Spielerisch digitale Prozesse simulieren

Die Baukästen von Fischertechnik kennen viele aus ihrer Kindheit: Neuerdings halten die Konstruktionsbausteine aus dem Schwarzwald Einzug in Unternehmen. Denn damit lassen sich Fabrikstraßen in Miniaturformat auf- und nachbauen und digitale Prozesse simulieren. Von Guido Schubert

Heiße Phase beim Software-Hersteller Ascora: Geschäftsführer Sven Abels arbeitet mit seinem Team an einer komplexen Industrie-4.0-Lösung für einen Automobilzulieferer. Der Dienstleister aus Bremen entwickelt Software für die Industrie. Die Präsentation der Software wird nochmals angepasst. Um deren Funktionen nicht nur auf dem Bildschirm zeigen zu können, hat Ascora eine Miniatur-Fabrikstraße von Fischertechnik aufgebaut.

Diese beinhaltet alle Elemente wie die des Kunden und lässt sich mit der neuen Software zentral steuern. Im Kleinen wird sichtbar, wie’s einmal im Großen funktionieren soll. Weitere Wünsche können bei der Entwicklung bedacht und sofort integriert werden. Das vereinfacht die Software-Entwicklung, aber auch die Veränderung von Abläufen: „Die Modelle sind sehr gut ansteuerbar und stabil“, sagt Abels. „Die Simulationen bereichern und vereinfachen unser Geschäft und bieten dem Kunden eine hervorragende Entscheidungshilfe für Investitionen.

Mass Customization praktisch erleben: Lehrlinge entdecken, wie sie nach Kundenwunsch fertigen können. Bild: Fischertechnik GmbH

Fischertechnik hat sich einen Namen gemacht mit Konstruktionsbaukästen für Kinder. Doch daneben produziert das Unternehmen Industrie-Modelle. Diese sind ausgerüstet mit Controller, Software, Stromanschluss. Bisher veranschaulichen Universitäten und andere Bildungseinrichtungen damit die Funktionsweisen von Industrieeinrichtungen oder Schritte einer Fertigung.

Prozesse veranschaulichen

Durch die Digitalisierung wächst jetzt die Nachfrage aus Unternehmen stark an. Denn mit den Modellen können Unternehmen ihre Produktionsabläufe überprüfen und an die Forderungen der Industrie 4.0 anpassen. Das kostet zwar ebenfalls Geld, aber Fehlinvestitionen durch falsche Planungen oder Vorstellungen kommen viel teurer: Das ist der Grund, warum immer mehr Unternehmen auf Simulationen setzen. Ihnen stehen dafür zwar auch grafische, räumliche Modelle zur Verfügung, haptisch erfahrbar wird die Planung aber nur an der Mini-Fabrik.

Die Aufgaben, die eine Online-Bestellung im Unternehmen auslöst, bildet die Anlage Schritt für Schritt nach: Ein Vakuumgreifer holt ein Klötzchen, das den Rohling verkörpert, aus dem Hochregal, setzt ihn im Lager aufs Band. Der Baustein wird zu verschiedenen Maschinen befördert, durchläuft eine Multi-Bearbeitungsstation, die Fräse, die Lackiererei und kommt danach zur Sortierstrecke, wird dort nach Farbe eingeordnet und schließlich auf der Packstraße eingepackt und verschickt. So lassen sich selbst Mass-Customization-Aufträge aufbauen und nachvollziehen.

Hochregallager oder 3D-Druck: Auszubildende lernen die Steuerung am kleinen Modell. Bild: Fischertechnik GmbH

Die Modelle können selbst aufgebaut und mit Fertigungsstraßen kombiniert werden. Diese sind mit 9- oder 24-Volt-Spannung ausgerüstet sowie mit einem Anschluss an eine programmierbare Steuerung (SPS-Steuerung). Unternehmen, die damit vernetzte Anwendungen für das Internet of Things entwickeln, integrieren darin Sensoren, Aktoren und Schnittstellen zu eigener Software.

Zurzeit arbeiten bevorzugt Automatisierungs- und Software-Hersteller sowie IT-Dienstleister wie Ascora mit den Mini-Fabriken. Doch jetzt zeigt auch die Industrie höheres Interesse daran. Denn bei ihnen fällt es schwer, die Vernetzung von Maschinen am Reißbrett zu planen. Noch schwerer fällt es, neue Prozesse zu entwickeln, auszuprobieren und an die realen Gegebenheiten anzupassen.

Greifroboter…

Dabei hilft die Simulation. Natürlich können neue Prozesse auch virtuell dargestellt werden, doch reale Modelle machen Neues be-greif-bar und bieten den besseren Überblick. Simulationen helfen, Vorstellungen zu kontrollieren, Mitarbeiter auf Veränderungen einzustellen und sie dafür auszubilden.

Prognostizieren und Beraten

Die Fabrik im Kleinen hat bereits das Interesse des Software-Konzerns SAP geweckt: Sie ist dort Bestandteil der Bildungsnetzwerke und wird bei der Entwicklung von Programmen für die Cloud eingesetzt. Über die SAP-Cloud lassen sich die Mini-Fabriken ebenfalls steuern. Dabei werden Daten wie im Großen gesammelt und mit den Enterprise-Ressource-Programmen der Walldorfer verknüpft. Die Simulation ermöglicht sogar schon Prognosen zum späteren Wartungsbedarf der echten Maschinen, außerdem können damit Nachbestellungen geplant oder die Umrüst- und Stillzeiten von Maschinen verkürzt werden.

...oder Hochregallager: Mit Industriemodellen lässt sich die digitale Steuerung von Produktions- und Lieferprozessen einrichten, ausprobieren und sofort anpassen. Bild: Fischertechnik GmbH

Digitales Produzieren zielt auf die Losgröße eins, also auf eine immer individuellere Fertigung. Auch dafür können mit einem Modell Konzepte erarbeitet und ausprobiert werden. „Wir sind begeistert von den Möglichkeiten, die sich uns mit den Modellen bieten“, meint jedenfalls Daniel Holz, Geschäftsführer von SAP Deutschland.

SAP demonstriert mit Hilfe der Modelle außerdem die Vorzüge von Software und bildet Anwender damit fort. Ebenso verwendet auch die Beratungstochter Fischertechnik Consulting die Fabrik im Kleinen, um Industrie-4.0-Anwendungen zu veranschaulichen. Die Beratung unterstützt die Fischer-Gruppe und weitere Unternehmenskunden bei der Optimierung von Prozessen. „Die Grundvoraussetzung für eine sinnvolle Umsetzung von Industrie 4.0 sind schlanke Prozesse“, meint Christoph Holtze, Geschäftsführer von Fischer Consulting. „Am Modell lassen sich  Effizienz und auch Alltagsnähe neuer Abläufe sehr schnell klarmachen.“

Im Kleinen lernen, wie es im Großen geht

Nicht zuletzt helfen Simulationen und Modelle bei der Ausbildung: Nicht nur die Lehrlinge von Fischertechnik lernen mit Hilfe des Industrie-Spielzeugs, wie sie eine SPS-Steuerung und damit Maschinen bedienen oder wie sie Spielzeug-Bausteine und andere Produkte fertigen. Demnächst werden sie auch die Chancen und Herausforderungen der Industrie 4.0 und des Internet of Things im Kleinen kennenlernen und dafür erste Mass-Customization-Angebote entwickeln.

Mechatroniker und Verfahrensmechaniker lernen an den Modellen die Funktionsweisen und Programmierung von 3D-Druckern. Sie justieren also erst im Probelauf die Fertigung von Chips für Einkaufswagen, Vasen und anderen Figuren, bevor sie sich an den originalen Maschinen ausprobieren.

Zurück bei Software-Hersteller Ascora in Bremen: Hier sehen die Kunden am aufgebauten Fertigungsmodell, wie die neue Software Standorte vernetzt und sich Maschinen damit flexibel und nach Produktionsbedarf einteilen lassen: „In der Industrie werden die Losgrößen immer kleiner und es herrscht zunehmend Zeitdruck“ beobachtet Sven Abels. „Geht heute eine Maschine beim Zulieferer kaputt, stoppt die komplette Automobilfertigung. Die Wertschöpfung muss folglich auf Dauer flüssiger und deutlich flexibler werden.“ Wie das funktionieren kann, verdeutlicht der Software-Spezialist an kleinen Fertigungsstraßen: für jeden verständlich, einprägsam und pragmatisch.

Guido Schubert leitet den Vertrieb der Fabrikmodelle von Fischertechnik in Waldachtal. Der Betriebswirt hat bei Lego Education, Tomy und Playmobil Erfahrungen mit Konstruktionsmodellen und pädagogisch wertvollem Spielzeug gesammelt.

Fischertechnik GmbH: Fischertechnik bietet seit 1964 Konstruktionsbaukästen für Kinder. Zu den Bausteinen gibt‘s Achsen, Getriebe, Zahnräder, neuerdings auch Sensoren und Software. So können fernsteuerbare Gefährte und anderes Spielzeug entstehen. Fischertechnik gehört zur 1948 von Tüftler Artur Fischer gegründeten Fischer-Unternehmensgruppe, die sich vor allem mit ihren Dübeln einen Namen machte und heute zusätzlich Befestigungstechnik sowie Automobilzubehör fertigt. Die Fischer Akademie sowie Fischer Consulting ergänzen die Angebote der Unternehmensgruppe. Diese wird heute in zweiter Generation von Klaus Fischer geführt, beschäftigt 4.600 Mitarbeiter an sieben Produktionsstandorten sowie in 46 Landesgesellschaften. 2016 erwirtschaftete die Fischer-Gruppe rund 755 Millionen Euro Umsatz, etwa 75 Prozent davon im Ausland.