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Herr Sebastian Webel
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Das Magazin für Forschung und Innovation
 

Innovationen

Fabrik der Zukunft

Im Gerätewerk Erlangen entwickelt Siemens neue Konzepte für hochflexible Fertigungsanlagen, mit Leichtbaurobotern und 3D-Druckern.

Ob digitale Planungsmethoden (Virtual Reality), 3D-Druck oder Leichtbauroboter: Im Gerätewerke Erlangen sind innovative Technologien für die Vierte Industrielle Revolution – oder kurz Industrie 4.0 – schon heute Realität. Erfolgreich ist das Werk vor allem, weil Mensch und Maschine Hand in Hand arbeiten.

Schorsch montiert die kleinen Umrichter. Hannes macht die großen: Er setzt einen Ventilator und einen Kühlkörper in das Gehäuse, befestigt sie mit vier Schrauben – mehrere Hundert Mal am Tag. Wenn Hannes Pause macht, schraubt Schorsch unbeirrbar weiter. Wenn Hannes nach Hause geht, bleibt Schorsch am Arbeitsplatz. Hannes jobbt in der Fabrik. Schorsch ist Leichtbauroboter.

Im Gerätewerk Erlangen (GWE) arbeiten Mensch und Maschine Hand in Hand. Wie effizient sie dabei sind, ist einzigartig, sagt Werksleiter Manfred Kirchberger: „Wir stellen Industrieantriebe und Steuerungen für Produktionsanlagen her. In den Werken unserer Kunden gehen die Stückzahlen oft in die Millionen.“ Im GWE liegen die Jahresstückzahlen dagegen zwischen 5.000 und einer Viertelmillion. Das ist einerseits zu wenig, um in eine vollautomatische Produktionslinie zu investieren – reine Handarbeit wäre andererseits zu teuer.

Lust am Ausprobieren: Mitarbeiter im Gerätewerk Erlangen haben Freiraum, innovative Ideen zu entwickeln und sie zum Erfolg zu führen.

Die Fertigungsplaner in Erlangen suchen deshalb, je nach Produkt, ständig einen optimalen Mittelweg: Was macht der Mensch? Was macht die Maschine? Und wie arbeiten sie optimal zusammen? „Für eine Produktion mit unseren Stückzahlen gibt es keine wirtschaftliche Automatisierung von der Stange“, sagt Kirchberger. „Wir bauen systematisch Erfahrung auf und teilen sie mit anderen Siemens-Werken auf der ganzen Welt.“

Ständige und schnelle Verwandlung – mithilfe modernster Technologien

Weil sich zudem die Kundenwünsche immer rascher ändern, müssen die Produktionslinien flexibel sein: „Hier in den Werkshallen steht jedenfalls nichts mehr da, wo es noch vor wenigen Jahren stand“, erklärt Kirchberger. Das Gerätewerk Erlangen – ein Beispiel für Verwandlungskunst in der Fertigung. Möglich ist die ständige und schnelle Anpassung nur durch die hohe Veränderungsbereitschaft der Mitarbeiter und mittels modernster Technologien: virtuelle Produktgestaltung und Produktionsplanung, Einsatz von 3D-Druck sowie intelligente, durchgängige Datenauswertung. Im GWE und in anderen Werken, beispielsweise der Digitalen Fabrik Amberg, ist die industrielle Fertigung von morgen schon heute zu besichtigen. Siemens setzt mit diesen Innovationen Maßstäbe.

In einem unscheinbaren Gebäude am Rande des Werksgeländes in Erlangen tauchen Produktentwickler, Produktionsexperten und „alte Hasen“ aus der Fertigung gemeinsam in die virtuelle Welt ein. Stefan Krug, verantwortlich für digitale Planungsmethoden im GWE, erklärt: „Bevor wir ein neues Produkt bauen, erstellen und optimieren wir zunächst mit PLM-Software von Siemens den digitalen Zwilling.“

Automatisieren mit Sinn und Verstand: Im Werk F80 unterstützen Roboter die Menschen. Im Bild: Michael Brucksch, Technischer Betriebswirt.

Den können sich Produktentwickler und Produktionsexperten als dreidimensionales Modell genau anschauen – wie im 3D-Kino. Sie können ihn im virtuellen Raum drehen, wenden und die Montage in der ebenfalls digital geplanten Fertigungsumgebung testen. Und all das lange bevor ein teurer Prototyp gebaut wird. Den Teams fällt so viel früher auf, was geändert werden muss, um eine reibungslose Produktion sicherzustellen.

Anton Huber, Leiter der Siemens-Division Digital Factory, erklärt: „Kein Bereich des Wertschöpfungsprozesses wird künftig ohne sein digitales Abbild auskommen. Das fängt bei der Idee zu einem Produkt an und geht über das Engineering von Produkt und Produktion, Inbetriebnahme und Nutzung bis hin zu neuen Dienstleistungen.“ So erreichen Produkte schneller und zielgenauer ihren Markt. Doch so gut die Modelle in der digitalen Welt auch sind – die Einzelteile zusammenfügen muss am Ende doch der Mensch. Oder eine Maschine. Oder beide gemeinsam. In Halle 41, im Experimental-Labor Robotics, führt Michael Brucksch gerade den Arm eines Leichtbauroboters und bringt ihm eine neue Aufgabe bei. Der Technische Betriebswirt hat auch dessen Kollegen „R2-D2“ programmiert. Die Aufgabe: Geräte auf Paletten stapeln.

„Bevor wir ein neues Produkt bauen, erstellen und optimieren wir zunächst mit PLM-Software von Siemens den digitalen Zwilling.“

Belastende und monotone Arbeiten übernehmen zunehmend Leichtbauroboter

Früher musste das ein Arbeiter machen – in Summe hat ein Mann 3,5 Tonnen pro Schicht bewegt. Heute macht er eine leichtere Arbeit, R2-D2 springt für ihn ein. Ein großer Vorteil von Leichtbaurobotern: Um sie zu programmieren, braucht man keinen Doktor in Produktionstechnik, das können Facharbeiter. Außerdem müssen die Roboter nicht hinter Zäunen oder in einem Glaskasten arbeiten; dank ihrer Bauweise und runder Bewegungen können sie dem Menschen kaum gefährlich werden.

Nebenan konstruiert Sebastian Wiemann gerade eines der Werkzeuge, mit denen die Roboter greifen: „Früher haben wir für solche Projekte gefräste Komponenten verwendet. Heute drucken wir. Das geht schneller und ist günstiger als konventionelle Verfahren. Vorige Woche konnten wir dadurch die Kosten für ein Teil von rund 500 Euro auf nahezu 80 Euro senken.“ Solche Verbesserungen muss Werksleiter Kirchberger gar nicht erst verordnen: „Unsere Leute haben Lust am Ausprobieren. Wir geben ihnen den Freiraum, innovative Ideen zu entwickeln und sie zum Erfolg zu führen.“

Vieles, was in Erlangen ausprobiert und erfolgreich angewendet wird, kann Standard werden. In Siemens-Fabriken auf der ganzen Welt – und bei Kunden von Siemens. Die Vierte Industrielle Revolution hat längst begonnen, und Siemens gestaltet sie mit: entschlossen, mit Mut und auch mit der erforderlichen Stärke. Aber ist in der Fabrik der Zukunft überhaupt noch Platz für Menschen? „Wir automatisieren nicht auf Teufel komm raus, sondern mit Sinn und Verstand“, sagt Michael Brucksch. Und sein Kollege Florian Riedrich, der im Werk für die Robotertechnologie verantwortlich ist, ergänzt: „Wir wollen keine menschenleere Fabrik. Wir setzen auf die starke Verbindung von Mensch und Maschine.“

Andreas Kleinschmidt