IN DER ZUKUNFT DES MESSENS

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1 + + In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology 1 MAHR IN DER ZUKUNFT DES MESSENS SMAHRT FACTORY INDUSTRIE SMAHRT METROLOGY

2 2 In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology In der Zukunft des Messens! Es geht um die Zukunft und damit um die gedankliche Weiterentwicklung von und der Smart Factory hin zur SMAHRT Factory mit SMAHRT Metrology, der Mahr-Antwort auf und damit auf Messtechnik 4.0. Die Messtechnik wird SMAHRT! Die Fertigung baut auf smarte Messtechnik. Smarte Messtechnik ist mit lokaler Intelligenz ausgestattet und vernetzt. Nicht nur smartes Messen ist gefragt, auch automatisches, schnelles und bedienerfreundliches Messen stehen hoch im Kurs. Beispiele dafür sind: Der Funkmessschieber SMAHRT Gages Der Millimar P2004-USB, ein SMAHRT Sensor Die Kundenlösungen SMAHRT Solution und als Weltneuheit mit dem neuen mobilen Oberflächenmessgerät MarSurf PS10, ein echtes SMAHRT SURF PS10 Rauheitsmessgerät. SMAHRT mit erweiterter lokaler Intelligenz, ganz im Sinne von und Messtechnik 4.0.

3 + In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology 3 Historie Die Digitalisierung verändert unsere Welt. Das Internet und moderne Technologien prägen zunehmend die produzierende Industrie. Wir stehen vor einem entscheidenden Wandel an der Schwelle zur. Die Vision zeigt, dass ganz neue Anforderungen an Produktionssysteme und Maschinen gestellt werden. Sie müssen anpassungsfähig sein, da die zu fertigenden Produkte ständig wechseln können. Das heißt: Die Produktion wird individueller, flexibler und schneller. Dabei ergeben sich viele Ansatzpunkte für die Messtechnik 4.0. Erste Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), Modicon Industrielle Revolution auf Basis von Cyber-Physical Systems Erster mechanischer Webstuhl Industrielle Revolution durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mithilfe von Wasserund Dampfkraft Ende 18. Jhdt Erstes Fließband, Schlachthöfe von Cincinnati Industrielle Revolution durch Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion mithilfe von elektrischer Energie Beginn 20. Jhdt 3. Industrielle Revolution durch Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion Beginn 70er Jahre 20. Jhdt heute Industrie 3.0 Industrie 2.0 Industrie 1.0 Grad der Komplexität

4 4 In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology Die Entwicklung zur Industie die vernetzte Fabrik Die vierte industrielle Revolution zeigt sich nicht nur am Transportband in der Werkshalle, sondern verändert auch die Welt vor den Fabriktoren. Die gesamte Produktionslogik wandelt sich. Intelligente Maschinen und Produkte, Lagersysteme und Betriebsmittel werden konsequent mittels IT verzahnt. Sie werden entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Logistik über Produktion und Marketing bis zum Service verzahnt. SMAHRT Metrology SMAHRT Factory Individueller, fllexibler & schneller Die erste Revolution mit Wasserkraft und Dampfmaschine brachte den Menschen überhaupt erst den breiten Zugang zu Waren. Die Elektrifizierung als zweiter Umbruch führte zur Massenproduktion. Im dritten Schritt gelangen durch die Computerisierung immense Fortschritte bei der Qualität der Produkte. Der Einsatz von Robotern in der Fertigung erforderte Vernetzungen und sorgte für weitere Veränderungen. Die wird umfassende Individualisierungen ermöglichen und dabei Fertigung, Handel und Vertrieb radikal verändern. Informationen sind nun selbstverständlich, präsent und kein Privileg mehr. Die Digitalisierung verändert unsere Welt. Das Internet und moderne Technologien prägen zunehmend die produzierende Industrie. Wir stehen vor einem entscheidenden Wandel an der Schwelle zur. Die Vision zeigt, dass ganz neue Anforderungen an Produktionssysteme und Maschinen stellt. Sie müssen anpassungsfähig sein, da die zu fertigenden Produkte ständig wechseln können. Im Ergebnis heißt das: Die Produktion wird individueller, flexibler und schneller. Fünf Argumente für

5 + In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology 5 Die vernetzte Fabrik Smart Factory bedeutet auch Smart Factory und das führt wiederum zur SMAHRT Factory mit: SMAHRT Metrology, SMAHRT Solutions, SMAHRT Gages, SMAHRT Sensors und dem SMAHRT Surf PS10. Unter dem Begriff SMAHRT Factory versteht man zudem das Konzept des Condition Monitoring (Zustandsüberwachung). Dies basiert auf einer regelmäßigen oder permanenten Erfassung des Maschinenzustandes durch Messung und Analyse physikalischer Größen, wie z. B. Schwingungen, Temperaturen, Lage/Näherung. Grundsätzlich verfolgt das Condition Monitoring zwei einfache Ziele: Sicherheit des Prozesses Maschineneffizienz Das mobile Rauheitsmessgerät MarSurf PS10 erfasst z. B. Rauheitsprofile und zeigt das Messergebnis auf einem 4,3 Touch-Farbdisplay an. Anschließend wird das Ergebnis als PDF abgespeichert. Die Messdaten können über USB-Kabel oder kabellos kommuniziert werden. Die Bedienung ist so einfach wie bei einem SmartPhone. Plug & Measure heißt das Motto für den SMAHRTEN Messtaster Millimar P2004-USB und dem bedienerfreunlichen Millimar Cockpit. Mit dem Millimar Cockpit gibt es verschiedenste Möglichkeiten Längen-, Rundheits- und Konizitätsmessaufgaben zu lösen. Mit dem standardisierten Gear Data Exchange Format (GDE-Format) können SMAHRT Zylinderradgeometrien und messdaten ausgetauscht werden. SMAHRT Surf PS10 SMAHRT Sensor SMAHRT Metrology SMAHRT Gages SMAHRT Solution

6 6 In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology Ziele und Anforderungen Rahmenbedingung Erhöhtes Datenaufkommen innerhalb der Fertigungsprozesse schon in der untersten Ebene. Voraussetzungen für Komponenten müssen in der Lage sein, die benötigten Daten zu Verfügung zu stellen (erzeugen) Nahtlose Kommunikation vom Sensor bis ins Internet Infrastruktur, um die Daten über alle Ebenen hinweg zu transportieren ERP Enterprise Resource Planning Enterprise-Resource-Planning (ERP) bezeichnet die unternehmerische Aufgabe, Ressourcen wie Kapital, Personal, Betriebsmittel, Material, Informations- und Kommunikationstechnik, IT-Systeme im Sinne des Unternehmenszwecks rechtzeitig und bedarfsgerecht zu planen und zu steuern. Gewährleistet werden sollen ein effizienter betrieblicher Wertschöpfungsprozess und eine stetig optimierte Steuerung der unternehmerischen und betrieblichen Abläufe. Eine Kernfunktion von ERP-Systemen ist in produzierenden Unternehmen die Materialbedarfsplanung, die sicherstellen muss, dass alle für die Herstellung der Erzeugnisse und Komponenten erforderlichen Materialien an der richtigen Stelle, zur richtigen Zeit und in der richtigen Menge zur Verfügung stehen. Diese Aufgabe ist heutzutage nur noch mit Hilfe von IT-Systemen auf Basis einer modernen Informationsund Kommunikationstechnik zu erreichen. MES Manufacturing Executing System Als Manufacturing Execution System (MES) wird eine prozessnah operierende Ebene eines mehrschichtigen Fertigungsmanagementsystems bezeichnet. Oft wird der deutsche Begriff Produktionsleitsystem synonym verwendet. Das MES zeichnet sich gegenüber ähnlich wirksamen Systemen zur Produktionsplanung, den sog. ERP-Systemen (Enterprise Resource Planning), durch die direkte Anbindung an die verteilten Systeme der Prozessautomatisierung aus und ermöglicht die Führung, Lenkung, Steuerung oder Kontrolle der Produktion in Echtzeit. Dazu gehören klassische Datenerfassungen und Aufbereitungen wie Betriebsdatenerfassung (BDE), Maschinendatenerfassung (MDE) und Personaldatenerfassung, aber auch alle anderen Prozesse, die eine zeitnahe Auswirkung auf den Fertigungs-/ Produktionsprozess haben.

7 + In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology 7 Ziele und Anforderungen SCADA Supervisory Control and Data Acquisition Wie aus der Abkürzung SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) hervorgeht, ist Scada ein Computersystem für das Sammeln und Analysieren von Echtzeitdaten. Scada-Systeme sind Netzleitsysteme für die Überwachung, Steuerung und Optimierung von Industrie- Anlagen. PLC Programmable Logic Controller Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS, englisch: Programmable Logic Controller, PLC) ist ein Gerät, das zur Steuerung oder Regelung einer Maschine oder Anlage eingesetzt und auf digitaler Basis programmiert wird. Seit einigen Jahren löst sie die festverdrahtete verbindungsprogrammierte Steuerung in den meisten Bereichen ab. Qualiät produzieren und Gemeinkosten senken Ziel aller Aktivitäten wird es zukünftig sein, noch konsequentere Qualität zu produzieren und so die Gemeinkosten zu senken. Dadurch sind folgende Ansatzpunkte für die Maschinen und Instrumente im Bereich der fertigungsnahen Messtechnik aufzuzeigen: Automatisierung als Baustein mit dem Ziel, die Prüfkosten zu minimieren. Messprozesse im Griff mit dem Ziel, die Prüfstückkosten minimieren. Grenzenlos kommunizieren bedeutet vernetzte Systeme, bedeutet Cloud Monitoring. Blick in die Maschine: Lokale Intelligenz ermöglicht die präventive Zustandsüberwachung. Integrierte Systeme sind vernetzte Einheiten mit Sensorik zur Selbstüberwachung.

8 8 In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology Automatisierung - Prüfkosten minimieren Die Messmaschinen von Mahr können dazu mit den Produktionsmaschinen vernetzt werden. So kann bei abweichenden Toleranzen die Fertigung selbsttätig angepasst werden. Diese von Bedienfehlern freie Sicherung der Werkstückqualität macht die Produktion deutlich prozesssicherer. Die Vision setzt auf flexible, automatisierte und vernetzte Maschinen in der Fertigung. Mahr bietet dafür die passenden Antworten für die Qualitätssicherung: Die Messung von Nockenwellen auf dem Wellenmesssystem MarShaft Scope 600 plus 3D mit einer Werkstückbeladung per Roboter zeigt beispielhaft, wie Messungen innerhalb der Fertigungslinie erfolgen. Mit dem Messplatz MarSurf CNC modular zeigt Mahr außerdem flexibles und vernetztes Messen verschiedener Werkstücke: Automatische Teileerkennung, Teilebeschriftung und Roboterhandling sind neue Möglichkeiten der Messtechnik in heutigen und zukünftigen Produktionssystemen. Roboter Be- und Entladung, Integration der Messmaschine in die Fertigungslinie

9 + In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology 9 Automatisierung - Prüfkosten minimieren Heute ist es Praxis, dass an einer Messmaschine, die für z. B. fünf verschieden Werkstücke vorgesehen ist, ein Vielzahl von Messprogrammen lokal gespeichert sind. Dabei handelt es sich um Mutationen und Kopien der originalen Programme, nur der zuständige Arbeiter weiß genau, welches das richtige Messprogramm für die Maschine ist. Je eindeutiger das Messprogramm, desto genauer können die zu messenden Geräte auch messen. Unter diesem Aspekt wird zukünftig stärker die Integration des Messgerätes in die Organisationsstruktur des ERP Systems stattfinden. Zudem wird die Integrierung in die Kapazitätswirtschaft berücksichtigt, damit am Ende des Integrationsprozesses nur noch das eine Messprogramm an der Messmaschine vorhanden ist. Dieses Messprogramm wird anschließend durch das neue, abzuarbeitende Messprogramm ersetzt. Arbeitsplanung im PPS System Quelle: help.sap.com Organisatorische Integration Steuerung und Kapazitätswirtschaft der Messtechnik durch das ERP/PPS System Messprogrammverwaltung durch das ERP System (Eindeutigkeit von Messprogrammen ist qualitätsrelevant)

10 10 In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology Messprozesse verstehen und beherrschen Weitere Trends im Bereich der Messtechnik sind Analysen der Prozessfähigkeit. Dabei ist das Bosch Heft 10 als eines der wichtigen Leitwerke zu nennen. Dort werden unter anderem die Prozeduren eines %GRR-Verfahrens beschrieben, die zum Beispiel nur ein 40stel der Toleranz als Streuung zwischen dem sich wiederholenden Einzelmesswert zulassen. Das sind bei einer Toleranz von 1 μm nicht mehr als 14 Nanometer Abweichung zwischen zwei Wiederholmessungen am zwischendurch aus- und wieder eingewechselten Teil. Diese Genauigkeitsanforderungen führen in der Entwicklung der Messtechnik zu einem Mehr an Multi-Achsen-Messmaschinen, denn nur so lässt sich der Bedienereinfluss auf das Mindestmaß reduzieren. Höhere Messprozesssicherheit durch Automatisierung mit Multi-Achsen-Messmaschinen Höhere Messgenauigkeit durch minimierten Bedienereinfluss Höhere Messgenauigkeit um die Einschwingprozesse bei SOT/SOP zu beschleunigen Der Grundfehler der Messung beeinflusst den Closed-Loop wesentlich! Ein erfolgreicher Closed-Loop hängt von der Qualität der Messung ab! (Prozessfähigkeit der Messtechnik)

11 + In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology 11 Messprozesse verstehen und beherrschen Verknüpfung der Messwerte aus verschiedenen Fertigungsschritten Bewertung des Prozessstatus (Prozessfähigkeit der Messtechnik) Visualisierung im Leitstand für Messtechnik Regeln des adaptiven Prüfumfangs und/oder Adaption der Prüftoleranzen für den nächsten Fertigungsschritt mit dem Ziel: Senkung der Prüfkosten/Gemeinkosten Das Closed Loop, also die Steuerung der Bearbeitungsmaschine durch die Ergebnisse der Messstation, ist heute bereits Stand der Technik. Durch die Informationsvernetzung wird eine Kommunikation und damit eine Einflussnahme zwischen den einzelnen Messstationen stattfinden. Ist der Prozess nahe oder exakt auf Nennmaß, so wird möglicherweise die Stichprobenhäufigkeit, also die Messhäufigkeit, im nachgelagerten Prüfprozess reduziert oder sogar eine größere Toleranz für den Folgeprozess zugelassen. Entfernt sich der Prozess von der Idealsituation, wird umgekehrt, zurückgeschaltet, d. h. er wird wieder auf den normalen Prüfprozess gebracht. Das benötigt neben der dafür erforderlichen Intelligenz auch die Visualisierung der Prozesse neuer Prozessleitstände, die auch die Messtechnikprozesse stärker mit einbeziehen. Zukünftig wird sich also der Closed Loop nicht nur auf die Kombination der Bearbeitungsmaschine vs. Messstation begrenzen, sondern wird sich auch auf Kommunikation zwischen den Messstationen und mit dem PPS-System erweitert.

12 12 In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology Kommunikation Grenzenlos kommunizieren Voraussetzung dafür sind Messgeräte, die untereinander kommunizieren, die Daten anordern und Daten senden, welche dann die Messungen selbst verändern und beeinflussen. So werden z. B. Toleranzgrenzen der Vorfertigung oder wird der Prüfumfang abhängig von der Toleranzausnutzung angepasst. Dabei werden in der Cloud die Visualisierung der Daten personalisiert und an die aktuelle Situation angepasst. Nur so viele Informationen wie aktuell nötig und nicht wie möglich werden im Leitstand angezeigt. Prozessüberprüfung und Prozessleitstand 100% Kontrolle oder Stichprobe Überprüfung kritischer Merkmale Toleranzvorgaben für kritische Merkmale Echte Effekte von Zufallsprodukten unterscheiden - aus den Daten die korrekten Schlüsse ziehen Prozesskorrektur anhand aller erfassten Prozessdaten Daten Produkte

13 + In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology 13 Ausblick: Präventive Zustandsüberwachung Messachsen sind SMAHRT, haben dezentrale Intelligenz und kontrollieren sich lokal Messachsen erkennen vergleichend Veränderungen Messmaschinen kennen ihre Komponenten Messmaschinen senden selbständig oder auf Anforderung Informationen für eine Just-in-time-Wartung Ziel: Minimierung der Wartungs- und Reparaturkosten, Effizienzsteigerung Ziel: Optimierung der Verfügbarkeit Ziel: Optimierung der Ressourcen im Kundendienst des Lieferanten Ziel: Optimierung der Ressourcen in der Werksinstandhaltung des Kunden

14 14 In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology Vision der integrierten Systeme basiert auf dem Austausch von Informationen Unterschiedlichen Komponenten mit diversen Kommunikationstechnologien werden miteinander zu einer vernetzten Einheit. Maschinen besitzen zusätzliche Sensoren zur Selbstüberwachung, die nicht zwingend erforderlich wären (z. B. Mikrofonchip zur Überwachung von Lagern, Wärmesensoren an Antrieben). Maschinen besitzen Funkmodule und Chips zur Kommunikation. Alle Komponenten kommunizieren untereinander und teilen Daten. So kann z. B. eine gechipte Maschinenkomponente ihren bevorstehenden Ausfall melden und die Produktion und den Einbau eines Ersatzteiles einleiten. Qualität produzieren Höhere Qualität durch Wiederverwendung und Transparenz von Wissen Echtzeit Information und Erhöhung der Termintreue Schnellere und effizientere Prozesse Höhere Kapazität und kürzere Taktzeiten

15 + In der Zukunft des Messens. - SMAHRT Metrology 15 SMAHRT METROLOGY Das MarSurf PS 10 von Mahr ist ein handliches Rauheitsmessgerät für den mobilen Einsatz. Es ist drahtlos, lässt sich intuitiv bedienen und ist dadurch sehr benutzerfreundlich. Über das große beleuchtete Touch-Display lässt sich das kleine und handliche Messgerät so einfach nutzen wie ein Smartphone. Mit 31 Kenngrößen bietet es einen Leistungsumfang wie ein Laborgerät. WebCode SMAHRT Surf PS 10 SMAHRT Gages Die neue Freiheit beim Messen: Das kabellose Messen direkt in der Produktion und die drahtlose Übertragung der Messdaten beschleunigt den Qualitätssicherungsprozess. Mahr bietet dafür Funkmessgeräte als SMAHRT Products mit lokaler Intelligenz für die vernetzte Fabrik der Zukunft. Die Möglichkeit der Datenübertragung per Funk vereinfacht zudem die Erfassung und Dokumentation von Messdaten auch und besonders in der vernetzten Fabrik der. Per Knopfdruck am Messgerät, Tastatur, Timerfunktion, Fernbedienung oder über einen Fußschalter werden die erfassten Daten vom Messgerät an den Funkempfänger gesendet und verarbeitet. WebCode SMAHRT Sensor Zum Plug & Measure -Konzept von Mahr und gleichzeitig kompatibel zur neuen Messsoftware ist der neue digitale Messtaster Millimar P2004-USB. Er besitzt einen USB-Anschluss, der direkt an den Auswerterechner angeschlossen und mit den Softwareprogrammen Millimar Cockpit oder MarCom verbunden werden kann. Der neue USB-Taster basiert in punkto Mechanik auf den bewährten Induktivtastern von Mahr, hat aber die Elektronik fest im USB-Stecker verbaut. Der große Vorteil: Durch den Anschluss über die USB-Schnittstelle ist kein zusätzliches Interface in Form eines Auswertegeräts notwendig. Des Weiteren gewährleistet der digitale USB-Messtaster eine synchrone Datenabfrage mit einer maximalen Rate von bis zu Werten pro Sekunde. Kundenspezifische MarSolution-Messlösungen sind seit Jahren ein wichtiger Produktbereich von Mahr. Im Sinne der ist eine Vernetzung, Werkstückerkennung per Barcode-Reader oder eine Be- und Entladung per Roboter möglich. MWF Roland Friedrich bietet zudem eine komplette Palette von Dienstleistungen an. Diese reicht von Projektmanagement und Design/Entwicklung von Messgeräten über die schlüsselfertige Übergabe, Inbetriebnahme und Schulung vor Ort beim Kunden bis zum Kundendienst mit Wartung. Ziel ist es, Betriebe von der Ideenfindung eines Messplatzes bis zur erfolgreichen Nutzung des Gerätes langfristig bei der Qualitätssicherung ihrer Werkstücke zur Seite zu stehen. SMAHRT Solution WebCode

16 Mahr GmbH Carl-Mahr-Str. 1, D Göttingen, Telefon: , Fax: , by Mahr GmbH, Göttingen Änderungen an unseren Erzeugnissen, besonders aufgrund technischer Verbesserungen und Weiterentwicklungen, müssen wir uns vorbehalten. Alle Abbildungen und Zahlenangaben usw. sind daher ohne Gewähr. 376XXX