Metallurgy

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Der Maschinen- und Anlagenbau muss berücksichtigen, dass viele Kundenszenarien der Leitvision Industrie 4.0 nur durch einen herstellerübergreifenden interoperablen Informationsaustausch möglich werden. Dies gilt auch für die Herstellung von Druckgussteilen mittels Druckgießmaschinen und zugehöriger Einrichtungen/Geräte (sog. Druckgießzelle).

Zwar existieren für die Druckgießmaschine (DGM) schon standardisierte Schnittstellen zu periphereren Einrichtungen, wie z.B. DGM – Entnahme­geräte (VDMA 24491), DGM – Formsprüh­einrichtungen (VDMA 24492) und DGM – Metallzuführ­einrichtungen (VDMA 24493), diese erfüllen aber nicht die Anforderungen eines hersteller­übergreifenden interoperablen Informationsaustausches. Hier etabliert sich der offene Schnittstellenstandard "Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA)", der die Mechanismen der Zusammenarbeit im industriellen Umfeld der Druckgussproduktion definieren soll. Hierdurch wird ein herstellerunabhängiger Austausch von Daten mittels Festlegung einheitlicher Schnittstellen gewährleistet, der sowohl den Maschinen- und Anlagenherstellern, als auch den Betreibern der Anlagen, verschiedene Mehrwerte bietet. Weiterhin werden damit Zustandsüberwachung (Condition Monitoring), vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) und die Optimierung der Produktion herstellerunabhängig und im Zellenverbund barrierefrei umsetzbar.

In OPC UA können die Unternehmen sowohl die Geräte- als auch Fähigkeitsbeschreibungen ihrer Produkte in OPC UA abbilden, die in definierten Spezifikationen, den sogenannten OPC UA Companion Specifications (CS), beschrieben werden. Eine OPC UA CS ist ein herstellerübergreifendes Informationsmodell, welches die eigentliche Schnittstelle zwischen Komponenten, Maschinen und Anlagen darstellt. Mit einer OPC UA CS, kann eine Maschine einfacher in einen Anlagenverbund integriert werden, da standardisierte Geräte- und Fähigkeitsinformationen bei allen Herstellern gleichermaßen beschrieben sind. Zudem gelingt eine vereinfachte Anbindung an Softwaresysteme zur Planung und Steuerung der Produktion. Zu den standardisierten Geräte- und Fähigkeitsinformationen zählen die Beschreibung des Herstellernamens, des Gerätetyps und der Prozessdaten wie beispielsweise Temperaturen, Drücke, Achsgeschwindigkeiten oder Zykluszeiten, aber auch betriebsorganisatorische Informationen wie z.B. die aktuelle Losbezeichnung des Fertigungsloses sowie Informationen zur erzielten Produktivität und Qualität.

Initiative des FV VDMA Metallurgy

Im Maschinen- und Anlagenbau werden, neben der Umsetzung und Nutzung der OPC UA Basisfunktionalität, zurzeit schwerpunktmäßig Informationsmodelle erstellt. Diese stellen Anlageninformationen standardisiert zur Verfügung. Diese Informationsmodelle lassen sich zwar von Anbietern individuell gestalten, wobei jedoch eine branchenspezifische Einigung vorzuziehen ist. Basierend auf diesen Überlegungen, hat VDMA Metallurgy, zusammen mit dem europäischen Verband CEMAFON und der OPC Foundation die "OPC UA High Pressure Die Casting Initiative" gestartet und die Hersteller von Druckgießmaschinen und zugehörigen Einrichtungen/Geräten in die Entwicklung von OPC UA Funktionalitäten eingebunden. Im Mittelpunkt der Aktivitäten steht die Druckgießzelle, die, neben der namengebenden Druckgießmaschine, die für die Herstellung von Druckgussteilen notwendigen peripheren Maschinen und Einrichtungen/Geräte abdeckt. Eine Druckgießzelle setzt sich in der Regel zusammen aus z.B.

  • DGM,
  • Druckgießform,
  • Metallzuführeinrichtung (z.B. Warmhalte-/Dosierofen),
  • Formsprüheinrichtungen,
  • Entnahmeeinrichtungen (z.B. Roboter),
  • Entgratpressen,
  • Markiergeräten.

Leistungsumfang

Die OPC UA Druckguss-Spezifikation, die derzeit von der "OPC UA High Pressure Die Casting Initiative" erarbeitet wird, wird sich in mehrere Teile gliedern:

1.) Der erste Teil beinhaltet die Definition einer Druckguss-Produktionszelle und aller Geräte, die in den Geltungsbereich der Companion Specification (Scope CS) fallen.

2.) Der zweite Teil enthält die gemeinsamen Schnittstellen von Druckgießgeräten (Devices CS), die auf die Kommunikation untereinander aber auch zu Geräten und Software außerhalb der Druckgießzelle abzielen. Darüber hinaus werden gemeinsame Datentypen, Datenstrukturen und Funktionen für alle Druckgießgeräte definiert.

3.) Spezifische Standards für Druckgießgeräte werden durch zusätzliche Teile der Begleitspezifikation (Devices CS) abgedeckt, die jeweils ein bestimmtes Gerät beschreiben, z.B. die Druckgießmaschine, das Druckgieß-Ofensystem, das Druckgieß-Dosiergerät oder das Druckgieß-Sprühsystem.

In der nachfolgenden Liste sind alle Geräte aufgeführt, für die in der ersten Arbeitsphase entsprechende CS erarbeitet werden sollen:

  • Druckgießmaschine
  • Druckgießwerkzeug
  • Kolbenschmiersystem für Druckgießmaschinen
  • Druckgießofen
  • Druckgieß-Dosiersystem
  • Metallverteilsystem für Druckgießanlagen
  • Druckgieß-Sprühsystem (Aktuator)
  • Druckgieß-Sprühkopf (Werkzeug)
  • Druckgieß-Schmierstoff-Mischsystem
  • Schmierstoffversorgung für Druckgießanlagen
  • Temperiergerät für den Druckguss
  • Wasserkühlungssystem für den Druckguss
  • Jet-Kühlsystem für den Druckguss
  • Vakuumtank, Pumpen und Sekundärventile für den Druckguss
  • Druckguss Vakuum-Ventil
  • Separiersysteme für Druckgießzellen (z.B. Entgratpresse)
  • Druckguss-Abgratpresse
  • Druckguss Entgratschnittwerkzeug
  • Teilehandhabungsroboter für Druckgießzellen
  • Teilevollständigkeitsprüfung in Druckgießzellen
  • Fördersysteme in Druckgießzellen

Bei Bedarf können zu einem späteren Zeitpunkt zusätzliche Druckgießgeräte in den Geltungsbereich der Begleitspezifikation aufgenommen werden.