IPS

Industrie 4.0 Statement

Mit dem «Integrated Production System» als Plattform für die Herausforderungen der Digitalisierung wurde eine entscheidende Weiche gestellt. Die Anwender und Betreiber von Starrag Produktionssystemen und Maschinen werden bei der komplexen Aufgabe zur mehrwertorientierten Nutzung von Daten in einer vernetzten Produktionswelt massgeblich unterstützt. Alleinstellungsmerkmal und Basis für die sichere Produktionsplanung ist die selbst entwickelte Leitrechner-Technologie, dank der die Fertigungssysteme und -linien prozesssicher gesteuert werden.

Industrie 4.0 und das Starrag „Integrated Production System“ (IPS)

Mit ihrem hausintern entwickelten IPS bietet die Starrag einen auf die Kundenbedürfnisse zugeschnittenen Baukasten von Lösungen im Kontext von Industrie 4.0.  

Kunden können gemäss dem Claim „Engineering precisely what you value“ vollständig auf ihre individuellen Bedürfnisse zugeschnittene, vernetzte Fertigungslösungen unter der Nutzung bedürfnisorientierter Module erhalten. Die eindrucksvollen Resultate sind höhere Profitabilität - mehr Sicherheit und mehr Wachstum.

Aber was genau verbirgt sich hinter Industrie 4.0? Von Industrie 1.0 (Mechanisierung), 2.0 (Massenfertigung) und 3.0 (Automatisierung) nun zu Industrie 4.0. Dieser neue Entwicklungsschritt wird die Zukunft der Industrie wie nie zuvor prägen. Letztlich geht es um die integrale Verknüpfung der gesamten Wertschöpfungskette von der ersten Entwicklungsidee bis hin zum abschliessenden Recycling der auf allen Stufen damit verbundenen Dienstleistungen für den Kunden.

Die Starrag hat mit dem eigens entwickelten IPS eine entscheidende Weiche dazu gestellt. Es erlaubt dem Kunden, seine Produktion nach Wunsch schrittweise bis zur maximalen Nutzung aller Möglichkeiten zu automatisieren, die ihm das System bietet. Das beginnt bei Einzelmaschinen mit Zusatzfunktionen und setzt sich über Flexible Fertigungssysteme (FFS) bis hin zu ganzen Fertigungslinien fort. Für jede Ausbaustufe stehen auf die jeweils spezielle Aufgabe angepasste Module zur Verfügung.

Alleinstellungsmerkmal und Basis für die sichere Produktionsplanung ist die selbst entwickelte Leitrechner-Technologie, dank der die Fertigungssysteme und -linien prozesssicher gesteuert werden. Der Leitrechner überwacht sämtliche Prozesse und sorgt so für die digitale Transparenz. Er verwaltet alle Informationen des Produktionssystems zentral und leitet diese bei Bedarf über Standardschnittstellen an übergeordnete Datenverarbeitungssysteme weiter.

In der maximalen Ausbaustufe muss ein Kunde die zu bearbeitenden Teile nur noch in einen Materialspeicher einschleusen. Der Rest geschieht vollautomatisch: vom Beladen und Speichern des Rohmaterials über die verschiedenen Bearbeitungsschritte bis zum Entladen der fertigen Werkstücke.  Das Management sämtlicher Daten und Ressourcen läuft über den Leitrechner, der die Aufträge direkt aus dem ERP-System (Enterprise Resource Planning) des Endkunden erhält.

Durch das Zusammenspiel einzelner Bausteine bieten sich unschätzbare Vorteile. So kann Produktionssicherheit zum Beispiel durch das Überwachen von Maschinenzuständen hergestellt und Instandhaltungs- und Stillstandskosten können enorm reduziert werden. Auch bietet sich die Möglichkeit, Energiebedarf und –verbrauch durchgängig zu überwachen und zu steuern und somit das Energiemanagement zu optimieren. Durch eine bessere Auslastung und Fertigungssteuerung der Anlagen können Unternehmen ihre Profitabilität stark erhöhen oder Wachstum generieren.

Cell Controler

Für die FFS-Lösungen der Starrag spricht, dass der Anwender aus einer Hand ein massgeschneidertes, prozesssicheres und – nicht zuletzt wegen der Zuverlässigkeit – profitables Fertigungssystem erhält.


Als Kernelement dient ein bei Starrag entwickelter Leitrechner (Cell Controller), der alle Prozesse überwacht. Der Leitrechner steuert den gesamten Prozess – bei Bedarf vom automatischen Beladen und Speichern des Rohmaterials bis hin zum Entladen der fertigen Bauteile. Er übernimmt das Management aller Daten und Ressourcen wie Werkzeuge, Paletten, Vorrichtungen etc. Die Aufträge werden vom Leitrechner automatisiert von einem übergeordneten ERP-System angenommen und nach Prozessende dorthin als fertig gemeldet.

Der Leitrechner sorgt für digitale Transparenz in der Fabrik z.B. durch die Visualisierung des Anlagezustands. Denn er verwaltet zentral alle Informationen des FFS, die er bei Bedarf über Standardschnittstellen an übergeordnete EDV-Systeme oder an Kontrollräume und Bildschirmübersichten weiterleitet.

Internet of Things

Starrag arbeitet gemeinsam mit den Keyplayern an Lösungen unter der Nutzung des IOT.


Entwicklung im Bereich der cloudbasierten Datenspeicherung erfordert auch deren Auswertung und bietet zukunftsorientiert grosses Potenzial zur Analyse und Optimierung von Maschinen und Prozessen. Dadurch können noch höhere Verfügbarkeiten ermöglicht und Ausfälle weiter vermieden werden.

Machine Qualification System

Das Machine Qualification System fasst wichtige Bausteine zur Zustandsüberwachung und Diagnose von Maschinen zusammen.


Fingerprint: Starrag hat ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe der Ist-Zustand aller Vorschubantriebe einer Maschine gemessen und dadurch der Abnutzungsgrad bestimmt werden kann.

Wartung: Das Wartungsmodul bietet an einer Starrag Maschine einen kompakten Überblick zum aktuellen Wartungsstatus und zeigt so frühzeitig den Bedarf an Wartungsarbeiten.

Integrierte Sensorik: Bei komplexen und hochproduktiven Werkzeugmaschinen ist die sensorgestützte Überwachung aller Medien (z.B. Kühl- und Schmiermittel, Hydraulik, Maschinentemperierung) eine zentrale Aufgabe.

Efficiency Control

Starrag realisiert in ihren Maschinen Methoden zur effizienten Nutzung von Energie. Diese sind in einem umfassenden Konzept für jede Maschine zusammengefasst.


Die Massnahmen beinhalten z.B. die Minimierung der Reibung durch Verwendung hochwertiger Lagersysteme oder die FEM-optimierte Reduzierung der bewegten Massen. Daneben kommen moderne energiesparende Elektronikkomponenten mit geringer Verlustwärme und damit einhergehend erhöhter Lebensdauer zum Einsatz.

Aber auch Methoden wie die Rückspeisung von Energie ins Netz beim Bremsbetrieb der Motoren oder die dynamische Blindstromkompensation der gesamten Maschine gehören dazu und senken die Betriebskosten. Elektrische und pneumatische Energieverbräuche werden erfasst und unterstützen den Anwender beim unternehmensinternen Energiemanagement.

Neben der Abschaltung der kompletten Maschine am Bearbeitungsende steht als weitere Funktion auch die selbstständige Wiedereinschaltung zum Warmlauf vor Produktionsbeginn zur Verfügung.

Process Quality Control

Das Starrag PQS hilft durch die intelligente Auswertung der integrierten Sensorik, Prozessinstabilitäten zu erkennen und zu vermeiden.


Schäden an der Maschinenspindel müssen wirksam vermieden werden. Zur Unterstützung des Anwenders wurde dazu ein System zur automatischen Erkennung von Ratterschwingungen entwickelt. Dieser sogenannte Chatter Monitor signalisiert dem Bediener mit einfachen Farbsignalen den Prozesszustand und warnt vor dem Überschreiten von Prozessgrenzen.

Die Elektronik erfasst Werkzeugunwucht, das absolute Vibrations-Niveau der Spindel und Prozessinstabilitäten. Das Ganze geschieht im engen Zusammenspiel mit der Überwachungskamera und den Daten aus der CNC.

Human Machine Interface

Das HMI bildet die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine.


Während sich die Bedienung im Consumer-Bereich bei Smartphones und Tablets in der Vergangenheit rasant entwickelt hat, war die Bedienung von Werkzeugmaschinen bisher noch konventionell über Tasten und Befehlseingabe gelöst. Die modernen Möglichkeiten hinsichtlich Ergonomie, Interaktivität und Flexibilität von mobilen Endgeräten in die Produktionswelt zu übertragen, war das ausschlaggebende Ziel der Entwicklung des Starrag HMI.

Über die Adaption modernster Nutzerführung aktueller Smartphone-Programme erhöht sich die Sicherheit des Fertigungsprozesses, da Störungen durch fehlerhafte Bedienung vermieden werden.

Machine Protection System

Durch den Einsatz des Starrag MPS schützen Sie sich und Ihre Maschine vor menschlichen Fehlern.


Sei es beim Einfahren neuer NC-Programme, der Anpassung eines Werkzeugs oder bei der manuellen Maschinenbedienung: Das Starrag MPS schützt zuverlässig vor Kollisionen jeder Art.

Der Collision Guard arbeitet hierbei mit 3D-Modellen der Maschine, des Werkstücks und der Werkzeuge und vergleicht deren Position im Raum in Echtzeit. Detektiert die Steuerung eine drohende Kollision, wird die Gefahr mittels 3D-Visualisierung auf dem HMI (Human Machine Interface) dargestellt und die Maschine fordert den Bediener zur Korrektur auf.

Die verketteten ECOSPEED F bieten erhebliche Produktivätssteigerungen

In der maximalen Ausbaustufe muss ein Kunde die zu bearbeitenden Teile nur noch in einen Materialspeicher einschleusen. Der Rest geschieht vollautomatisch: vom Beladen und Speichern des Rohmaterials über die verschiedenen Bearbeitungsschritte bis zum Entladen der fertigen Werkstücke.  Das Management sämtlicher Daten und Ressourcen läuft über den Leitrechner, der die Aufträge direkt aus dem ERP-System (Enterprise Resource Planning) des Endkunden erhält.

Durch das Zusammenspiel einzelner Bausteine bieten sich unschätzbare Vorteile. So kann Produktionssicherheit zum Beispiel durch das Überwachen von Maschinenzuständen hergestellt und Instandhaltungs- und Stillstandskosten können enorm reduziert werden. Auch bietet sich die Möglichkeit, Energiebedarf und –verbrauch durchgängig zu überwachen und zu steuern und somit das Energiemanagement zu optimieren. Durch eine bessere Auslastung und Fertigungssteuerung der Anlagen können Unternehmen ihre Profitabilität stark erhöhen oder Wachstum generieren. 

Ausserdem stehen auch Aspekte wie Mobilität durch die Bereitstellung von Informationen auf mobilen Endgeräten oder moderne Mensch-Maschine Schnittstellen wie „Smart Operation“ auf der Liste der Bausteine des Starrag IPS. Auch bei Industrie 4.0 spielt der Mensch eine zentrale Rolle. Er ist es nach wie vor, der letztlich die Fertigung steuert und überwacht.

Mit dem «Integrated Production System» als Plattform für die Herausforderungen der Digitalisierung wurde eine entscheidende Weiche gestellt. Die Anwender und Betreiber von Starrag Produktionssystemen und Maschinen werden bei der komplexen Aufgabe zur mehrwertorientierten Nutzung von Daten in einer vernetzten Produktionswelt massgeblich unterstützt. Das Starrag IPS erlaubt dem Kunden, seine Produktion nach Wunsch schrittweise bis zur maximalen Nutzung aller Möglichkeiten zu automatisieren.

Auf verketteten Grossmaschinen lassen sich Blechumformungswerkzeuge in einer Aufspannung komplett bearbeiten. Das Ergebnis: Reduzierung der Bearbeitungszeit um 31%.

IPS, large machines

Flexibles Fertigungssystem für die chinesische Luftfahrtindustrie

Chengdu Aerospace: Industrie 4.0 in Reinkultur

Chengdu / China

Während andere noch von Industrie 4.0 schwärmen, realisiert die Schweizer Starrag bereits im grossen Stil eine digital vernetzte Fertigung im Südwesten von China. Bis zum Sommer 2019 entsteht in der Flugzeugfabrik von Chengdu Aerospace mit sechs ECOSPEED F 2060 eine der weltweit produktivsten und leistungsfähigsten Anlagen zur Komplettbearbeitung von Strukturbauteilen aus Aluminium. In der chinesischen Luftfahrtindustrie stehen hohe Investitionen an. Bis 2025 will die Branche über 1900 neue Flugzeuge für rund 300 Mrd. US-Dollar bauen. Die Branche investiert daher kräftig in neue Produktionstechnik.

Auf Industrie 4.0 setzt hier beispielsweise Chengdu Aerospace Plane Aviation Machinery Equipment Ltd., die ein digital vernetztes, Flexibles Fertigungssystem (FFS) mit Leitrechner bei der Starrag orderte. Ab Januar 2018 bis zum Sommer 2019 entsteht in dem Unternehmen ein FFS mit sechs ECOSPEED F 2060 und insgesamt 20 Paletten, zwei Rüststationen, einem Transportwagen und 17 Speicherplätzen. Die ECOSPEED Bearbeitungszentren zeichnen 120 kWHochleistungsspindeln (30.000 min-1), eine Palettengrösse von 6.000 m x 2.000 m und parallelkinematische Bearbeitungsköpfe Sprint Z3 aus. Durch das einzigartige patentierte kinematische Verfahren übertrifft der Sprint Z3-Kopf die Positionsgeschwindigkeit eines Mehr-Achs-Fräskopfes bei weitem.

Ausser weiteren Standardkomponenten wie Winkelfräs- und Bohrkopf enthält das FFS zwei neue Highlights: Es handelt sich um den Messkopf Sonic-Eye, der den Messaufwand bei der Produktion von dokumentationspflichtigen Strukturbauteilen enorm verringert. Die per Ultraschall gemessenen Daten (Messgenauigkeit: ± 20 μm) überträgt er via Funkantenne drahtlos an die CNC, die den Einsatz des Sonic Eye auch steuert.

CIMT, Chengdu, Ecospeed, closeup

Digital, vernetzt, produktiv

Bis zum Jahr 2019 entsteht in der Flugzeugfabrik von Chengdu Aerospace mit sechs ECOSPEED F 2060 eine der weltweit produktivsten und leistungsfähigsten Industrie 4.0-Anlagen zur Komplettbearbeitung von Strukturbauteilen aus Aluminium.

Ecospeed, IPS
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