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Werden Messaufgaben in den Fertigungsprozess integriert steigt die Sicherheit und es lassen sich Korrekturen noch in der gleichen Aufspannung vornehmen.
Foto: Tebis
Werden Messaufgaben in den Fertigungsprozess integriert steigt die Sicherheit und es lassen sich Korrekturen noch in der gleichen Aufspannung vornehmen.

CAD + CAM

Mit effizienter Fertigung Erträge steigern

Zu wenig aufbereitete CAD-Daten und fehlende Standardisierung sind typische Zeitfresser. Tebis zeigt, wie eine effiziente Fertigung Erträge steigert. 

In den vergangenen Jahren hat sich in den metallbearbeitenden Betrieben viel getan. Ein junger, leistungsfähiger Maschinenpark, zahlreiche Ansätze zur Automation und der Einsatz neuer Bearbeitungsverfahren helfen dabei, die Unternehmen fit zu machen für den globalen Wettbewerb. Trotzdem bleibt viel Potenzial ungenutzt – weil schon in der Planung oft Daten und Ansätze für eine optimale Auslegung der Prozesse fehlen. Wer Metall zerspant, spürt seit Jahren steigende Anforderungen in nahezu allen Bereichen. Die Materialien werden „schwieriger“ und Geometrien komplexer. Die Lose werden kleiner. Darüber hinaus wird die Terminschiene immer anspruchsvoller, die Aufträge kommen kurzfristiger – und das bei auf breiter Front bröckelnden Margen. Damit wird die wirtschaftliche, wettbewerbsfähige Bearbeitung von Aufträgen immer mehr zur Herausforderung.

Kein Potenzial verschenken und dadurch Erträge steigern 

Inzwischen stoßen viele Unternehmen an ihre Grenzen. Geplant wird noch oft und gern mit Excel-Tabellen, aber die sind steigernder Komplexität schnell nicht mehr gewachsen, sind insbesondere starr und unflexibel bei unvorhergesehenen Ereignissen. Die Konsequenz: Viele Einflussfaktoren bleiben unberücksichtigt. Teilweise sind sie sogar mangels Daten den Verantwortlichen unbekannt. Die Folge: Die Spindelzeiten der Maschinen sind bei weitem nicht so hoch, wie sie sein könnten – im Idealfall nämlich in der Nähe der maximal jährlich verfügbaren 8760 h/Jahr. Davon sind die meisten Unternehmen indes weit entfernt. Die Maschinenstundensätze sind damit oft nicht mehr wettbewerbsfähig. Das liegt auch am großen Anteil der Nebenzeiten auf den Maschinen. Ein Großteil davon geht meist ins Rüsten. Ein weiterer Anteil entfällt auf Klärung fehlender oder falscher Informationen oder auf Wartezeiten, weil wieder einmal das Rohteil oder das Spannmittel nicht verfügbar ist, wichtige Werkzeuge fehlen oder der aktuelle Stand der CAD-Daten nicht freigegeben ist. Oder weil die Programme gar erst an der Steuerung der Maschine nachbearbeitet und „gängig gemacht“ werden müssen. Ursache ist oft eine Arbeitsvorbereitung, die ihre Möglichkeiten aufgrund fehlender Standards und Daten nicht ausschöpfen kann. Programme, die fehlerhaft sind, machen den Maschinenbedienern das Leben unnötig schwer. Oft fehlt auch ein in den allgemeinen Datenfluss im Unternehmen eingebundenes Werkzeugmanagement – die Folge ist Wildwuchs bei der Werkzeugvielfalt. Auch wer die Spannmittelplanung erst an der Maschine vornimmt, verschenkt wertvolles Potenzial. Darüber hinaus ist der Automatisierungsgrad in der Fertigung vieler Unternehmen viel zu gering, und es gibt immer noch Fälle, in denen entsprechende Projekte mangels transparenter Einbeziehung und Beteiligung der Mitarbeiter von der Belegschaft mit Misstrauen und Ängsten beäugt werden. Hier gibt es viele Ansatzpunkte, die eigene Effizienz und damit auch ganz direkt die eigenen Erträge zu verbessern. Es ist wichtig, dass die Unternehmensführung bei allen beschlossenen Maßnahmen eine klare Linie aufzeigt und das Vereinbarte auch konsequent vorlebt und umsetzt. Wer die Abläufe in seinem Unternehmen rationell ausrichten will und so gezielt die Wirtschaftlichkeit erhöhen möchte, beginnt am besten beim Thema Standardisierung. Damit ist nicht immer eine Standardisierung der Produkte gemeint – hierzu gehört auch, sich über standardisierte Abläufe, Standards in der Konstruktion, Programmierung, standardisierte Zerspanungswerkzeuge und vieles mehr Gedanken zu machen. Zugegeben, nicht gerade einfach im laufenden Tagesgeschäft. Zumal die gewohnten Abläufe, Gegebenheiten und Denkmuster oft nahezu unvermeidbar den Blick auf Wesentliches verstellen.   

Erfahrene Berater bringen bei der Standardisierung von Fertigungsabläufen um die Erträg den Blick von außen mit und verringern die Gefahr, etwas Wichtiges zu übersehen.
Beim Einsatz von  Handlingssystemen muss das gesamte Know-how, das vorher der Maschienenbediener in die Zerspanung eingebracht hat, bereits im NC-Programmierprozess in die Bearbeitung einfließen.

Nicht im Alleingang zur effizienten Fertigung

Deshalb ist es vorteilhaft, sich hierfür Hilfe von außen ins Boot zu holen. Ideal ist jemand, der schon reichlich Erfahrung aus vergleichbaren Projekten einbringen kann. Der Blick von außen eröffnet zudem neue Horizonte, und die Gefahr, etwas Wichtiges zu übersehen, ist mit erfahrenen Partnern deutlich geringer als bei einem unternehmensinternen „Alleingang“. So ist es sinnvoll, zu Beginn gemeinsam mit Experten die eigenen Prozesse und Abläufe auf den Prüfstand zu stellen. Dazu gehört auch die Überlegung, welche Aufträge man künftig bearbeiten möchte und welche nicht – etwa, weil sie nur viel Arbeit und kaum Ertrag bringen oder nur mit großem Aufwand durchgeschleust werden können. Auch wenn es ein schmerzhafter Prozess ist – eine tragfähige Kernkompetenz muss sauber definiert werden. Ist dieser wichtige Punkt geklärt, sollten für einen systematischen und damit skalierbaren Ansatz klare Fertigungsstandards definiert werden. Das sollte in sinnvoll entlang der neu definierten Prozesskette ausgerichteten Teams geschehen. Möglichst auch unter Einbeziehung externer Experten – damit hat man die Chance, sich neue Perspektiven zu erschließen und eingeschliffene, aber für einen innovativen Ansatz nicht immer förderliche Denkmuster zu durchbrechen. Dabei ist es nicht nur aus psychologischen Gründen sinnvoll, möglichst alle Betroffenen – zumindest alle, die bereit sind, die Veränderung mitzutragen – aktiv in den Prozess mit einzubeziehen. Es bleibt allerdings nicht aus, dass es ab und zu auch Mitarbeiter gibt, die den Weg einer Neuerung nicht mitgehen. Ziel ist jedoch immer, alle Mitarbeiter abzuholen und entsprechend zu motivieren. Bedenken der Mitarbeiter müssen gehört und ernst genommen werden. Für den Eintrittsfall dieser Risiken muss zudem ein Plan erarbeitet werden. Wichtig bei allem ist ein transparentes, konsequentes und klares Handeln der Führungskräfte. Auch wenn es letztlich auf den ganzheitlichen Ansatz ankommt – meist lassen sich mit einigen wenigen Maßnahmen aus dem Gesamtpaket bereits Quick-wins erzielen, die die Situation schnell spürbar verbessern können. Das können beispielsweise Konstruktionsstandards sein, die die Werkzeugvielfalt spürbar begrenzen. Aber auch die Schnittstellen hinsichtlich des Informationsgehalts müssen konsistent und durchgängig sein – und deutlich weiter in die Details gehen als bisher in den meisten Systemen üblich. Zwischenergebnisse, Features und Abzugskörper sind nur einige Informationen, die hier relevant sind.

Konsequente Umsetzung der Datendurchgängigkeit 

Ein großer Schritt ist die Möglichkeit, softwareseitig wiederkehrende Tätigkeiten systemisch zu automatisieren – mit Hilfe von Templates und spezifischen Konfigurationen. Den größten Schritt indes schafft eine konsequente Umsetzung der Datendurchgängigkeit im Unternehmen, die Mehrfacheingabe immer der gleichen Informationen ins System erübrigt und damit Fehlerquellen eliminiert. Ziel ist die nahtlose Übernahme aller fertigungsrelevanter Informationen aus dem intelligenten Bauteil. Wird schließlich hardwareseitig automatisiert, etwa mit Handlingssystem oder Roboter und den dazu gehörenden automatisierten Spannmitteln, müssen diese Möglichkeiten auch in der Programmierung berücksichtigt und entsprechend umgesetzt werden. Auch hier müssen Prozesse neu gedacht werden – das gesamte Know-how, das früher der Bediener in den Zerspanungsprozess eingebracht hat, muss jetzt bereits beim Programmieren in die Bearbeitung einfließen. Das bewirkt, dass die Bearbeitung nicht mehr von der Anwesenheit des Bedieners abhängt. Hier liegt der Schlüssel zu einer optimalen Auslastung der Maschinenspindeln: Wenn ein Handlingssystem nur noch bereits vorgerüstete Werkstücke im Arbeitsraum platziert und nach der Bearbeitung wieder entnimmt, wird die Laufzeit im Prinzip nur noch vom Werkstückspeicher, den rüstbaren Werkzeugen und der Kapazität der Programmierer begrenzt. Damit lässt sich die reine Laufzeit der Bearbeitungszentren sehr weitgehend optimieren.

Bei den produktiven Maschinenlaufzeiten haben alle Unternehmen Verbesserungsmöglichkeiten. Die Top 10 der Betriebe erreicht nicht einmal die Hälfte der maximal möglichen 8.760 h. Der Branchendurchschnitt ist noch einmal um die Hälfte geringer. 
Im Durchschnitt fallen genauso viel Nebenzeiten an, wie produktive Spindelzeiten erreicht werden. Der größte Aufwand liegt beim Rüsten gefolgt von Aufwänden an den NC-Programmen (Quelle: Benchmarking-Datenbank von Tebis Consulting). 
Bei der Standardisierung müssen alle Prozessschritte zusammenpassen, damit die Fertigung effizient und reibungslos läuft.

Messbarkeit der Daten

Ein wichtiger Schritt ist die Einführung von „Quality Gates“ in der Fertigung. Es ist unerlässlich, dass für ein optimales Ergebnis folgende Bearbeitungsabschnitte auf einem entsprechend guten Ergebnis des vorherigen aufbauen können. So ist es wichtig, dass beispielsweise fertige, optimierte Programme auf die Maschine kommen, die mit Poti-Einstellung „100 %“ ablaufen können. Das kann eine verlässliche NC-Verifikation und Simulation mit extrem hoher Sicherheit bewirken, die noch dazu quasi nebenbei stabilere Prozesse, verlässlichere Termine und auch eine höhere Bauteilqualität bewirken kann. Zusätzliche Sicherheit bringen auch Features wie beispielsweise das Messen auf der Bearbeitungsmaschine. Damit lassen sich nicht nur Korrekturen noch in der gleichen Aufspannung vornehmen. Diese Messungen auf der Maschine ermöglichen auch ein automatisches Optimieren der Prozesse. Und ganz nebenbei kann aus den gemessenen Daten automatisch die umfassende Dokumentation erstellt werden, auf die immer mehr Kunden großen Wert legen.

Mechanische Bearbeitung ist komplex, es greifen viele Teilaspekte ineinander und müssen entsprechend berücksichtigt werden. Je früher man ein derartiges Optimierungsprojekt angeht, desto besser. Und mit kompetenter Hilfe von fachkundigen und erfahrenen Experten sowie dem nötigen Fingerspitzengefühl für die Sorgen, Ängste und Wünsche der eigenen Mitarbeiter ist bei solchen Projekten der Erfolg auf dem Weg zu höheren Erträgen in den meisten Fällen  vorprogrammiert. Wichtig bei jeder Veränderung ist, dass sie messbar ist: Die Verantwortlichen müssen festlegen, welche Messwerte wichtig und auch relevant sind. Es muss sichergestellt sein, dass diese Messwerte unabhängig sind von externen Einflüssen, auf die man keinen oder nur einen geringen Einfluss ausüben kann. Sinnvoll sind beispielsweise Indikatoren wie Fertigungszeiten nach Bauteilklasse oder das Verhältnis von Arbeitsgängen wie Rüsten, Programmieren oder Maschinenbedienung zu den produktiven Spindelstunden.

ak

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Tomek Kawala von Tebis Consulting empfiehlt „externe Experte mit einzubinden, die in der Lage sind, solche Projekte so aufzugleisen, dass sie, auch wenn die unvermeidlichen Hindernisse und Herausforderungen auftauchen, Kurs halten können“. 
Foto: Tebis
Tomek Kawala von Tebis Consulting empfiehlt „externe Experte mit einzubinden, die in der Lage sind, solche Projekte so aufzugleisen, dass sie, auch wenn die unvermeidlichen Hindernisse und Herausforderungen auftauchen, Kurs halten können“. 
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