Wie schaffen smarte Dienste einen Mehrwert im Lasermaschinenbau?
Ein Überblick über die Möglichkeiten, mittels smarter Dienste den Produktionsalltag im Lasermaschinenbau zu unterstützen und wie die maschinenübergreifende Verknüpfung von Daten dazu beiträgt
Benjamin Ipp | 3. Mai 2024 ᛫ 10 Min.
Der Artikel schafft einen Überblick darüber, was smarte Dienste sind und welchen Mehrwert sie im Produktionsalltag in Verbindung mit Lasermaschinen bieten. Beispielhaft werden Szenarien für die Nutzung von smarten Diensten beschrieben. Abschließend wird unsere eigene Vision der gemeinsamen Erstellung von smarten Diensten mit unseren Kunden kurz beschrieben.
Daten sind zentraler Bestandteil im Maschinen- und Anlagenbau. Sie fallen an allen erdenklichen Stellen an und werden über alle Ebenen (Unternehmens-, Betriebsleit-, Prozess- und Steuerungsebene) ausgetauscht. Das Sammeln, Verknüpfen, Anreichern, Analysieren und Auswerten der Daten, abgestimmt auf individuelle, kunden- und nutzerorientierte Bedürfnisse, bildet das Grundgerüst von smarten Diensten. Der Fokus der smarten Dienste liegt auf der Nutzung digitaler Technologien (z.B. IIoT, künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen) zur Schaffung von Mehrwert-Lösungen. Zentrale Elemente sind:
- die Vernetzung und Integration von Maschinen, Anlagen und Plattformen
- die Automatisierung von Abläufen, Analysen und Steuerung von Prozessen
- die intelligente Verknüpfung und Anreicherung von Daten
- die Nutzung der gesammelten und angereicherten Daten zur Vorhersage und Analyse
- die Bereitstellung von kundenorientierten Diensten
- die Einbettung in Produktionsumgebungen
Welche Vorteile bieten smarte Dienste?
Smarte Dienste können in der gesamten Wertschöpfungskette Bedürfnisse mittels innovativer Lösungen abdecken. Erhöhung der Servicequalität, Effizienzsteigerung, Prozessoptimierung und Betriebssicherheit sind denkbare Felder.
Beispiele mit Fokus auf Laseranlagen sind:
Predictive Maintenance
Die maschinenübergreifende, vorausschauende Wartung sorgt für eine abgestimmte Wartung basierend auf dem Zustand der Maschinen/Maschinenkomponenten (z.B. Laufzeit des Lasers) und sagt potentielle Ausfälle bzw. notwendige Wartungsintervalle voraus.
Digitales Prozessmanagement
Die übergreifende Verwaltung von Maschineneinstellungen und Prozessparameter-Sätzen verknüpft mit Auftragsdaten kann zum Vergleich der Prozesse genutzt werden. Werden diese Daten mit in der Produktion anfallenden Betriebsdaten kombiniert, dann werden Optimierungsmöglichkeiten sichtbarer und Prozesse vergleichbarer.
Die richtigen Prozess- und Einstellparameter bei einer Lasermaschine auszuwählen, ist ein iterativer Prozess. Prozessingenieure experimentieren mit den Parametern und Prozessschritten bis das gewünschte Ergebnis in der vordefinierten Qualitätsstufe erreicht wird und die Produktion anlaufen kann. Durch die Unterstützung von bewährten Prozess-/Maschinendatensätzen und der Möglichkeit die iterativen Zustände miteinander zu vergleichen, wird die Prozessentwicklung effizienter und nachvollziehbarer.
Integration
Der digitale, medienbruchfreie Austausch von Daten über die verschiedenen Ebenen (Unternehmens-, Betriebsleit-, Prozess- und Steuerungsebene) ist heutzutage Grundvoraussetzung für einen effizienten, digitalisierten und weitestgehend automatisierten Betrieb. Daneben müssen zusätzlich gesetzliche Vorgaben erfüllt werden (z.B. Energiemanagement). Die Analyse und Anreicherung von Betriebsdaten, abgestimmt auf Lasermaschinen, hilft, um die richtigen Erkenntnisse und Daten an höhere Ebenen weiterzugeben
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Worin besteht die Herausforderung bei Verknüpfung von smarten Diensten und Maschinen?
Im Lasermaschinenbau steht man bei der Schaffung von digitalen Produkten vor der Herausforderung, dass für die Umsetzung eine Vielzahl von Komponenten und Technologien integriert und kombiniert werden müssen. Generell ist der Lebenszyklus von Software deutlich kürzer bzw. wandelbarer als Produkt- und Komponentenzyklen im Maschinen- und Anlagenbau. Digitale Technologien wandeln sich deutlich schneller, Abkündigungen und nicht adaptierbare Spezifikationsänderungen (sogenannte Breaking Changes) sind heutzutage in kurzen Zyklen von wenigen Jahren keine Seltenheit. Ein gesamtheitlicher Ansatz ist essentiell zur Maximierung des Gesamtproduktlebenszyklus.
Bewährte Möglichkeiten bietet die moderne Softwareentwicklung durch entsprechend ausgelegte Softwarearchitekturen, Migrationskonzepte und in kleine Module gekapselte, austauschbare Funktionalität. Migrationen und Neuentwicklung von Teilbereichen/Features müssen immer unter Berücksichtigung der Time-to-market gesehen werden.
Eine weitere Herausforderung entsteht, wenn die Anforderungen an einen smarten Dienst Hardware- oder hardwarenahe Änderungen (z.B. Anpassung SPS Logik) inkludieren. Das Ausrollen von Maschinensoftware kann, abhängig vom Industriezweig (z.B. Medizintechnik), weitergehende Konsequenzen haben. Re-Zertifizierung oder Auditierung der neuen Maschinensoftwareversion kann die Zeit bis zur vollständigen Integration des Dienstes verlängern.
Wie denken wir bei Pulsar smarte Dienste?
Wir bei Pulsar denken smarte Dienste nicht isoliert, sondern wollen Mehrwerte gemeinsam mit unseren Kunden schaffen. Dazu haben wir mit unserer eigenen Laser-Technologie-Plattform eine Grundlage geschaffen, um Mehrwert-Dienste anbieten zu können. Unsere Vision besteht aus zwei Teilen: Wir bieten zentrale Dienste für unsere Kunden an. Da nicht jedes Bedürfnis mit unseren zentralen Diensten abgebildet werden kann, haben wir als zweiten Teil unserer Vision die gemeinsame Entwicklung von Kunden-Diensten in den Fokus gestellt.
Unsere zentralen Dienste fokussieren sich auf die grundlegenden Themen der Laserindustrie und der Bereitstellung von unserem Know-how für die effektive Prozessentwicklung und Einstellung von Lasermaschinen.
Die gemeinsame Entwicklung von Diensten mit unseren Kunden sehen wir als iterativen Prozess, so dass wir mit einer ersten gebrauchsfähigen Version (MVP – Minimum Viable Product) schnell in der Praxis Erkenntnisse sammeln und dann gemeinsam die nächsten Schritte bis zum fertigen Dienst gehen können. Grundlage ist für uns dabei immer ein Anforderungsworkshop mit unserem Kunden.
Haben Sie Fragen zu dem Thema Smarte Dienste im Laseranlagenbau oder generell zur Softwareentwicklung bei Pulsar Photonics? Dann zögern Sie bitte nicht uns zu kontaktieren.
Mehr über den Autor:
Benjamin Ipp
Benjamin Ipp ist Leiter des Softwarebereichs bei Pulsar Photonics. Er hat nach seinem Ingenieurstudium an der RWTH Aachen mehr als 10 Jahre Erfahrung im Aufbau und der Leitung von Softwareentwicklungsteams gesammelt. Seine Leidenschaft ist die Verknüpfung von Software und Hardware, wie sie besonders im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus zu finden ist.