Das Zeitalter des Wandels in der Metallverarbeitung

Erinnerungen, Gefühle und Staunen sind in diesen ansonsten banal aussehenden Gegenständen vereint.

Auf meinem Schreibtisch liegen alte Zeichenwerkzeuge aus Elfenbein. Mein verstorbener Opa hat sie mir geschenkt, als er in Rente ging. Ein Rechenschieber, ein Winkelmesser und eine alte Waage mit einer daran befestigten Haftnotiz: Gekauft im Jahr 1957 (Januar) für 0,68 $. Sehr gute Skala.

Erinnerungen, Gefühle und Staunen sind in diesen ansonsten banal aussehenden Gegenständen vereint. Es bedeutet mir etwas, dass mein Opa, nachdem er seinen Schreibtisch zum letzten Mal ausgeräumt hatte, seine jahrzehntealten Werkzeuge seinen Enkelkindern geschenkt hat. Diese Artefakte erzählen eine Geschichte über Veränderung. Mein Opa ging irgendwo in ein Geschäft und kaufte die alte Waage nur drei Jahre nach der Veröffentlichung des ersten Transistorradios. Und wer weiß schon, wie man einen Rechenschieber benutzt? Es ist eine Art arkane Kuriosität aus einer anderen Zeit.

Damals haben Ingenieure wie mein Opa alles von Hand entworfen. Man kann sich diesen Prozess kaum vorstellen – keine Computer, kein Internet, nur eine Bibliothek mit Datenblättern, Referenzhandbüchern, sachkundige Kollegen (hoffentlich) und ein Zeichentisch mit Papier. Dabei ist es noch nicht so lange her. Wir sind nur noch ein oder zwei Generationen von dieser Zeit entfernt.

Wir alle haben das Privileg, beispiellose Veränderungen zu erleben. Computer, Internet und Mobiltelefone sind so allgegenwärtig und praktisch geworden, dass eine Welt ohne sie kaum noch vorstellbar ist. Ich bin relativ jung, aber ich erinnere mich noch daran, wie ich sprachlos war, als ein Freund ein altes Blackberry-Telefon mit einer Karte und einem GPS-Standort herausholte. Bis zum College hatte ich kein Handy. Dennoch kann ich mir heute kaum eine Welt ohne den Komfort einer sofortigen Konnektivität vorstellen. Wir haben uns daran gewöhnt, uns so schnell zu verändern, dass wir leicht vergessen, wie verändert die Welt geworden ist.

Das Tempo des Wandels ist immer noch so langsam, dass er im Alltag kaum auffällt. Aber wenn wir einen Schritt zurücktreten und beobachten, was passiert, ist es absolut umwerfend. Eigentlich müssten wir jedes Mal erstaunt ausrufen, wenn wir ein Smartphone zücken, um die Uhrzeit zu überprüfen. Oder um ein Katzenvideo anzuschauen, schätze ich.

Auch die Menschen verändern sich. Junge Erwachsene haben heute noch nie eine Welt ohne Internet erlebt. Stell dir das vor. Wir gehen vielleicht schon davon aus, dass wir fast alles online bestellen können und es morgen in den Händen halten, aber bald wird sich niemand mehr daran erinnern, dass das nicht immer so war. Diese Änderung der Denkweise stellt einen seismischen Wandel dar. Wir sind weit von der Zeit entfernt, in der Ingenieure nie ohne einen Rechenschieber das Haus verließen und ihre Arbeitstage gebeugt am Zeichentisch verbrachten.

Ich bin zu spät zur Party gekommen, aber alte Hasen in der Industrie haben miterlebt, wie sich die Herstellungsmethoden dramatisch verändert haben. CNC-Geräte, hochpräzise hydraulische und elektrische Pressen, CO2- und Faserlaser, Robotik, Automatisierung, Internet und E-Mail wurden alle zu Lebzeiten der Menschen eingeführt, die noch heute Geschäfte betreiben. Das ist unglaublich!

Es ist schwer vorherzusagen, wohin das alles führen wird, aber wir fangen gerade erst an. Analysten und Hersteller sprechen seit Jahren von Industrie 4.0. Datenreiche, mit der Cloud verbundene, KI-gesteuerte, softwareautomatisierte Systeme sind bereit, die Arbeitsweise von Herstellern zu verändern. Zumindest sagen das die Leute.

Obwohl Industrie 4.0 ein unglaubliches Potenzial zu haben scheint, fällt es uns ironischerweise schwer, es zu beschreiben. Wir alle erwarten Veränderungen, aber wie sieht ein Industrie 4.0-fähiger Shop wirklich aus? Beispiele in der Fachliteratur konzentrieren sich auf einfache Dinge wie vorausschauende Wartung und Lieferkettenanalysen, aber wie viele Fab-Shops legen wirklich genug Wert auf vorausschauende Wartung, um einen promovierten Ingenieur einzustellen, der im Laufe der Jahre Daten sammelt und Vorhersagemodelle erstellt?

Es ist schwer, Veränderungen zu beschreiben, wenn man mitten im Geschehen ist. Es ist auch schwierig, weil Industrie 4.0-Lösungen so anwendungsspezifisch sein können. Was für einen Fertigungsbetrieb gilt, kann für einen anderen völlig irrelevant sein. Schließlich fragen sich Verarbeiter: „Wie kann ich Industrie 4.0 in meiner Werkstatt umsetzen?“ stellt möglicherweise die falsche Frage. Sie nehmen eine Lösung und suchen nach einem Problem.

Die Herstellung ist kompliziert und Hersteller sind bereits die besten Problemlöser ihrer Klasse. Industrie 4.0 ändert daran nichts; Es werden lediglich neue Tools zur Toolbox hinzugefügt. Die vierte industrielle Revolution vollzieht sich bereits organisch, nur langsam genug, dass sie manchmal erst im Nachhinein offensichtlich wird.

Es ist auch möglich, dass die weitverbreitete Technologieakzeptanz nur durch Verständnis begrenzt wird. Der Zweck dieser Kolumne ist es, dazu beizutragen, dies zu ändern. Dies ist der erste einer Reihe von Artikeln, die untersuchen, wie sich moderne Technologie auf moderne Hersteller auswirkt. Ich werde konkrete Beispiele liefern, die zeigen, wie sich Softwareautomatisierung, Datenanalyse und maschinelles Lernen auf den realen Betrieb ausgewirkt haben. Ich hoffe, nicht nur zu zeigen, was möglich ist, sondern auch umsetzbare Erkenntnisse zu liefern.

Die Fertigung ist eine Fundgrube ungelöster Probleme. Während meiner Karriere als Elektroingenieur habe ich Drohnen, Autopiloten, Funkortungssysteme und drahtlose medizinische Geräte gebaut. Ich habe Bildverarbeitungssysteme und KI-Algorithmen entworfen, um komplizierte Systeme zu messen und Roboter zu steuern. Doch nachdem ich mich ein Jahrzehnt lang mit Spitzentechnologie beschäftigt habe, habe ich festgestellt, dass die Fertigung in vielerlei Hinsicht komplexer und interessanter ist als jeder andere sogenannte „High-Tech“-Bereich.

Vor sechs Jahren haben mein Bruder und ich Bewegungssimulatoren gebaut; Dabei handelte es sich um angetriebene Stühle, mit denen man ein Virtual-Reality-Headset tragen und die Bewegung erleben konnte, die man in der Simulation sah. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem virtuellen Cockpit und fliegen ein Flugzeug oder eine Rakete. Es war nur ein Leidenschaftsprojekt, aber genau das hat uns in die Welt der Metallverarbeitung geführt. Alles, was wir bauten, wurde aus Blech oder Rohr geschnitten und zusammengeschweißt.

Bei unseren Teilen handelte es sich um Unikate und Prototypen, die natürlich nie in die Serienfertigung überführt werden konnten. Aus diesem Grund waren unsere Jobs für lokale Hersteller verständlicherweise weniger interessant. Diese Erfahrung motivierte uns, einen neuen On-Demand-Fertigungsservice zu eröffnen, der darauf ausgelegt ist, Arbeiten zu übernehmen, die andere Betriebe nicht übernehmen wollten. Was folgte, war eine vorhersehbare Feuertaufe, während wir uns damit abmühten, zu lernen, wie man einen High-Mix-Fab-Shop führt.

Wir waren ziemlich grün. Wir haben Probleme gelöst, die erfahrene Hersteller vor Jahrzehnten gelöst haben. Bei einigen davon ging es darum, so banale und offensichtliche Dinge wie die Lagerung von Inventar herauszufinden, andere Probleme waren jedoch etwas weniger trivial. Es gibt so viel zu tun: Angebote abgeben, Teiledateien vorbereiten, Aufträge planen, Lagerbestände verwalten, den Überblick über die Produktion behalten, Ausschuss und Nacharbeiten abrechnen, mit Bedienern kommunizieren, versenden, abrechnen. Die Fertigung ist eine arbeitsreiche Aufgabe.

Vier Jahre später haben wir einige Probleme behoben. Daran ist nichts Besonderes, aber da wir mit einem technischen Hintergrund in die Branche eingestiegen sind, sind unsere Lösungen technologieorientiert. Wir neigen dazu, Software zu schreiben, die unser Leben einfacher macht. Daraus ist ein Betrieb entstanden, der ein gutes Fallbeispiel für Industrie 4.0 darstellt, zumindest für einen High-Mix-Lohnbetrieb wie unseren.

Unser gesamtes Frontoffice ist automatisiert, von der Angebotserstellung über die Auftragsvorbereitung, Planung, Verschachtelung, NC-Erstellung bis hin zum Lagereinkauf. Wenn wir einen Auftrag zum ersten Mal sehen, wurde er bereits auf Herstellbarkeit überprüft, bereinigt und vorbereitet, terminiert, mit anderen Aufträgen verschachtelt und für die endgültige Überprüfung bereitgestellt, bevor er für die Produktion freigegeben wird.

Auch unser Produktionsprozess selbst wird durch Software gesteuert. Konsolen in unserem Shop zeigen 3D-Renderings von Teilen in jeder Produktionsphase, zusammen mit relevanten Notizen, Anhängen und anderen Details. Bediener können wertschöpfende Arbeiten ausführen und Teile zum nächsten Produktionsschritt verschieben oder bei Bedarf Teile verschrotten. Ausrangierte Teile werden automatisch zur Reproduktion verschachtelt, um von den Bedienern überprüft und freigegeben zu werden. Abschließend werden fertige Aufträge zum Versand in Kartons eingescannt und ein vom System generierter Frachtbrief und ein Versandetikett werden gedruckt, um den Auftrag abzuschließen. Während des gesamten Prozesses erhalten Kunden automatisierte E-Mails über den Status ihrer Bestellungen.

Wir machen uns keine Illusionen darüber, wie gut unsere Systeme für andere Shops funktionieren könnten. Fertigungstechnologie wird in verschiedenen Branchen auf vielfältige Weise eingesetzt. Unsere Software wurde von uns für uns entwickelt. Wir wissen auch, dass wir nicht der einzige Shop sind, der moderne Technologien nutzt, um bessere Prozesse aufzubauen.

Dennoch haben wir eine Leidenschaft für die Metallfertigung und sind gespannt, wohin die Reise geht. Wir hoffen, das Tempo der Technologieeinführung zu beschleunigen, indem wir mit Ihnen teilen, was wir getan und gelernt haben. Zu diesem Zweck werden zukünftige Artikel unter anderem Fallstudien, praktische Anwendungen für KI und maschinelles Lernen sowie Beispiele für die Vorteile einer datenreichen Fertigung enthalten. Vieles wird durch praktische Anwendungen in unserer eigenen Werkstatt erfahren.

Das Tempo des Wandels beschleunigt sich. Zukünftige Generationen sehen die hochmoderne Technologie von heute möglicherweise auf die gleiche Weise wie alte Rechenschieber und Zeichentische. Es ist unmöglich zu wissen, wie diese Welt aussehen wird, aber Hersteller werden im wahrsten Sinne des Wortes dabei helfen, diese Zukunft aufzubauen, ein Metallteil nach dem anderen. Hersteller müssen nur weiterhin das tun, was sie am besten können: Probleme lösen. Da die Technologie uns neue Werkzeuge zur Verfügung stellt, mit denen wir arbeiten können, werden sich auch die Hersteller verändern. Hoffentlich zum Besseren.