Nähmaschinen und Anlagen
Neue Wege der Produktentstehung
Ganz gleich ob Hosentaschen, Hemdenmanschetten oder Gürtelschlaufen: In der maschinellen Textilfertigung gibt es Spezialisten für jeden Arbeitsschritt. Im Rahmen eines Transferprojektes hat der Anbieter Dürkopp Adler seinen Entwicklungsprozess jetzt im Sinne des Systems Engineering neu strukturiert und optimiert.
Bild: Dürkopp Adler AGIndustrie 4.0 für den Mittelstand
Im Cluster it's OWL entwickeln über 200 Unternehmen und Forschungseinrichtungen in 47 Projekten gemeinsam Lösungen für intelligente Produkte und Produktionssysteme. In 170 Transferprojekten konnten kleine und mittlere Unternehmen neue Technik und Technologien nutzen, um konkrete Herausforderungen zu lösen und erste Schritte zur intelligenten Produktion zu gehen. Beispiele sind Assistenzsysteme, intelligente Regelungsverfahren oder disziplinübergreifende Produktentwicklung.
Dürkopp, Adler, Anker, Phönix: Diese vier Markennamen stehen für einen Zweig des Maschinenbaus, der aus naheliegendem Grund in Bielefeld stark vertreten war und ist. Im 19. Jahrhundert war Ostwestfalen ein Zentrum der Textilproduktion mit zahlreichen Spinnereien, Leinewebereien und weiterverarbeitenden Textilherstellern. Die Hersteller von (Industrie-) Nähmaschinen fanden deshalb einen starken regionalen Markt vor. 1880 gab es allein in Bielefeld 19 Unternehmen, die Nähmaschinen herstellten. Zwei davon, Dürkopp und Adler, sind heute noch aktiv. Nachdem sie mehr als 100 Jahre lang Wettbewerber waren, wurden sie 1990 fusioniert.
Bild: Dürkopp Adler AGSpezialanlagen für die automatisierte Hosenfertigung
Zu den Segmenten des weltweit tätigen Unternehmens gehört die Entwicklung und Fertigung von Nähanlagen zur automatisierten Fertigung von Hosenteilen. Eine Baureihe - um nur Beispiele zu nennen - näht Hosentaschen, eine andere Reißverschlüsse. Und eine dritte, die auch unter dem Markennamen Beisler vertrieben wird, erzeugt und versäubert die Längsnähte von Hosen. Die Leistungen der Anlagen werden pro 480 Min., d.h. pro Schicht, angegeben und liegen zumeist im deutlich vierstelligen Bereich. Die eigentliche Nähmaschine steht zwar jeweils im Zentrum der Anlage auf einem Arbeitstisch, sie ist aber mit Fördereinrichtungen und Sensorik ausgestattet, die eine halbautomatische Arbeitsmethode ermöglichen. Der Bediener legt die zu vernähenden Teile an einer vorgegebenen Position aufeinander und startet den Nähvorgang. Der Transport entlang dem Nähkopf sowie das Greifen und Ablegen der vernähten Hosenteile erfolgt dann automatisch und mit hoher Geschwindigkeit.
Bild: Dürkopp Adler AGDigitalisierung und zunehmende Komplexität
Der gedruckte Katalog von Dürkopp Adler im Bereich Kleidung umfasst 160 Seiten und mehr als 100 Maschinentypen. Im Geschäftsfeld Industrie (für schwerere Stoffe, wie sie z.B. für Autositze benötigt werden) ist das Produktspektrum ähnlich groß. Dabei werden die Anlagen immer komplexer, und mit ihnen der Aufwand für die Entwicklung. Software und Sensorik haben einen zunehmenden Anteil an der Leistungsfähigkeit, die Vernetzbarkeit ist ein wichtiges Thema, Stichvarianten lassen sich frei programmieren und neben der Kernaufgabe des Nähens sind andere Prozesse wie Zuführen, Fördern, Greifen und Ablagen zu steuern und zu koordinieren.
Bild: Dürkopp Adler AGEntwicklungsprozess für komplexere Anlagen
Die steigende Vernetzung und der zunehmende Elektronik- und Softwareanteil erfordern neue Ansätze in der Produktentwicklung. Hier bietet sich die Vorgehensweise des Systems Engineering an. Mit diesem Begriff bezeichnet man - vereinfacht gesagt - eine gewerke- und disziplinübergreifende Konstruktion von Maschinen und Anlagen und somit eine Abkehr von der schrittweisen Abfolge durch die einzelnen Gewerke Mechanik, Elektrotechnik und Programmierung. Ziel einer Konstruktion nach dem Prinzip des Systems Engineering ist die mechatronische und ganzheitliche Systembeschreibung einer Maschine. Im Idealfall bedeutet diese Vorgehensweise: Produktmanagement und Konstruktion legen die Anforderungen an die Maschine fest. Dazu gehören Kundenwünsche, geforderte Leistungsdaten, Umgebungsbedingungen und Normen. Dann werden in einem Konfigurator gewerkeübergreifende Funktionsmodule und Systemelemente ausgewählt, die zu kompletten kundenspezifischen Maschinen und Anlagen verknüpft werden können. Das verlangt jedoch die Abkehr von der traditionellen Methode, ein Gewerk nach dem anderen zu konstruieren und die Konstruktionsdaten von der Mechanik über die Elektrotechnik bis zur SPS-Programmierung sozusagen durchzureichen und zu bearbeiten.
Bild: Dürkopp Adler AGProjektziel: Maßgeschneiderter Prozess
Diesen Weg will Dürkopp Adler gehen. Allerdings gibt es beim Systems Engineering eine fast unüberschaubare Vielzahl von Vorgehensweisen, Methoden und Werkzeugen. Deshalb entwickelte das Unternehmen gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM in einem it´s OWL-Transferprojekt einen bedarfsgerechten, quasi maßgeschneiderten Systems-Engineering-Prozess in der neuen Entwicklungsumgebung Catia V6. Als Modellfall wurde ein aktuelles Projekt ausgewählt: die Weiterentwicklung der bereits beschriebenen Nähanlage für die automatisierte Fertigung von Hosenteilen. Das Fraunhofer-Institut hat über Jahre viel Know-how im Themenfeld des Systems Engineering aufgebaut und zahlreiche Projekte begleitet. Außerdem konnten die Projektbeteiligten auf Wissen und Erfahrung zurückgreifen, das in einem it´s-OWL-Querschnittsprojekt zum Thema Systems Engineering gesammelt wurde. Umgekehrt fließen die praktischen Erfahrungen, die das IEM und Dürkopp Adler in der Projektarbeit gemacht haben, in das Querschnittsprojekt ein.
In drei Schritten zum Ziel
Im ersten Teilschritt wurde der Status Quo der Entwicklung bei Dürkopp Adler aufgenommen und Verbesserungspotenzial identifiziert. Auf dieser Basis erarbeiteten die Projektbeteiligten im zweiten Schritt geeignete Ansätze zur Verbesserung der Entwicklungssystematik und adaptierten sie auf die Rahmenbedingungen des Texilmaschinenbauers. Im dritten Schritt schließlich wurden die Mitarbeiter in der Anwendung der neuen Software und des neuen Prozesses geschult, und sie erprobten den Prozess an einem durchgängigen Anwendungsbeispiel. In der praktischen Anwendung identifizierte Verbesserungen wurden in die Gestaltung bzw. Konzeptionierung des Entwicklungsprozesses zurückgeführt. Das Fazit des Modellprojekts lautet: Der neue Prozess eignet sich gut, um die Entwicklung von komplexen Industrienähmaschinen und automatisierten Nähanlagen abzubilden und schon während der ersten Schritte der Konzeption alle Anforderungen zu berücksichtigen. Zudem entsteht ein Modulsystem von (gewerkeübergreifenden) Funktionsmodulen, auf das die Konstrukteure bei jedem neuen Projekt zurückgreifen können. Und auch Folgeschritte werden deutlich einfacher, denn parallel zur Konstruktion entstehen schon Dokumente wie Arbeitsinstruktionen und Wartungspläne.
Ganz gleich ob Hosentaschen, Hemdenmanschetten oder Gürtelschlaufen: In der maschinellen Textilfertigung gibt es Spezialisten für jeden Arbeitsschritt. Im Rahmen eines Transferprojektes hat der Anbieter Dürkopp Adler seinen Entwicklungsprozess jetzt im Sinne des Systems Engineering neu strukturiert und optimiert.
Bild: Dürkopp Adler AGIndustrie 4.0 für den Mittelstand
Im Cluster it's OWL entwickeln über 200 Unternehmen und Forschungseinrichtungen in 47 Projekten gemeinsam Lösungen für intelligente Produkte und Produktionssysteme. In 170 Transferprojekten konnten kleine und mittlere Unternehmen neue Technik und Technologien nutzen, um konkrete Herausforderungen zu lösen und erste Schritte zur intelligenten Produktion zu gehen. Beispiele sind Assistenzsysteme, intelligente Regelungsverfahren oder disziplinübergreifende Produktentwicklung.
Dürkopp, Adler, Anker, Phönix: Diese vier Markennamen stehen für einen Zweig des Maschinenbaus, der aus naheliegendem Grund in Bielefeld stark vertreten war und ist. Im 19. Jahrhundert war Ostwestfalen ein Zentrum der Textilproduktion mit zahlreichen Spinnereien, Leinewebereien und weiterverarbeitenden Textilherstellern. Die Hersteller von (Industrie-) Nähmaschinen fanden deshalb einen starken regionalen Markt vor. 1880 gab es allein in Bielefeld 19 Unternehmen, die Nähmaschinen herstellten. Zwei davon, Dürkopp und Adler, sind heute noch aktiv. Nachdem sie mehr als 100 Jahre lang Wettbewerber waren, wurden sie 1990 fusioniert.
Bild: Dürkopp Adler AGSpezialanlagen für die automatisierte Hosenfertigung
Zu den Segmenten des weltweit tätigen Unternehmens gehört die Entwicklung und Fertigung von Nähanlagen zur automatisierten Fertigung von Hosenteilen. Eine Baureihe - um nur Beispiele zu nennen - näht Hosentaschen, eine andere Reißverschlüsse. Und eine dritte, die auch unter dem Markennamen Beisler vertrieben wird, erzeugt und versäubert die Längsnähte von Hosen. Die Leistungen der Anlagen werden pro 480 Min., d.h. pro Schicht, angegeben und liegen zumeist im deutlich vierstelligen Bereich. Die eigentliche Nähmaschine steht zwar jeweils im Zentrum der Anlage auf einem Arbeitstisch, sie ist aber mit Fördereinrichtungen und Sensorik ausgestattet, die eine halbautomatische Arbeitsmethode ermöglichen. Der Bediener legt die zu vernähenden Teile an einer vorgegebenen Position aufeinander und startet den Nähvorgang. Der Transport entlang dem Nähkopf sowie das Greifen und Ablegen der vernähten Hosenteile erfolgt dann automatisch und mit hoher Geschwindigkeit.
Bild: Dürkopp Adler AGDigitalisierung und zunehmende Komplexität
Der gedruckte Katalog von Dürkopp Adler im Bereich Kleidung umfasst 160 Seiten und mehr als 100 Maschinentypen. Im Geschäftsfeld Industrie (für schwerere Stoffe, wie sie z.B. für Autositze benötigt werden) ist das Produktspektrum ähnlich groß. Dabei werden die Anlagen immer komplexer, und mit ihnen der Aufwand für die Entwicklung. Software und Sensorik haben einen zunehmenden Anteil an der Leistungsfähigkeit, die Vernetzbarkeit ist ein wichtiges Thema, Stichvarianten lassen sich frei programmieren und neben der Kernaufgabe des Nähens sind andere Prozesse wie Zuführen, Fördern, Greifen und Ablagen zu steuern und zu koordinieren.
Bild: Dürkopp Adler AGEntwicklungsprozess für komplexere Anlagen
Die steigende Vernetzung und der zunehmende Elektronik- und Softwareanteil erfordern neue Ansätze in der Produktentwicklung. Hier bietet sich die Vorgehensweise des Systems Engineering an. Mit diesem Begriff bezeichnet man - vereinfacht gesagt - eine gewerke- und disziplinübergreifende Konstruktion von Maschinen und Anlagen und somit eine Abkehr von der schrittweisen Abfolge durch die einzelnen Gewerke Mechanik, Elektrotechnik und Programmierung. Ziel einer Konstruktion nach dem Prinzip des Systems Engineering ist die mechatronische und ganzheitliche Systembeschreibung einer Maschine. Im Idealfall bedeutet diese Vorgehensweise: Produktmanagement und Konstruktion legen die Anforderungen an die Maschine fest. Dazu gehören Kundenwünsche, geforderte Leistungsdaten, Umgebungsbedingungen und Normen. Dann werden in einem Konfigurator gewerkeübergreifende Funktionsmodule und Systemelemente ausgewählt, die zu kompletten kundenspezifischen Maschinen und Anlagen verknüpft werden können. Das verlangt jedoch die Abkehr von der traditionellen Methode, ein Gewerk nach dem anderen zu konstruieren und die Konstruktionsdaten von der Mechanik über die Elektrotechnik bis zur SPS-Programmierung sozusagen durchzureichen und zu bearbeiten.
Bild: Dürkopp Adler AGProjektziel: Maßgeschneiderter Prozess
Diesen Weg will Dürkopp Adler gehen. Allerdings gibt es beim Systems Engineering eine fast unüberschaubare Vielzahl von Vorgehensweisen, Methoden und Werkzeugen. Deshalb entwickelte das Unternehmen gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM in einem it´s OWL-Transferprojekt einen bedarfsgerechten, quasi maßgeschneiderten Systems-Engineering-Prozess in der neuen Entwicklungsumgebung Catia V6. Als Modellfall wurde ein aktuelles Projekt ausgewählt: die Weiterentwicklung der bereits beschriebenen Nähanlage für die automatisierte Fertigung von Hosenteilen. Das Fraunhofer-Institut hat über Jahre viel Know-how im Themenfeld des Systems Engineering aufgebaut und zahlreiche Projekte begleitet. Außerdem konnten die Projektbeteiligten auf Wissen und Erfahrung zurückgreifen, das in einem it´s-OWL-Querschnittsprojekt zum Thema Systems Engineering gesammelt wurde. Umgekehrt fließen die praktischen Erfahrungen, die das IEM und Dürkopp Adler in der Projektarbeit gemacht haben, in das Querschnittsprojekt ein.
In drei Schritten zum Ziel
Im ersten Teilschritt wurde der Status Quo der Entwicklung bei Dürkopp Adler aufgenommen und Verbesserungspotenzial identifiziert. Auf dieser Basis erarbeiteten die Projektbeteiligten im zweiten Schritt geeignete Ansätze zur Verbesserung der Entwicklungssystematik und adaptierten sie auf die Rahmenbedingungen des Texilmaschinenbauers. Im dritten Schritt schließlich wurden die Mitarbeiter in der Anwendung der neuen Software und des neuen Prozesses geschult, und sie erprobten den Prozess an einem durchgängigen Anwendungsbeispiel. In der praktischen Anwendung identifizierte Verbesserungen wurden in die Gestaltung bzw. Konzeptionierung des Entwicklungsprozesses zurückgeführt. Das Fazit des Modellprojekts lautet: Der neue Prozess eignet sich gut, um die Entwicklung von komplexen Industrienähmaschinen und automatisierten Nähanlagen abzubilden und schon während der ersten Schritte der Konzeption alle Anforderungen zu berücksichtigen. Zudem entsteht ein Modulsystem von (gewerkeübergreifenden) Funktionsmodulen, auf das die Konstrukteure bei jedem neuen Projekt zurückgreifen können. Und auch Folgeschritte werden deutlich einfacher, denn parallel zur Konstruktion entstehen schon Dokumente wie Arbeitsinstruktionen und Wartungspläne.
it´s OWL Clustermanagement GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 9 2017 - 07.09.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
