Fertigungsprozessmodell

Was ist ein Fertigungsprozessmodell?

Mit Hilfe von Fertigungsprozessmodellen wird der effektivste Weg zur Herstellung eines Produkts ermittelt, indem diskrete Fertigungsprozesse und -abläufe simuliert werden (z. B. Ermittlung der effektivsten Prozesse und Abläufe zur Herstellung eines Großserienteils im Spritzgussverfahren auf der Grundlage von Kriterien wie Kosten). Unternehmen verwenden digitale Zwillinge (3D-CAD-Modelle), um Fertigungsprozesse zu simulieren und so den für Kosten, Nachhaltigkeit und Herstellbarkeit am besten geeigneten Produktionsprozess zu ermitteln.

Was sind die Vorteile von Fertigungsprozessmodellen?

Der Begriff Industrie 4.0 spiegelt den digitalen Wandel in der Fertigung wider, der die Fähigkeit zur Simulation des gesamten Produktentwicklungsprozesses – vom Entwurf bis zur Produktion – beinhaltet. Fertigungsprozessmodelle sind ein wichtiges Element dieses Digitalisierungsprozesses.

Fertigungsprozessmodelle bewerten die Kosten, das Design for Manufacturing (DFM) und die Nachhaltigkeit. Produktentwicklungsteams können diese Informationen nutzen, um „Was-wäre-wenn-Szenarien“ durchzuführen, um die Auswirkungen einer scheinbar geringfügigen Änderung zu verstehen (z. B. wie würde die Verwendung eines anderen Herstellungsverfahrens den Abfall reduzieren oder die Produktion beschleunigen?). Dazu gehört die Simulation mehrerer Produktdesignoptionen, Rohstoffe (und Lieferanten), Fabrikausrüstungen, Prozesse, Arbeitsabläufe und regionale Unterschiede bei den Herstellungskosten.

Was wird in Fertigungsprozessmodellen simuliert?

Fertigungsprozessmodelle simulieren Hunderte von Fertigungsprozessen und damit verbundene Variablen wie Produktionsvolumen und Maschinentyp. Zu den Fähigkeiten gehören:

Prozessfähigkeit und Routing-Regeln:

• Verfügbare Prozess- und Routing-Auswahl
• Maschinendurchführbarkeit
• Routing-Regeln
• Geometrische Kostentreiber (GCDs) Beziehungsregeln

Einblicke in die Fertigung:

• Berechnung der Prozesszykluszeit
• Materialausnutzung
• Werkzeugkosten
• Werkzeugverschleiß/Lebenserwartung

Wie unterscheiden sich Fertigungskostenmodelle und Fertigungsprozessmodelle?

Unternehmen nutzen Erkenntnisse über Herstellungskosten und -prozesse, um ihre Geschäftsziele zu unterstützen (z. B. sollte ich die Produktion zu etwas höheren Kosten beschleunigen, um die unmittelbare Marktnachfrage zu befriedigen, oder sollte ich eine kostengünstigere, kohlenstoffärmere Option von einem Lieferanten mit einem längeren Produktionsplan wählen, um das Endergebnis zu verbessern).

Ein Fertigungskostenmodell ist eine systematische Berechnung zur Schätzung aller Produktherstellungskosten, einschließlich der Kosten für Material, direkte Arbeit, Produktion und andere Gemeinkosten. Fertigungsprozessmodelle gehen über die reine Kostenanalyse hinaus und ermöglichen die gleichzeitige Optimierung von Produkten im Hinblick auf Nachhaltigkeit und DFM in einer einzigen Plattform.

Wie werden Fertigungsprozessmodelle in der digitalen Fertigung (digitale Transformation in der Fertigung) eingesetzt?

Ein Fertigungsprozessmodell ist eine Art digitaler Zwilling, der für die Simulation und Modellierung der digitalen Fertigung (digitale Fabrik) verwendet wird. Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Darstellung (d. h. eine digitale Version) einer physischen Anlage oder eines Prozesses, die zur Analyse und Optimierung von Produktdesigns, Fertigungsprozessen, Fabrikeffizienz und anderen Vorgängen verwendet wird.

Die Technologie des digitalen Zwillings lässt sich grob in die folgenden drei Kategorien einteilen:

1. Digitale Produktzwillinge sind 3D-CAD-Modelle (virtuelle Nachbildungen) von physischen Produkten, die Komponenten und Baugruppen sowie die Gesamtgröße und -form des Produkts enthalten. Produktentwicklungsteams nutzen die Simulation, um zu sehen, wie sich Designänderungen auf Produktqualität, Nachhaltigkeit, Kosten und Herstellbarkeit auswirken.
2. Digitale Prozess-Twins ermitteln die effektivste Methode zur Produktherstellung, indem sie Fertigungsprozesse und Arbeitspläne simulieren. Unternehmen simulieren Fertigungsprozesse mit Hilfe des digitalen Zwillings, um den für Kosten, Nachhaltigkeit und Herstellbarkeit am besten geeigneten Produktionsprozess/Workflow zu ermitteln.
3. Digitale Fabrikzwillinge sind virtuelle Modelle physischer Fabriken, die genaue fabrikspezifische Produktionskapazitäten und detaillierte Kosten, einschließlich Arbeits-, Strom- und Materialkosten sowie Gemeinkostenzuschläge auf der ganzen Welt, enthalten. Unternehmen nutzen diese intelligenten Fertigungsmöglichkeiten, um ihren CO2-Ausstoß im gesamten Ökosystem ihrer Lieferkette (Scope 3) zu bewerten, indem sie eine virtuelle Darstellung von Zulieferbetrieben und ihren eigenen Produktionsstandorten erstellen.