Statt einzelne Insellösungen bildet die digitale Prozessarchitektur von  DMG Mori ein Rückgrat über die gesamte Wertschöpfungskette der Fertigung.

SPS, NC, CNC, DNC

Software

Flexible Fertigungssysteme

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Smart Factory

Energieeffizienz

Industrie 4.0 für die spanende Fertigung

Industrie 4.0

Steuerungen / CNC für Werkzeugmaschinen

Automatisierungstechnik

Steuerungen (Hardware und Software)

Fertigungsautomation

Ricchiuti, Martin

Die Architekten der Digitalisierung

ProLeiS liefert einen exakten Überblick über Kapazitäten und Ressourcen und erstellt Auswertungen, um flexibler zu planen und effizienter zu fertigen.

NC-Programm-Simulation

Simulation

CAD- und Branchen-Software

Betriebstechnik / Büro-Organisation

CAM für die Zerspanung

Softwaretools für die Zerspanung

Mit System in den  digitalen Werkzeugbau

In puncto Getriebefertigung zeichnen sich aufgrund der Mobilitätswende Veränderungen ab. Die Erfolgsformel für flexibles Verzahnen lautet Wälzschälen. Sowohl das Auslegen als auch das Ausführen von Wälzschälprozessen benötigt jedoch echte Hochleistungssoftware.

Powersoftware  für das Power-Skiving

Der MES-Spezialist iTAC entwickelt das bisherige Manufacturing Execution System für die  digitalisierte Fabrikwelt weiter und macht es zum MOM (Manufacturing Operations Management).

Software für Prozessmanagement

MES wird zu MOM

Schwerpunktthemen von Makino zur diesjährigen EMO sind die Digitalisierung im Zuge der Einführung von Industrie 4.0 sowie die Anforderungen im Umfeld der Elektromobilität.

Sprachgesteuerte CNC – Digitalisierung – Automatisierung – Elektromobilität

Digitaler Zwilling

Technologien für den Kundensupport

WFL Millturn Technologies ist weltweiter Technologieführer im Bereich der Zerspanungstechnik und das einzige Unternehmen, welches sich auf die Komplettbearbeitung mit einer ganzen Palette von MILLTURN-Maschinen konzentriert.

Bearbeitungszentren

Bohren

Spanende Verfahren

Drehen

Drehfräs-Zentren

Drehmaschinen

Drehzentren

Fräsen

Fräsmaschinen

Horizontale Bearbeitungszentren

Komplettbearbeitung

Komplettbearbeitungsmaschinen

Laser-Bearbeitungsmaschinen

Logistiksysteme Software

Messtechnik

Rapid Manufacturing

Additive Fertigung

Retrofit

Instandhaltung

Schwerzerspanung

Titanlegierungen

NE-Metalle

Metall Werkstoffe

WFL Millturn Technologies GmbH & Co. KG

Emag nutzt die EMO als Fortsetzung seines Technologieforums. Von Maschinen und Fertigungssystemen über Automatisierung bis hin zur Digitalisierung sind alle Aspekte präsent.

Prozesslösungen – Fahrzeugindustrie – Elektromobilität – Digitalisierung – Apps

Fahrzeugbau

Automatisierungskomponenten

Fahrzeugbau-Zulieferer

Automobile Zukunft im Fokus

Fastems präsentiert das MMS-Modul ›WCO‹ zur Einbindung von Einzelmaschinen und manuellen Produktionsaufgaben in einen automatisierten Fertigungsprozess.

Virtual Machining für die spanende Fertigung

Vernetzung / Cloudlösung für die spanende Fertigung

Apps für die Zerspanung

ERP diskrete Fertigung, PPS / APS

ERP-Systeme

Machine Learning / Künstliche Intelligenz für die spanende Fertigung

Prozessautomation

Digitalisierung nicht-automatisierter Prozesse

Der Digital-Pionier BAM GmbH setzt auf eine konsequent digitale, automatisierte Prozesskette inklusive roboterunterstützte Fertigungszellen und Online-Shop.

Lohnfertigung

Dienstleistungen

CAM-Programmierung mit  bis zu 80 Prozent Zeitersparnis

Lohnfertiger Winter Präzisionstechnik in Heitersheim beliefert die unterschiedlichsten Branchen wie den Maschinenbau, die Pharmaindustrie und die Mischtechnik. Eines ist über die Jahre konstant geblieben: das Vertrauen in die Werkzeugmaschinen der Marke Mazak.

Werkzeugmaschinen in der Lohnfertigung

5-Achs-Bearbeitungszentren

Vertikale Bearbeitungszentren

5-Achs-Simultanbearbeitung

Einmal Mazak, immer Mazak

Okuma zeigt auf der EMO Lösungen für Prozessplanung, Vernetzung und Produktionsdatenanalyse. Industrie 4.0-Technologien sind die Basis für umfassende Automatisierung.

Industrie 4.0 – Automatisierung – Digitalisierung – Steuerung

Digital und automatisiert

Hightech-Maschinen mit durchgängiger Konnektivität, das Kundenportal my DMG Mori, kundenorientierte Automationslösungen und additive Fertigung sind die Kernthemen von DMG Mori auf der EMO.

Digitalisierung – additive Fertigung – Automatisierung – Softwaretools – Kundenportal

Verfahren für die additive Fertigung

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

Anlagen für die Additive Fertigung

Digitale Zukunft aktiv gestalten

Mit sechs Maschinen präsentiert sich Hermle auf der EMO, getreu dem Motto ›Smart technologies driving tomorrow‘s production‹! Im Fokus stehen auch die eigenen Automationslösungen.

Werkzeugmaschinen – Automatisierung – Digitalisierung

Alles rund ums Fräsen

Wie Hurco gemeinsam mit den Kunden den Herausforderungen des technologischen Wandels begegnet, darüber sprechen der Geschäftsführer der Hurco GmbH Deutschland, Michael Auer, und der Leiter der Hurco-Anwendungstechnik, Sebastian Herr.

Hurco unterstützt seine Kunden beim technologischen Wandel

Roboter für Werkzeugmaschinen

Handling, Handhabungstechnik

Metallerzeugung und -bearbeitung

»Partnerschaftliche Zusammenarbeit steht für uns an erster Stelle«

Die SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH versorgt Branchen wie die Energietechnik, die Textilindustrie, den Maschinenbau und die Luftfahrt mit kundenspezifische Antriebslösungen. Seit 2015 weisen DMG-Mori-Maschinen mit Celos-Steuerung den Weg in die digitale Zukunft.

Verzahnen

Die Zukunft ist digital

Planvoller Einstieg  in die Automatisierung

Es ist vor allem der Wille etwas zu  verändern, der in der spanabhebenden Fertigung den Weg in eine erfolgreiche  Automatisierung mit höherer Wettbewerbsfähigkeit ebnet.

Wo ein Wille ist, ist auch ein Weg, heißt es. Und es ist vor allem der Wille etwas zu  verändern, der in der spanabhebenden Fertigung den Weg in eine erfolgreiche  Automatisierung mit höherer Wettbewerbsfähigkeit ebnet.

Jeder Fertigungsprozess verfolgt das Ziel, die Produktivität zu steigern. Shop-Floor-Layouts unterliegen daher ständigen Veränderungen und entwickeln sich im Laufe der Zeit. Im Hinblick auf die zukünftige Planung und auch Investitionsentscheidungen ist eine funktionale Anordnungc von Maschinen unerlässlich. Unter den Produktionsphilosophien und -methoden, die sich auf die Produktivität konzentrieren, ist ›Lean‹ eine der weit verbreitesten und bekanntesten.

Innerhalb von ›Lean‹ existiert der Begriff ›Flow‹, oder nennen wir es auch ›Fluss‹, um die verschiedenen Ströme der Wertschöpfungsketten eines Unternehmens zu beschreiben. Im Sinne dieser Ströme existiert in der Metallverarbeitung der Fluss von: Rohmaterialien, Bestand an halbfertigen Teilen im Fertigungsprozess (WIP, work-in-progress), Fertigteilen, Bedienern, Maschinen und Informationen.

 Um den Fluss innerhalb der einzelnen Prozesse zu verbessern, müssen die Barrieren identifiziert werden, die ihn behindern. Die drei Hauptbarrieren in der Metallzerspanung sind Entfernung, Rüstzeiten und Qualität.

<ul><li>Entfernung: Alle Transporte zwischen Bearbeitungsprozessen und Lagern sind nicht wertschöpfend für das Teil selbst.</li><li>Rüstzeiten: Dauert das Umrüsten zwischen den bearbeiteten Chargen sehr lange, besteht die Versuchung, Chargen über das eigentliche Auftragsvolumen zu fertigen, wodurch WIP und Bestände entstehen.</li><li>Qualität: Ist die Ausschussrate hoch, neigen Hersteller dazu, mehr zu produzieren, wodurch wiederum unnötige Bestände entstehen.</li></ul>

Die Liste ließe sich beliebig fortsetzen. Die entscheidende Frage lautet daher: Welche Methoden und Lösungen gibt es, um diese Barrieren zu überwinden?

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Arbeitsabläufe besteht darin, die aktuelle Philosophie in Bezug auf Werkzeugmaschinen kritisch zu hinterfragen. Aufgrund der Fokussierung auf die Zerspanungsleistung und die Auslastung der Werkzeugmaschinen wird zwar viel produziert, sie baut aber gleichzeitig auch Lagerbestände auf, bindet Stellfläche und schafft einen erhöhten Bedarf an Intralogistik. Stattdessen ist die Investition in multifunktionale Bearbeitungszentren (BAZ) ein Schlüssel zur markanten Steigerung der Agilität bei Fräsanwendungen.

Multifunktionale, hochproduktive 4- oder 5-Achs-BAZ sind in der Anschaffung teurer als traditionelle 3-Achs-Maschinen. Dennoch kann eine 4-Achs-Maschine mit der richtigen Automatisierung die gleiche Leistung erbringen wie drei 3-Achs-Maschinen. Um die Investition in eine solche Maschine zu rechtfertigen, muss sie produzieren – möglichst permanent. Damit die Spindeln laufen, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

<ul><li>Erhöhung der Produktionszeit,</li><li>Reduzierung der Rüstzeiten beim Werkstückwechsel,</li><li>Reduzierung der Gesamtwartezeiten</li><li>Reduzierung von Puffern bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Service-Levels.</li></ul>

Um eine hochproduktive Maschine auslasten zu können, empfiehlt sich eine palettenbasierte Automation. Sie schafft die notwendige Flexibilität zwischen den Aufspannungen und ermöglicht eine unbemannte Produktion. Durch die Kombination eines multifunktionalen BAZ mit flexibler Automatisierung lässt sich eine sehr hohe Auslastung der Werkzeugmaschinen erreichen. Existiert überdies eine hohe Teilevielfalt in der Fertigung, muss das Werkzeugmagazin der Maschine entsprechend dimensioniert sein. Nur so lassen sich zeitaufwendige Werkzeugwechsel und damit Produktionsengpässe vermeiden.

Die Ergebnisse: Die Produktionszeit steigt, während die Rüstzeiten hauptzeitparallel erfolgen. Überdies sinken die Wartezeiten für die Bereitstellung der zu bearbeitenden Werkstücke und für die ansonsten erforderliche Pufferung von Teilen, etwa für die Zweiseitenbearbeitung (OP10 und OP20).

Die zentralen Zielsetzungen im Hinblick auf die Automatisierung von Fräsmaschinen mit palettenbasierten Lösungen sind: mehr Spindelstunden, unbemannte Produktion, schnelleres Umrüsten und eine höhere Transparenz über die Produktion.

Angesichts dieser Potenziale stellt sich zudem die Frage nach den zukünftigen Anforderungen an die Produktion. Es ist kein Geheimnis, dass allein die physische Automatisierung nicht alles lösen kann. Vor diesem Hintergrund ist vor allem die Produktionsplanung eine Herausforderung, da sie mit höherer Teilevarianz und kleineren Stückzahlen pro Auftrag immer komplexer wird: Wie kann pünktlich geliefert werden? Wie reagiert man auf plötzliche Änderungen? Wie werden WIP und Bestände vermieden? Wie agiert man proaktiv statt reaktiv?

Angesichts solcher Fragen wird schnell klar, dass sich die Produktion nicht mehr mit Excel-Tabellen organisieren und planen lässt. Stattdessen sollte über eine automatische Produktionsplanung nachgedacht werden, etwa mit einer leistungsstarken Software wie der Manufacturing Management Software (MMS) von Fastems.

Mit der MMS werden die Aufträge entweder aus dem ERP-System übertragen oder manuell eingegeben. Basierend auf den Fälligkeitsterminen und den verfügbaren Produktionsressourcen (NC-Programme, Rohmaterialien, Werkzeuge, Maschinen, Spannvorrichtungen, Bediener) plant die MMS automatisch die Produktion für Monate im Voraus. Bei unerwarteten Ereignissen, etwa einem Maschinenausfall oder einem dringender Auftrag, plant das System automatisch die gesamte Produktion unter Berücksichtigung aller notwendigen Ressourcen und Fälligkeiten neu. Die Software liefert zudem Echtzeitdaten über die aktuell laufende Produktion und erstellt Prognosen über die bevorstehende Fertigstellung von Produktionsaufträgen.

Die Umstellung des aktuellen Status quo auf eine automatisierte Produktion erfordert eine Änderung der Produktionsphilosophie. Oft ist es sinnvoll, bei der Automatisierung schrittweise vorzugehen.

Als erstes sollte die Produktion als ein auf ›Warteschlangen‹ basierender Betrieb betrachtet werden. Typischerweise unterscheidet sich dies nicht besonders von früheren Produktionsphilosophien, wodurch die Automatisierung schnell und mühelos hochgefahren werden kann. Die flexible Automatisierung hat jedoch mehr zu bieten und erfordert weniger Aufwand für den Bediener, wodurch die Effizienz auf ein neues Niveau gehoben wird. Um den Nutzen der Automatisierungstechnik zu maximieren, muss man sich um die Datenverwaltung kümmern und verschiedene Prozesse verändern. Das bedeutet auch, Produktionsdaten in einem Leitrechner zu hinterlegen, um Werkstücke reproduzierbar zu machen. Geschieht dies konsequent und in Kombination mit einer sinnvollen Organisation im Bereich der Automatisierung, wird die automatisierte Produktion von Erfolg gekrönt sein.

Doch welche Lösungen sind am besten dafür geeignet, die Produktivität zu steigern? Palettenpools, Palettentürme und lineare flexible Fertigungssysteme liegen aus Investitionssicht in etwa in der gleichen Kategorie. Ein Vergleich verdeutlich die wesentlichen Unterschiede zwischen den typischen Automatisierungslösungen für Horizontalfräsmaschinen.

Palettenpools sind in Bezug auf die mögliche Anzahl von Paletten begrenzt. In Kombination mit der warteschlangenbasierten Arbeitsverwaltung führt dies zu einer geringeren Flexibilität in Bezug auf die Werkstückbearbeitung und die unbemannte Fertigung.

Mehrstöckige Palettentürme bieten im Vergleich zu Palettenpools eine deutlich höhere Palettenkapazität. Der Nachteil: sie schränken in der Regel den Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine ein und sind für geringere Nutzlasten ausgelegt. Die Arbeitsverwaltung erfolgt, ähnlich wie bei Palettenpools, über Warteschlangen. Die Arbeitsergonomie der pool- und turmbasierten Lösungen sollte ebenfalls berücksichtigt werden.

Lineare Lösungen erlauben durch ergonomische Ladestationen ein weniger aufwendiges Arbeiten. Darüber hinaus bieten flexible Fertigungssysteme eine höhere Palettenkapazität pro Maschine, ermöglichen eine höhere Auslastung der Werkzeugmaschinen von bis zu 85 Prozent und lassen sich mit vergleichsweise geringen Investitionskosten für mehrere Werkzeugmaschinen erweitern.

Fastems Systems GmbH  

https://www.fastems.com

Ausgabenartikel

Bild 1. Der FPC (Flexible Palettencontainer) von Fastems bietet einen einfachen Einstieg in die Automatisierung, da das System skalierbar ist und maximal bis zu drei Werkzeugmaschinen gleichen Typs daran angeschlossen werden können

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Bild 2. Multifunktionale Bearbeitungszentren mit Paletten-Automatisierung erhöhen die  Produktivität in der Fertigung, indem sie Rüst- und Wartezeiten sowie Puffer reduzieren und gleichzeitig eine unbemannte Produktion erlauben

Bild 3. Die MMS ist in der Lage, direkt aus einem ERP-System heraus Produktionsaufträge  automatisch zu planen und zu steuern, ganz im Sinne von Just-in-Time-Lieferung und  maximaler Kapazitätsauslastung

Bild 4. Ein schrittweiser Einstieg in die Automatisierung bringt oftmals langfristig den größten  Nutzen

Bild 5. Vergleich von Palettenpools, mehrstöckigen Palettentürmen und linearen Flexiblen Fertigungssystemen (FFS)

Fastems-Hauptartikel

Martinus Menne ist freier Redakteur aus Drolshagen; <a href="mailto:mm@technikredaktion.de">mm@technikredaktion.de</a>