Digitalisering speelt in de hele maakindustrie en wordt vaak hoog over, vanuit de cloud, aangevlogen. Die invalshoek past niet even goed bij alle industrietakken, zoals de ‘zware jongens’ van de grootverspaners. Hun branchevereniging, de Dutch Heavy Machining Association (DHMA), was eind september te gast bij Heidenhain Nederland. Daar praatte de leverancier van meetsystemen en machinebesturingen ze bij over de digitalisering van de werkvloer. ‘Ook in onze branche is digitalisering het toverwoord, maar het was vanmiddag leuk dat Heidenhain het dicht bij de werkvloer hield, met heel concrete applicaties’, zei DHMA-voorzitter Arno Wendrich na afloop.
- ‘Vanwege snellere productwisselingen moet de flexibiliteit omhoog.’
- ‘Een product moet in één keer goed zijn.’
- ‘Wij weten welke bewegingen de machine echt gaat maken.’
- ‘Het is mooi dat de DHMA-leden herkennen welke weg wij met de digitalisering zijn ingeslagen.’
- ‘We zorgen ervoor dat de usp’s van de gebruikers, die ze met hun machines behalen, in stand blijven.’
‘Botsingen zijn bijna niet meer mogelijk’
Binnen Koninklijke Metaalunie is de Dutch Heavy Machining Association (DHMA) de branchegroep voor specialisten in zware machinale bewerkingstechnieken voor grotere afmetingen. Deze zogeheten grootverspaners werken voor uiteenlopende sectoren, waaronder de scheepsbouw, halfgeleiderindustrie en (zware) machinebouw. Ze maken met draaien, frezen, lassen, slijpen en constructiewerk grote en zware werkstukken, die soms tot wel op de honderdste millimeter accuraat moeten zijn. Vandaar dat ze gebruikmaken van nauwkeurige machinebesturingen zoals die van Heidenhain. De DHMA-leden kennen elk hun eigen specialisme en helpen elkaar met kennisuitwisseling. Ook willen ze mee in de voortschrijdende digitalisering. Deels omdat klanten het opleggen, maar ook vanuit hun eigen kwaliteitsstreven: naast de producten moeten ook de dienstverlening, de informatieoverdracht en de vereiste keuringen goed zijn. Vandaar de bijeenkomst eind september bij Heidenhain, met deelname vanuit de DHMA-leden Bauhuis Industrial Partner, Bomacon, Habets Industrial Components, Van Halteren Metaal, Machinefabriek Boessenkool, Magnaparts, Van Mechelen Metaalbewerking, De Rooy Slijpcentrum, Smit Industrial Heat Treatment en Staalbouw Boom.
DHMA-voorzitter Arno Wendrich (met gespreide armen): ‘Ook in onze branche is digitalisering het toverwoord.’
Meten en besturen
Het Duitse Heidenhain begon in de negentiende eeuw als metaal-etserij die sjablonen, labels, verdelingen en weegschalen maakte. Na de Tweede Wereldoorlog werden optische positiemeetsystemen, gebaseerd op nauwkeurig geëtste linialen, voor gereedschapsmachines ontwikkeld. Zestig jaar geleden schakelde het bedrijf over naar foto-elektrisch tastende lengte- en hoekmeetsystemen, waarmee automatisering van machines in de maakindustrie – van metaalbewerking tot halfgeleiderfabricage – mogelijk werd. Daarop aansluitend ging het bedrijf ook besturings- en aandrijftechniek voor gereedschapsmachines ontwikkelen. In 1982 startte Heidenhain in Nederland met twee medewerkers; vanuit de huidige vestiging in Ede werken er nu twintig. Sinds 1970 zijn de aandelen van de huidige multinational (8.100 medewerkers) ondergebracht in een stichting, om het voortbestaan en – als basis daarvoor – de technische vooruitgang veilig te stellen. Dat streven weerspiegelt zich in een hoog percentage van de omzet bestemd voor r&d. Het is een belangrijke succesfactor, volgens Jaap Bazuin, directeur van Heidenhain Nederland. Een andere is de verticale integratie die wel meer Duitse (familie)bedrijven kennen en die zeker in de huidige supplychain-crisis (door de pandemie en de Suezkanaal-blokkade) van pas komt. ‘Wij hebben er minder last van dan veel andere bedrijven en mocht dat alsnog komen, dan hebben we er ons in ieder geval langer op kunnen voorbereiden.’
Seriegrootte één
Jens Kummetz, product manager controls, trapt het inhoudelijke programma af met de visie van Heidenhain, dat in het eigen Laboratory for Production Manufacturing and Automation nieuwe productietechnieken ontwikkelt voor het verbeteren van de productiviteit. ‘De massafabricage kenmerkt zich al door een hoge productiviteit, maar vanwege snellere productwisselingen moet hier de flexibiliteit omhoog. Tegelijk zien we een trend naar zeer kleine series en zelfs seriegrootte één. Dat vergt van oudsher al veel flexibiliteit, maar hier moet juist de productiviteit omhoog. Een product moet in één keer goed zijn, terwijl je in de massafabricage bijvoorbeeld bij de eerste honderd stuks nog veel kan leren over onder meer gereedschapsslijtage, om zo tot optimale instellingen te komen. Bij seriegrootte één gebruik je een gereedschap dat misschien vooral andere materialen heeft ‘gezien’. Dus wat kun je dan zeggen over de resterende levensduur van dat gereedschap? Heidenhain biedt de digital twin: een model voor realistische simulatie van de machine en de bewerkingen die daarop worden uitgevoerd.’
Impressie van de bijeenkomst bij Heidenhain. Via het scherm (in tweevoud) gaven sales- en productmanagers vanuit Duitsland hun presentaties.s
Procesbetrouwbaarheid
Vervolgens gaat Kummetz dieper in op recente digitale innovaties, met een focus op procesbetrouwbaarheid voor onbemande productie. Een aantal daarvan presenteerde Heidenhain begin oktober op de EMO, de internationale beurs voor metaalbewerkingsmachines. Een voorbeeld is dynamic collision monitoring, dat botsingen tussen bewerkings- en opspanningsgereedschappen moet voorkomen. Of component monitoring, dat voor predictive maintenance kritische onderdelen zoals de spindel (gereedschapsas) in de gaten houdt om storingen te voorkomen. Interessant is ook het al langer beschikbare optimized contour milling (OCM), dat zorgt voor het constant blijven van de druk die een (snij)gereedschap op het werkstuk uitoefent. Dat kan de bewerkingstijd tot wel een factor drie verkleinen en de levensduur van het gereedschap juist drie keer zo lang maken. Op basis van een database met materiaalparameters bepaalt OCM de optimale druk, rekening houdend met de maximale mechanische en thermische belasting die gereedschap en werkstuk kunnen weerstaan.
360 graden overzicht
Isabell Obst, senior product owner digital shopfloor, bekijkt de digitaliserende werkvloer vanuit het perspectief van de drie ‘klanten’. Dat zijn de productie-/fabrieksmanager, die offertes en planningen opstelt; de werkvoorbereider, die orders plant en voorbereidt; en de operator, die verantwoordelijk is voor de daadwerkelijke productie en de kwaliteitsbewaking. Deze drie functionarissen kunnen, ondersteund met digitale tools, met elkaar communiceren ‘in een driehoek’. Obst: ‘Vandaag de dag missen er vaak nog digitale links tussen deze drie, waardoor bedrijven efficiency verliezen. Met onze oplossingen bieden wij 360 graden overzicht over het productieproces.’ Zo leveren realistische simulaties met de digital twin bijvoorbeeld nauwkeurige schattingen van de bewerkingstijden en voorkomen ze fouten in het bewerkingsprogramma, wat bijdraagt aan betrouwbare en haalbare planningen. Een andere tool is de maintenance manager, waarmee de manager en de operator kunnen communiceren over het benodigde onderhoud en een geschikte planning daarvan. De job manager, voor communicatie tussen werkvoorbereider en operator over de machinestatus van orders, helpt vooral om de werkvloer steeds meer papierloos te maken.
Toepassingsvoorbeelden
Simon Voit, senior salesmanager digital shopfloor, besluit het programma met concrete toepassingsvoorbeelden van twee Heidenhain-producten. Dat zijn de eerdergenoemde digital twin en de state monitor, waarmee realtime de status van een machine is uit te lezen. In totaal laat hij liefst elf use cases kort de revue passeren. Die gaan bijvoorbeeld over inzicht verkrijgen in de productiviteit, van de individuele machine tot het complete machinepark of zelfs alle plants van een bedrijf. De informatie van de state monitor helpt bijvoorbeeld om de niet-productieve tijd van een machine te monitoren en te onderzoeken. Of om in geval van een melding uit de machine, bijvoorbeeld over een storing of koelmiddel dat bijna op is, meteen de juiste persoon te waarschuwen. Machine-operators houden graag altijd een oogje op de machine, ook wanneer ze op kantoor de volgende order programmeren. Nu hoeven ze niet meer telkens even naar de machine te lopen. Uiteraard is er een koppeling om data en jobstatus uit te voeren naar de productiebesturing op hoger niveau, in MES en ERP, of naar de digital twin. Denk aan de temperatuur van de spindel of de koelvloeistof, of het niveau van de oliesmering of de koelvloeistof – interessante informatie voor (voorspellend) onderhoud.
Link magazine editie oktober/november thema 2021: Data is key hoe kan het mkb daar winst mee maken? Lees Link digitaal of vraag een exemplaar op: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl’
Nauwkeuriger berekenen
Over die digital twin gesproken: ‘In de werkvoorbereiding bieden de meeste CAM-programma’s ook mogelijkheden voor machinesimulatie. Die kennen echter de Heidenhain-besturing niet en kunnen daarom de benodigde bewerkingstijd niet nauwkeurig berekenen. Wij vonden daar een verschil van 25 procent tussen de simulatie en de werkelijke bewerkingstijd; met de digital twin van Heidenhain waren we binnen 5 procent nauwkeurig. Nog belangrijker is dat wij weten welke bewegingen de machine echt gaat maken, waardoor er bijna geen botsingen meer mogelijk zijn’, aldus Voit, refererend aan de dynamic collision monitoring die zijn collega Kummetz eerder noemde.
Machine centraal
Na afloop is DHMA-voorzitter Arno Wendrich, eigenaar-directeur van Habets Industrial Components, tevreden over de informatievoorziening door Heidenhain. ‘Ook in onze branche is digitalisering het toverwoord, maar het was vanmiddag leuk dat Heidenhain het dicht bij de werkvloer hield, met heel concrete applicaties.’ Heidenhain-directeur Bazuin toont zich uiteraard blij met deze waardering. ‘Het is mooi dat de DHMA-leden herkennen welke weg wij met de digitalisering zijn ingeslagen. We gaan niet uit van de cloud, maar werken bottom-up en stellen de machine centraal. Zo zorgen we ervoor dat de usp’s van de gebruikers, die ze met hun machines behalen, in stand blijven.’
