DigiLab, Push-Enabler der diskreten Fertigung

Mit der Einrichtung des DigiLabs erweitert Siemens sein digitales Angebot für den Bereich der diskreten Fertigung. Damit soll ein Produkt über sein digitales Abbild die eigene Herstellung steuern und es sollen Maschinen mit nur geringem Programmieraufwand selbstständig zusammenarbeiten können. Bernhard Kienlein, CEO Digital Industries CEE Siemens Österreich (Bild: Andi Bruckner)

Herr Kienlein, die Digitalisierung nimmt in der Industrie zunehmend eine bedeutende Stellung ein. Welches Kernelement der Digitalisierung sehen Sie als den großen Enabler für die industrielle Produktion?

Das Kernelement ist eindeutig das Prinzip des Digitalen Zwillings – und zwar in dreifacher Hinsicht: Der Digitale Zwilling spielt bei der Produktentwicklung, wie auch im Anlagen- und Maschinenbau, bis hin zum laufenden Betrieb immer eine tragende Rolle. Bei der Entwicklung von Produkten oder auch der Anlagen zu deren Produktion ermöglicht das digitale Abbild eine frühzeitige Interaktion, das führt zu einer signifikanten Prozessverkürzung und zur Vermeidung von Fehlern. Die im Betrieb gewonnenen Daten wiederum können in das digitale Abbild zurückgespielt werden und für die Optimierung zukünftiger Entwicklungen dienen. Es handelt sich quasi um einen intelligenten Kreislauf, um zu immer effizienteren und qualitativ hochwertigeren Produkten oder deren Produktionsanlagen oder -maschinen zu gelangen.

Siemens hat in Wien das DigiLab, ein Digital Experience Center, aufgebaut, in dem erstmals sämtliche Technologien für die digitale Zukunft der Produktion greifbar werden.

Aktuell stellte Siemens den nächsten großen Digitalisierungswurf mit der Eröffnung des DigiLabs für den Bereich der diskreten Fertigung vor. Welche Vision verfolgen Sie damit?

Mit der Einrichtung des DigiLabs erweitert Siemens sein digitales Angebot für den Bereich der diskreten Fertigung. Damit soll ein Produkt über sein digitales Abbild die eigene Herstellung steuern und es sollen Maschinen mit nur geringem Programmieraufwand selbstständig zusammenarbeiten können. Ziel des DigiLabs ist es, sich als Experten-Drehscheibe zu etablieren, um gemeinsam in Co-Creation ein bestmögliches Produktionsverständnis in der diskreten Fertigung zu erreichen. Dabei hat der Kunde die Möglichkeit, sich mit Siemens Experten aus F&E, aus den Technologie- und Branchenbereichen sowie aus der Fertigung am Standort zu treffen, um sich inspirieren zu lassen und neue Ideen und Innovationen zum Leben zu erwecken.

Als plakative Applikation für das DigiLab haben wir die digitale Anbindung unseres SIMEA Elektronikwerks in der Siemens City in Wien gewählt. Denn der Clou bzw. das USP des DigiLabs findet sich darin, dass für jegliche Entwicklungsprojekte von Kundenapplikationen bei Bedarf auf reale Prozess- bzw. Fertigungsdaten zugegriffen werden kann. Derart können neue oder optimierte Produktionsabläufe bzw. auch deren Produkte schneller, kostengünstiger und ressourcenschonender entwickelt werden.

Prinzipiell werden über das DigiLab die realen Applikationsdaten eines Produktionsablaufes mit dem digitalen Zwilling des Produktentstehungsprozesses verknüpft, um daraufhin problematische Fertigungsabläufe optimieren sowie innovative Lösungen in Echtzeit testen zu können.

Können Sie uns zur digitalen Anbindung des SIMEA Elektronikwerkes an das DigiLab Näheres erzählen?

Herzstück des DigiLabs ist eine Fertigungsmaschine zur Montage von Gehäusen der SITOP-Stromversorgungen. Diese Produkte werden in der SIMEA Elektronikfertigung hergestellt, die sich wie das DigiLab am Standort der Siemens City in Wien befindet.

Aufgrund der realen SITOP-Fertigungsdaten werden derzeit im DigiLab neue Fertigungsprozesse für die Verpackung und auch für die Assemblierung der SITOP-Produkte getestet und umgesetzt. Ein erster Schritt in diese Richtung ist mit der Entwicklung einer Verpackungsanlage bereits gelungen, die jetzt von der Forschung in den industriellen Alltag überführt worden ist. Dazu haben wir eine Fertigungszelle geschaffen, die sich quasi wie im Baukastenprinzip einfach in die Produktionslinie integrieren und auch wieder entfernen lässt. Die Verpackungsstation verpackt vollautomatisch Produkte mithilfe mehrerer Roboter und Werkzeuge und ist der erste Teil einer Produktionsanlage, die laufend erweitert wird. Weitere Zellen sollen in den nächsten Monaten folgen.

Bernhard Kienlein, CEO Digital Industries CEE Siemens Österreich, gibt im Gespräch mit Luzia Haunschmidt, Chefredakteurin x-technik AUTOMATION einen tiefen Einblick in die Co-Creation-Drehscheibe DigiLab.

Welche Vorteile ergeben sich durch diese Art der Weiterentwicklung Ihrer Anlage?

Der große Vorteil dieses Konzepts findet sich darin, dass nur mehr einzelne Zellen programmiert werden müssen – und nicht die gesamte Anlage. Damit spart man nicht nur 30 bis 60 % an Engineering-Aufwand, sondern kann während der Programmierung neuer Zellen nebenbei die restliche Produktion ohne Unterbrechung weiterlaufen lassen. Darüber hinaus können durch das modulare Konzept unterschiedliche Stückzahlen oder Varianten von Produkten gefertigt und so Kundenwünsche schneller erfüllt werden.

Wie dürfen sich Ihre Kunden eine Optimierung ihres Fertigungsprozesses über das DigiLab vorstellen?

Vorab muss man sich darüber im Klaren sein, dass ein derartiges Projekt in zunehmenden Maß nur in Co-Creation mit einem entsprechenden Expertenteam realisiert werden kann, da das Know-how eines Einzelnen für solch umfangreiche Entwicklungen nicht mehr ausreichend sein kann. Das bedeutet, dass jeder Projektbeteiligte bereit sein muss, sein Wissen und seine Erfahrungen mit allen anderen Projektteilnehmern zu teilen. In diesem Sinne stellt Siemens seine realen Applikationsdaten aus dem SIMEA-Werk als Anschauungsmaterial und Grundlage zur Verfügung, um aus diesen Maschinendaten etwa Analysen generieren oder Algorithmen trainieren zu können. Derart ist es möglich, logische neue Zusammenhänge abzuleiten und künftige effizientere Abläufe zu kreieren.

Der technologische Ablauf erfolgt beispielsweise folgendermaßen: Prinzipiell werden über das DigiLab die realen Applikationsdaten eines Produktionsablaufes mit dem digitalen Zwilling des Produktentstehungsprozesses verknüpft, um daraufhin problematische Fertigungsabläufe optimieren sowie innovative Lösungen in Echtzeit testen zu können.

Den digitalen Zwilling des Produktentstehungsprozesses haben wir bei Siemens zur Gänze auf unseren PLM-Software-Produkten Teamcenter und NX aufgesetzt. Über eine Schnittstelle übertragen wir die Fertigungsablaufdaten ins Netz, wo sie dann der Produktionszelle nach Bedarf zur Verfügung stehen. Das hat den Vorteil, dass sehr komplexe Produktionssysteme in einzelne Schritte heruntergebrochen und für erste konkrete Anwendungen oder Lernerfolge genützt werden können. Diese Vorgangsweise, die bereits eine Vorstufe eines Cyber-Physical Systems ist, ermöglicht die Grundlage für die Erforschung und Entwicklung großer, verteilter, komplexer Systeme, wie eben beispielsweise die Konstruktion innovativer Industrieproduktionsanlagen, welche sich hochdynamisch an jeweilig neue Produktionserfordernisse anpassen können.

So sind wir in der Lage, jede Zelle einer Fertigungsstraße auf ihre Wirtschaftlichkeit hin zu prüfen, und über einen Digitalen Zwilling die Machbarkeit von Problemlösungen virtuell zu testen und die Erkenntnisse daraus über Skalierungsprozesse in verschiedenste Varianten realer Echtzeitapplikationen zu übertragen.

Stichwort Daten – spielt dabei Künstliche Intelligenz (KI) nicht bereits eine wesentliche Rolle?

Keine Frage – die Nutzungen von Daten sind das Wesen bei der Entwicklung Künstlicher Intelligenz. Und natürlich spielt KI auch bei der Optimierung eines diskreten Fertigungsprozesses bereits eine bedeutende Rolle – gerade bei den Digitalisierungsangeboten, die in den Bereich der Operational Excellence (Optimierung der laufenden Fertigung) greifen. So finden sich beispielsweise KI-Anwendungen im Bereich Machine Learning für automatisierte Diagnoseverfahren, oder auch in der Entwicklung der Eigenintelligenz von Robotern, die voneinander, ohne menschliches Zutun, lernen. Ein bekanntes Beispiel dazu ist auch der immer wieder neu überarbeitete Roboter-Griff in eine Kiste, wo über Bilderkennung der Roboter die richtigen Bauteile in der richtigen Position zu greifen imstande ist.

Dass Industriekonzerne sich eine derartige Optimierung ihrer Fertigungsstraßen leisten können, steht außer Frage. Doch ist die Optimierung von Kernprozessen über das DigiLab auch für einen mittelständischen Betrieb überhaupt vorstellbar?

Selbstverständlich, das ist keine Frage der Größe eines Unternehmens, sondern der Agilität und Innovationsstärke. Die mittelständischen Unternehmen sind heute in globale Wertschöpfungsketten eingebunden und da gilt es, über Bereichs- und Firmengrenzen zusammenzuarbeiten. Co-Creation hat es ja gerade in sich, dass man gemeinsam entwickelt, forscht und eben von- und miteinander lernt.

Vor ca. zwei Jahren wurde in der Siemens City in Österreich das LivingLab für die Prozessindustrie eröffnet. Wie gut wird dieses Angebot von Ihren Kunden heute angenommen?

Wir haben mit dem LivingLab außerordentlich positive Erfahrungen gemacht. Über 350 Veranstaltungen bisher unterstreichen die rege Nachfrage von Geschäftsleitungen, F&E-, Automatisierungs- sowie Digitalisierungsexperten aus der Prozessindustrie, um Applikationen über den gesamten Wertschöpfungsprozess zu entwickeln.

Sind zwischen dem LivingLab und dem DigiLab Synergiepotenziale vorstellbar?

Sieht man sich unsere reale Industrielandschaft an, so gibt es in vielen Branchen einen fließenden Übergang zwischen diskreter Fertigung und Prozessanlagen. Beispielsweise in der Lebensmittelproduktion wie auch in der Pharmabranche oder der chemischen Industrie. Somit ergänzen sich DigiLab und LivingLab nun in idealer Weise, beide liegen ja auch räumlich direkt nebeneinander.

Mit dem Dreigestirn LivingLab für die Prozessindustrie, DigiLab für die Fertigungsindustrie und der aktiven Beteiligung von Siemens an den drei Pilotfabriken für die Produktion der Zukunft in Wien, Graz und Linz bietet Siemens somit der Industrie ganz reale Anwendungsbeispiele, die Kunden bei der Lösung von Aufgabenstellungen der Digitalisierung helfen sollen.

Herr Kienlein, herzlichen Dank für Ihre aufschlussreichen Informationen!