Die Abnehmer erwarten individuelle Produkte in kürzester Lieferzeit zu konkurrenzfähigen Preisen. Auch der Werkzeug- und Formenbauer steht damit vor der Herausforderung, mehr Durchlauf und Durchsatz in der gleichen Zeit bei weniger Personal zu erzeugen und damit höhere Termintreue zu erreichen, kann deshalb die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens sichern. Zeitgemäße Werkstattautomatisierung bedeutet längst mehr, als nur Roboter neben die Maschinen zu stellen. Moderne Bearbeitungszentren, Handlingsysteme und Werkstattsoftware müssen intelligent verbunden werden, um Produktivitätsvorteile entlang der gesamten Prozesskette zu realisieren.

Potenziale heben

Am Beispiel eines mit Hilfe des Unternehmens Zimmer&Kreim, automatisierten Betriebs in Südwestdeutschland erläutert Geschäftsführer Wolfgang Emert, welche Potenziale sich mit der richtigen Strategie heben lassen. Die monatliche Pro-Kopf-Leistung der 175 Mitarbeiter stieg von 160 auf 260 Monatsstunden, der Umsatz hat sich bei gleicher Mitarbeiterzahl in vier Jahren mehr als verdreifacht.

Der Maschinenstundensatz sank im gleichen Zeitraum von 55 bis 57 Euro auf weniger als 30 Euro, wobei der Lohnkostenanteil beim Fräsen und Erodieren jeweils unter einem Euro liegt. „Wir machen aber vor allem Spezialteile und Reparaturen, da lohnt sich Automatisierung doch nicht“ – mit solchen Vorurteilen im Werkzeug- und Formenbau will Emert aufräumen. Gerade bei Instandsetzungen zahlt es sich aus, wenn Fräsprogramme oder Elektrodengeometrien in den Datenbanken hinterlegt und sich ohne Zeitverlust wiederholgenau abrufen lassen. Die Brauchen-wir-nicht-Haltung kann schnell zur kostspieligen Fehleinschätzung werden: Gerade der Kleinbetrieb, in dem der Chef mit an der Maschine steht, muss seine Abläufe verbessern, wenn er merkt, dass er zu teuer wird.

Automation sieht Emert deshalb als ganzheitlichen Prozess, bei dem es zunächst darum geht, Reibungsverluste zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten auszuschalten und einen geschlossenen Prozessablauf herzustellen. Effizienz und Effektivität im Betrieb steigen durch transparente Abläufe und Datendurchgängigkeit vom CAD/CAM-System bis zur Endabnahme, durch Verkürzung der Durchlaufzeiten und höhere Prozesssicherheit sowie durch Qualitätssteigerung mit automatischen Kontrollen und automatischer Fehlervermeidung.

„Wir können das‚ tägliche Chaos‘ im Werkzeug- und Formenbau nicht abschaffen, aber wir können es organisieren“, meint Emert.
„Schon mit dem Übergang zu externer Voreinstellung und hauptzeitparallelem Rüsten lässt sich praktisch in jedem Betrieb die Produktivität steigern“, bekräftigt Holger Vogt, technischer Geschäftsführer im Hause Zimmer&Kreim. Schließlich entstehen die größten Zeitverluste, wenn Teile bei jedem Bearbeitungswechsel neu erfasst und eingestellt werden müssen. Für kleine und mittelständische Betriebe steckt in der Automatisierung über Prozessoptimierung daher zunächst das Hauptpotenzial.

„Ein Betrieb, der seine Abläufe automatisieren will, muss zunächst das erforderliche Organisationsumfeld schaffen“, betont Holger Vogt. Datendurchgängigkeit und ein einheitliches Nullpunktspannsystem sind dafür wichtige Voraussetzungen. Prozesse werden dann offen und transparent, wenn alle Stationen die gleichen Teilenamen und Nullpunkte benutzen. Ist die Grundlage für einheitliche Datenhandhabung hergestellt, können Schritt für Schritt weitere Schnittstellen geschlossen und Fräs-, Drahtschneide- und Senkerodiermaschinen lassen sich mit einem flexiblen Handlingsystem wie dem Chameleon zu einer Fertigungszelle verbinden.

Die Werkstatt im Fokus

„Vollautomatischer Durchlauf ist vor allem bei bekannten und beherrschten Aufgaben auch im Werkzeug- und Formenbau möglich“, sagt Holger Vogt. Bei Routinebearbeitungen – nach seiner Einschätzung etwa 60 Prozent der anfallenden Tätigkeiten – kann man rascher und weiter automatisieren als bei unvorhergesehenen Aufgaben. Wichtig ist für Holger Vogt und sein Team, immer die konkreten Verhältnisse in der Werkstatt im Fokus zu behalten und den Weg in machbaren Etappen zu gehen, die auf die Situation des einzelnen Betriebes zugeschnitten sind. Konkret heißt das: Alle im Betrieb eingesetzten Bearbeitungstechnologien und die Schnittstellen zwischen einzelnen Stationen werden auf ihre Optimierungspotenziale abgeklopft und der Automatisierungsgrad zuerst dort erhöht, wo die Engpässe am größten sind.

Prozessverantwortung über das gesamte System

Flexible Handlingsysteme und anpassungsfähige Werkstattsoftware wie Alphamoduli sind daher ein Schlüssel zum Automatisierungserfolg. Auf der Einsteigerebene ermöglicht diese modulare Softwarelösung durch externe Voreinstellung von Senk- und Draht-erodiermaschinen oder Fräsmaschinen und den erforderlichen Datenimport aus CAD/CAM-Systemen bereits mit geringem Aufwand die Hebung beträchtlicher Produktivitätsreserven.

Je nachdem, wie sich der Betrieb weiterentwickelt, lässt sich der Automatisierungsgrad durch Hinzunahme weiterer Module schrittweise erhöhen. Das geschieht entweder innerhalb einer Bearbeitungstechnologie oder technologieübergreifend, beispielsweise durch Prozessorganisation mit Jobmanagement oder die Einbeziehung von Handlingsystemen. Auf dem höchsten Level bietet die Software schließlich Lösungen für die Integration von technologieübergreifender Prozessautomatisierung, Ablaufplanung in der Werkstatt, Transparenz und Controlling. Die Softwareprogramme auf dieser Ebene lassen sich individuell entsprechend den vorhandenen Maschinen und Anlagen erstellen.

Mehr als 150 Chameleon-Zellen und über 400 Softwarelösungen haben Emert und sein Team schon einge-richtet. Die Automatisierungslösungen laufen keineswegs nur mit Hardware aus dem eigenen Haus. Dass in einer Werkstatt Maschinen unterschiedlicher Hersteller stehen, ist schließlich der Normalfall. Unabhängig davon, ob Maschinen oder Roboter anderer Hersteller beteiligt sind, übernehmen die Brensbacher die Systemverantwortung für die dem Kunden empfohlenen
Prozesse.

Ein weiteres schlagkräftiges Argument für mehr Automatisierung im Werkzeug- und Formenbau: Wer mit Losgröße eins arbeitet, darf erst recht keine Fehler machen und keinen Ausschuss produzieren. Das unterstützt die Prozesssoftware mit zahlreichen Sicherheits-Checks. Ein Feature prüft beispielsweise, ob ein zu fräsendes Werkstück eine Mindesthöhe hat. Vergisst der Bediener, diese einzugeben, startet das Bearbeitungsprogramm nicht, und teurer Spindelbruch wird vermieden. Emert sagt: „Das kann viel Geld sparen und erhöht den Wert der Software-Investition immens.“

Messen und Reinigen im Prozess

Ein weiteres Hindernis für vollständig geschlossene Prozessketten sind notwendige Reinigungszyklen, wie an der Schnittstelle zwischen dem Elektrodenfräsen und der senkerosiven Bearbeitung. Mit der Entwicklung automatisierter Reinigungsmodule hat das Unternehmen, nicht zuletzt dank enger Kooperation mit Einrichtungen der angewandten Forschung, Neuland betreten.

Steigende Nachfrage sieht Emert auch nach Lösungen für das Messen im Prozess. Heute ist es möglich, ein nach Bearbeitung an die Messmaschine übergebenes Werkstück automatisch und ohne Unterbrechung der Prozesskette auf seine Qualität zu prüfen. Das geschieht über eine neutrale Schnittstelle nach einem aus dem CAD mit festen Referenzpunkten und Toleranzen generierten Messprogramm. „Die Betriebe profitieren davon, dass kostenträchtige Fehler gar nicht erst geschehen und die Qualität durch sichere Prozessabläufe wesentlich gesteigert wird“, resümiert Emert. „Auch das gehört zum ‚Return on Investment‘ und trägt dazu bei, dass Automatisierung sich gerade im Werkzeug- und Formenbau auszahlt.“

 

Kosteneffizienz

Ganzheitlicher Prozess

Automation im Werkzeug- und Formenbau sollte als ganzheitlicher Prozess verstanden werden, bei dem es zunächst darum geht, Reibungsverluste zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten auszuschalten und einen geschlossenen Prozessablauf herzustellen. Effizienz und Effektivität im Betrieb steigen durch transparente Abläufe und Datendurchgängigkeit vom CAD/CAM-System bis zur Endabnahme, durch Verkürzung der Durchlaufzeiten und höhere Prozesssicherheit sowie durch Qualitätssteigerung mit automatischen Kontrollen und automatischer Fehlervermeidung.

 


„Betriebe profitieren davon, dass kostenträchtige Fehler gar nicht erst geschehen.“

Wolfgang Emert, Geschäftsführer Zimmer & Kreim

 

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Begüm Suner-Nacken