Das intelligente Vernetzen industrieller Abläufe ist ein komplexes Vorhaben: Je mehr Abläufe die Wirtschaft digitalisiert, desto mehr Schnittstellen entstehen. Umso herausfordernder wird ihr reibungsloses Zusammenwirken und umso wichtiger sektorübergreifendes Denken. Besonders für die produktionsnahe und Inline-Messtechnik erwächst daraus ein ganz neuer Anspruch an Flexibilität und eigener Modularität. Eine bemerkenswerte Antwort von Mitutoyo auf diese Herausforderungen ist die Smart Factory Cell: ein Automatisierungskonzept, das laut Anbieter „Produktionsanlagen jeder Größe intelligenter, effizienter und deutlich benutzerfreundlicher macht“.
Modulare Flexibilität
Die Smart Factory Cell entstammt aus der Zusammenarbeit mit Komeg Industrielle Messtechnik sowie Fanuc Deutschland. Die ‚Gemeinschaftszelle‘ ist eine modulare Kombination hochmoderner Industrieausrüstungen, bestehend aus Shopfloor-Koordinaten-, CNC-Bildverarbeitungs- und Form-Messgerät, Rockwell-Härteprüfgerät, Zuführ-/ Fördersystem, Fanuc-Robotern sowie dem industriellen IoT-System Field von Fanuc. Getreu dem Denkansatz der ‚wandelbaren Fabrik‘ sind mit der Smart Factory Cell praktisch sämtliche Messsystemkombinationen und -umfänge möglich.
Ergänzt werden die genannten Systemkomponenten durch Sensorikelemente wie Annäherungssensoren und RFID-Chips. Die Echtzeit-Datenanalyse und Überwachung der Zelle übernehmen Softwarelösungen wie MeasurLink von Mitutoyo für die Qualitätsdatenverwaltung, Space4Win von Komeg als Mess- und Auswertesoftware, PMA-Statusmonitor von Fanuc für den Überblick über die Messmaschinen und deren Betriebszustände, Remote Manager (Mitutoyo) für die Kommunikation mit externen Systemen und Mitutoyo FormEio als externe Steuerungssoftware für Formmessgeräte.
Aufbau und Arbeitsweise
Die wahlweise inline, fertigungsnah oder im Messraum platzierte Smart Factory Cell ist in drei Teilbereiche gegliedert: Belade-/Entladestation sowie Messstation 1 und 2. Alle drei Bereiche lassen sich unabhängig voneinander über die Benutzeroberfläche steuern. Ebenso sind der Status, etwaige Störungen und teilespezifische Informationen bereichsindividuell abfragbar. Passiert ein auf dem Förderband des Zuführsystems platziertes Bauteil eine Messstation, werden über den an der Trägerplatte angebrachten RFID-Chip Informationen zum Bauteil und zum Messstatus abgefragt. Sofern das Bauteil in der jeweiligen Station gemessen werden soll, stoppt das Förderband, während das Messgerät ein Signal über die Dienstbereitschaft an den programmierbaren Logik-Controller (PLC) sendet. Dieser instruiert einen Roboter der Zelle, das Messgerät mit dem zu prüfenden Bauteil zu beladen und startet anschließend das teilespezifische Messprogramm.
Wird währenddessen ein anderes Messsystem der Factory Cell frei, nimmt der Roboter ein weiteres Teil vom Fördersystem und belädt z.B. das Formmessgerät. Sobald die Messung an einer der Maschinen beendet ist, teilt diese über die PLC dem Roboter mit, dass das Teil entladen werden kann. Der Roboter nimmt das Teil aus der Maschine und platziert es zum Weitertransport auf dem Förderband. Hat das Werkstück sämtliche Messgeräte und -schritte absolviert, entnimmt ein weiterer Roboter das Teil dem Fördersystem und legt es in der Belade-/Entladestation ab. Dort wird es durch einen Mitarbeiter entnommen und lässt sich durch ein noch zu prüfendes Bauteil ersetzen. Dabei ist es nicht erforderlich, ein gleichartiges Bauteil zu verwenden – selbst extrem unterschiedliche Bauteile und Messprogramme lassen sich im freien Wechsel abarbeiten. Insofern eignet sie sich die Zelle sowohl für Einzel- als auch Serienmessungen.
Kernelement des Zellenkonzepts ist das kompakte Koordinatenmessgerät MiStar 555 von Mitutoyo. Unempfindlich gegenüber Staub, Temperaturschwankungen, Vibrationen und sonstigen Umfeldeinflüssen, ist es besonders für die messtechnische Automation im Produktionsbereich geeignet. Dank seiner speziellen, zu drei Seiten offenen Bauweise ist es zudem weitaus flexibler einsetzbar als Messmaschinen in Standard-Portalbauweise. Für schnelle Messabläufe stehen die hohe Verfahrgeschwindigkeit und Beschleunigung des MiStar 555.
Statusprüfung und präventive Wartung
Die immer näher an die Produktion heranrückende und automatisierte Messung stellt nicht nur hohe Anforderungen an die Komplexität und Schnelligkeit der dazu notwendigen Messtechnologie und Datenverarbeitung. Auch die Anforderungen an die Systemstabilität steigen drastisch. Dazu gibt es inzwischen komfortable Lösungen: Mitutoyo beispielsweise fasst sie gerätebezogen unter dem Label ‚SMS‘ (Smart Measuring System – intelligentes Messsystem) zusammen. Es hält verschiedene IoT-Lösungen bereit: für die Online-Überwachung des Messgeräts, als präventive Wartungs-Tools sowie als SPC-Software zur Qualitätsvisualisierung für das frühzeitige Erkennen von Unregelmäßigkeiten oder gar Produktmängeln. Das Tool ‚Status Monitor‘ beispielsweise verschafft einen Überblick über die Messmaschinen und deren Betriebszustände. Der ‚ConditionMonitor‘ behält die Daten über den aktuellen Zustand und anstehende Wartungsmaßnahmen an der Hardware im Blick und so weiter. Damit bietet Smart Measuring eine autonome lückenlose Selbstüberwachung.