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Industrie 4.0 Stihl: Erfolgreich ohne Gesamtvernetzung

Waiblingen. Werden Maschinen einmal den Menschen aus der Werkshalle vertreiben? Bei Stihl in Waiblingen-Neustadt sind alle Fertigungsprozesse bereits hochautomatisiert, vernetzt und digital gesteuert. Dennoch betont der Industrie-4.0-Botschafter des Konzerns, Martin Schwarz: „Der Mensch ist zentraler Bestandteil von Industrie 4.0“ – das entspreche voll und ganz der Stihl’schen Unternehmensphilosophie.

Teile-Produktion - Nach dem Setzbaukasten-Prinzip

Ein Roboterarm fährt leise summend auf einer Schiene über einer Kunststoff-Spritzgussmaschine der österreichischen Firma Engel hin und her. In der Maschine entsteht gerade ein Zwei-Komponenten-Griffgehäuse für einen Akku-Hoch-Entaster. „Klein und handlich, zum Ästeabsägen. Die sind bei privaten und kommunalen Landschaftsgärtnern sehr beliebt“, sagt Hannes Baur, Fertigungsplaner bei Stihl in Neustadt. Doch die Maschine könnte auch Kunststoffteile für andere Sägenvarianten herstellen. Wie weiß die Maschine aber, welches Teil sie jetzt spritzgießen soll? Auf das eingelegte Werkzeug (eine mehrdimensionale Schablone) und den dazu passenden Roboterarm kommt es an.

„Das Werkzeug ist codiert mit einer Hartverdrahtung und kommuniziert mit der Maschine, die sich wiederum die Prozessparameter aus einem an SAP angebundenen System abruft und so weiß, welchen Spritzgussvorgang sie mit welchem Roboterarm durchzuführen hat“, erläutert Martin Schwarz, Bereichsleiter Technologie und Gebäude-Gruppe. Die Codierung erfolgt über einen Stecker der Mindener Firma Harting. Der Stecker bringt über eine Festverdrahtung einen Binärcode mit sich. Über diesen kann das Werkzeug identifiziert werden. Eine Vision: Das Werkzeug könnte künftig auch erkennen, ob das Kunststoffgranulat das richtige ist.

Die Werkzeuge stellt Stihl selbst her. Der Betriebsmittelbau des Waiblinger Konzerns hat mittlerweile über 100 Spezialisten unter Vertrag. „Deren Arbeit wird immer IT-lastiger.“ Wenige Schritte weiter in der Neustädter Werkshalle wird klar, warum. Martin Schwarz demonstriert das geradezu beliebig anwendbare Setzbaukastenprinzip einer Industrie-4.0-Produktion. An einer Spritzgussmaschine von Engel mit angehängter Automatisierung von Reis Robotics aus dem unterfränkischen Obernburg gibt es auch mehrere Automationseinschübe des Ottenbeurener Maschinenbauers Martin Machine (MM), die in die Herstellung integriert werden. „Hier kommen Metallbauteile an Kunststoffteile dran“, so Schwarz. Allenthalben lassen sich die Produktionsschritte über Touchscreens (Drückbildschirme), sogenannte HMI (human machine interfaces; deutsch: Mensch-Maschine-Schnittstellenschirme) steuern und beobachten. Die Bildschirme stammen von so namhaften Firmen wie Siemens.

Die Hersteller-Mannigfaltigkeit bei Maschinen und Hardware verdeutlicht eine grundsätzliche Voraussetzung der vernetzten Produktion: nämlich dass unterschiedliche Hardware überhaupt erst vernetzbar, miteinander kompatibel und programmierbar sein muss. Die Ablaufprogramme für die Maschinen schreiben die Sondermaschinenbauer von Stihl häufig selbst, mit Programmiersprachen wie Siemens (Simatic) Step 7. Die Verbindung der Maschinen zu den lokalen Rechnernetzwerken (LAN) erfolgt über Gigabit-Ethernet-Kabel der Kategorie 6 (Cat 6) mit dem weit verbreiteten Profinet-Standard. Zur Übertragung sind offene OPC-Schnittstellen und TCP/IP-Protokolle im Einsatz. Gesamt-Steuerung und -Überwachung verlaufen temporär – nicht kontinuierlich – vernetzt über ein Produktionsplanungs-System von SAP.

„Die dauerhafte Komplettvernetzung hätte Vorteile, sie wäre aber vor allem auch gefährlich, weil ein Hacker-Angriff, Spionage über digitale Kanäle, Schadsoftware oder ein Absturz des Gesamtsystems unmittelbare und fatale Folgen auf alle Untersysteme hätte. Die Risiken sind nicht wegzudiskutieren. Deshalb halten wir bei Stihl Maschinen und Produktionslinien nur lokal begrenzt vernetzt“, sagt Schwarz.

Gemächlich fährt ein fahrerloses Transportsystem (FTS) vorbei, wenn man so will ein automatisierter Gabelstapler. Wie von Geisterhand gesteuert, weicht das FTS Hindernissen aus und macht in sicherer Entfernung auch vor Menschen Halt. „Früher orientierte sich das FTS an Magnetstreifen am Boden, heute hat es ein optisches Erkennungssystem vergleichbar mit Google-Streetview“, erläutert Martin Schwarz. Das FTS gleicht also ständig Orte und Wegstrecken mit den virtuell gespeicherten ab.

Werden irgendwo Teile benötigt, meldet ein Stihler über das SAP-System einen Bedarf und das System schickt automatisch das am schnellsten verfügbare und vom Lieferweg günstigste FTS los, um die Teile zu holen und abzuliefern. Die Lager-Logistik setzt automatisch über SAP Abrufe an die Lieferanten ab, wenn der Teile-Bestand zur Neige geht. Der Automatisierungsgrad der Lieferketten ist hoch.

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