Lohnfertigung: Kleinserien-Fertigung im Zeitalter von Industrie 4.0

Rubrik: Lohnfertigung

Lohnfertigung Kleinserie

Die Lohnfertigung für die Kleinserie ist schon ein komplexes Thema für sich. Die Digitalisierung und Flexibilität von Wertschöpfungsprozessen sind ein breit aufgestelltes Themengebiet. Was aber ist davon für die CNC-Lohnfertigung im Zeitalter von Industrie 4.0 bestimmend? Wie und wo können wir CNC-Lohnfertiger mit der Digitalisierung beginnen? Wie können wir die Digitalisierung ausbauen und optimieren? Und die alles entscheidende Frage: Wie und wohin verändert sich dadurch die Arbeitsweise vom einfachen Lohnfertiger zum spezialisierten Lohnfertigungsbetrieb?

Industrie 4.0

Die Stoßrichtung ist klar gesetzt: Die Digitalisierung industrieller Prozesse werden zukünftig alle Schritte des Produktlebenszykluses erfassen und steuern. In diesem gesamten Produktlebenszyklus übernehmen CNC-Lohnfertiger in der Regel nur einen Ausschnitt. Produktdesign und -pflege sowie After Sales Service übernehmen in der Regel die Auftraggeber.

Eine Umfassende Produktionsplanung ist in den meisten kleinen und mittelständischen Unternehmen gar nicht möglich und steht deshalb nicht im Fokus. Stattdessen wird über lange Jahre hinweg “auf Sicht” gefertigt. Für CNC-Lohnfertoger stellen sich Digitalisierungsaufgaben vorrangig in der Arbeitsvorbereitung un in der anfolgenden Produktion, also in der Zerspanung und mechanischen Bearbeitung.

Arbeitsvorbereitung und Produktion lassen sich in weitere Prozessabschnitte zerteilen. Diese reichen von der Angebotserstellung bis zur Qualitätssicherung.

Für jede Herausforderung die passende Lösung

Die Digitalisierung unter den Vorzeichen der unternehmensspezifischen Anforderungen zu einer effizienten Lösung zu forcieren, ist nicht von jetzt auf gleich geschehen. Denn die Unterschiede und die Vorteile aus der Vielzahl der angebotenen Digitalisierungspakete zu filtern offenbaren sich oftmals erst im Praxistest.

Die UWF GmbH als digitaler Vorreiter in der Industrialisierung 4.0 möchte hier einige Möglichkeiten aufzeigen.

Die Digitalisierung kann auch schrittweise erfolgen. Wichtig ist immer, das Unternehmen im Auge zu behalten. Daher richten sich Tempo und Abfolge der Digitalisierung nach den Anforderungen und Möglichkeiten des Unternehmens. Wer konkrete Investitionen in die Fertigung plant, sollte die Digitalisierung und deren Effizient von Anfang an gleich mit einplanen.

Durchlaufzeiten der Werkstücke

Durchlaufzeiten und Stückkosten sind vorrangig ausschlaggebend für die konkrete Angebotsbestimmung. Bei der Bemessung der Durchlaufzeit ist die Digitalisierung hilfreich. Mit Hilfe von CNC-Simulationslösungen lassen sich schon heute schnell und zuverlässig die Zeiten ermitteln, die ein Werkstück für die Bearbeitung benötigt.

Eine Belegung der Maschine für die CNC-Programmierung ist nicht mehr nötig

Die grafische Programmierung direkt an der Maschine ist eine Option für einfache Werkstücke.

Um die Produktivität des Maschinenparks zu erhöhen und um die Produktion flexibel zu halten oder für komplexe Werkstücke allerdings wird sich in Zukunft die Offline-Programmierung durchsetzen. Eine effiziente Lösung soll eine durchgängige CAD/CAM-CNC-Prozesskette abbilden. Bei einigen Maschinenherstellern ist diese CAD/CAM-CNC-Prozesskette auch als digitaler Zwilling zur realen Maschine erhältlich.

Transparente Kapazitätsplanung

Die OEE (Overall Equipment Efficiency)-Kennzahlen werden aus der CNC aus gelesen um einen Überblick über die Maschinenleistung und deren Auslastung zu erhalten. Auf diese Weise lassen sich Werkstückzähler, Programmlaufzeiten, aktuelles Werkstückprogramm oder Auslastung der Maschine auf einem Terminal oder mobilen Endgerät abbilden. Der Vorteil liegt klar auf der Hand: Als Produktionsleiter lässt sich sofort entscheiden, welche Kapazitäten für welches zu fertigende Werkstück zu Verfügung steht. Eine Kapazitätsplanung wird transparent und graphisch abbildbar.

Sind bestimmte OEE-Kennzahlen bestimmten Aufträgen bereits zugeordnet. kann der Bediener über eine graphische Bedienoberfläche seine Werkstücke im im Auftragssystem zuordnen. Auf diese Weise lässt sich in Echtzeit bestimmen, in welchem Status sich der Auftrag befindet. Im Störungsfall kann eine Warnmeldung automatisch versendet werden. Dank dieser Transparenz kann auf Maschinenstörungen schnell und bedarfsorientiert gehandelt werden. Auch dringend zu produzierende Werkstücke können gezielt auf eine Maschine mit Kapazitäten verlegt werden.

Belegung des Werkzeugmagazins

Bei der Ressourcenplanung ist die Werkzeugverfügbarkeit ein entscheidender Zeitfaktor. Mit der Installation einer geeigneten Software behält man den Überblick über das jeweilige Werkzeugmagazin und bildet die aktuelle Belegung des Werkzeugmagazins einzelner Maschinen ab. So kann die Durchlaufzeit für Werkstücke verringert werden, da ein unterbrechendes Suchen nach den geeigneten Werkzeugen ausgeschlossen wird. Denn auf diese Weise sieht der Anwender sofort, ob die benötigten Werkzeuge in der Zielmaschine vorhanden sind.

Eine weitere Softwarelösung vergleicht den fertigungsseitigen Gesamtbestand an Werkzeuges mit dem benötigten Werkzeugbedarf für den konkreten Fertigungsauftrag. Anschließend werden die Werkzeug- Bedarfslisten automatisiert an die Werkzeug-Einstellgeräte und die dort ermittelten Geometriedaten wiederum in den Korrekturspeicher der CNCs übertragen. Sollten sich Werkzeugfehlbestände ergeben, werden diese Daten in Echtzeit an Bestellsysteme übertragen.

Einfache Bedienbarkeit durch eine Anpassung des Look and Feel der Steuerung an bereits bekannte Bedienoberflächen

Um die Bedienbarkeit zu vereinfachen wurde die CNC-Bedienoberfläche an die Oberflächen angepasst, die der Bediener aus den privaten Kommunikationsmedien bereits kennt und beherrscht. Der Bediener adaptiert so das Look and Feel aus der Bedieneroberflächen von Smartphones und PC-Oberflächen. Dem Bediener geht auf diese Art die Steuerung “wie von selbst” von der Hand. Einige Softwarelösungen bieten bereits die von Smartphones und Tablets bekannten Wischgesten auch an den Maschinen an.

Qualitätssicherung in der Werkstücktolleranz

Um der Qualitätssicherung zu verbessen, wird die Bauteilgenauigkeit nicht nur gemessen , sondern zuverlässig dokumentiert. Mit der Digitalisierung der Produktion wird ein umfangreiches Messzyklenpaket installiert, welches die Bauteilgeometrie bereits während der Bearbeitung des Werkstückes erfasst. Die so ermittelten Messergebnisse werden im CSV-Format auf einem Zentralserver gespeichert. Von dort aus kann die datentechnische Weiterverarbeitung automatisiert werden.

Ferndiagnosen und Fernwartung verringern Wartungszeiten

Eine weitere Optimierungsmöglichkeit ergibt sich bei der Verringerung der Wartungszeiten. Denn Standzeiten durch Diagnose und Wartung sind bei komplexen Werkzeugmaschinen nicht zu vernachlässigende Faktoren. Die Hersteller der digitalen Maschinen bieten die Möglichkeit, durch Ferndiagnosen und Fernwartung, auf diese Weise den Stillstand durch Wartungsarbeiten zu verringern. Und dies bedeutet wiederum im Gegenzug, dass die Produktionszeiten erhöht werden.

Die diagnostizierte Fehlermeldung an der Maschine, die komplette Bedienoberfläche oder einzelne Bilder einer, in der Maschine integrierten Kamera, können auf den PCs oder im Bedarfsfall auf den mobilen Endgeräten der Hersteller abgebildet werden. der firmeninterne Techniker kann somit die Wartungsarbeiten optimal vorbereiten. Bei der auf diese Art übertragenen Daten darf der Datenschutz natürlich nicht außer Acht gelassen werden. Es ist darauf zu achten, dass die Übertagung der versendeten Daten über das Internet den IT-Sicherheitsbestimmungen des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) erfüllen.

Die richtige Softwarelösung kontrolliert die Maschinenzustände durchgehend, wobei Fehlermeldungen von selbst versendet werden. Schwerwiegende Folgen wie unvorhersehbare Maschinenstillstände oder größere Schäden können im Vorfeld erkannt werden. Die Folgen sind auch hier eine verkürzte Diagnose- und Wartungszeit, denn eine onkrete Wartung wird vorausschauend und ohne unnötigen Maschinenstillstand durchgeführt.