutzers eingespeist werden.

Auf längere Sicht ist der Gedanke nicht abwegig, dass alle Maschinen bei Bedarf nach demselben Prinzip im SaaS-Modus gesteuert werden: Der Nutzer lädt vorab die CAD-Dateien seiner Teile hoch und erstellt dann automatisch den passenden NC-Code für seine Maschine.

Bis dahin können wir dank neuer Technologien (IoT, Cloud, virtuelle Realität) auf der Grundlage innovativer Anwendungen neue Dienste anbieten. Diese ermöglichen z. B. eine Fernsteuerung der Produktion oder eine Automatisierung der Rückmeldungen aus dem Produktionsbetrieb (Webschnittstelle zur Abfrage des Status eines in Bearbeitung befindlichen Auftrags, zur Meldung der geschnittenen Teile, zur Angebotserstellung mit dem Smartphone oder für einen virtuellen Spaziergang durch eine Roboterzelle zur Visualisierung der Schweißvorgänge usw.).