Digitalisierung aus Sicht der CNC-Lohnfertigung

Die Digitalisierung und Flexibilisierung von Wertschöpfungsprozessen sind breit gefächerte Themenkomplexe, die bereits Bücher füllen. Was davon aber ist für die CNC-Lohnfertigung relevant? Wo und wie können Fertigungsbetriebe heute mit der Digitalisierung beginnen? Und wie verändert sich dadurch die Arbeit für CNC-Spezialisten?

Industrie 4.0

Industrie 4.0 und die Digitalisierung industrieller Prozesse werden zukünftig alle Schritte des Produktlebenszyklus erfassen - vom Produktdesign über die Herstellung bis hin zum Service und der Wartung eines Produkts. In diesem Produktlebenszyklus übernehmen CNC-Lohnfertiger als Produktionsdienstleister in der Regel jedoch nur einen kleinen Ausschnitt. Produktdesign und Servicedienste liegen meist in der Verantwortung des Auftraggebers. Auch eine umfassende Produktionsplanung steht bei vielen kleinen und mittelständischen Betrieben nicht im Fokus. Stattdessen wird praktisch ständig „auf Sicht" gearbeitet. Für CNC-Lohnfertiger stellen sich Digitalisierungsaufgaben also vorrangig in der Arbeitsvorbereitung und der eigentlichen Produktion bzw. bei der Zerspanung mit Werkzeugmaschinen.

Arbeitsvorbereitung und Produktion lassen sich in weitere Prozessschritte unterteilen, die von der Angebotserstellung bis zur Qualitätssicherung reichen. Anhand der typischen Fragen, die sich CNC-Lohnfertigungsbetrieben zu diesen Prozessschritten stellen, können der Bedarf an Digitalisierungslösungen und das aktuelle Angebot an Lösungen im Umfeld der SINUMERIK CNC aufgezeigt werden.

 

Für jeden die richtige Lösung

Die vielen Angebote zum Thema Digitalisierung mit den unternehmensspezifischen Anforderungen zu verknüpfen und so die richtige Lösung zu finden, ist aus Sicht des Lohnfertigers sicher nicht einfach. Dafür können die hier aufgezeigten Möglichkeiten erste Anregungen geben. Der Vorteil: Die Digitalisierung kann auch schrittweise erfolgen. Tempo und Abfolge sollten sich dabei nach den Anforderungen und Möglichkeiten in den Unternehmen richten. Wer konkrete Investitionen in die Fertigung plant, sollte die Digitalisierung und deren Effizienz von Anfang an gleich mit einplanen.

Wie lange ist das Werkstück auf der Maschine?

Für eine korrekte Angebotserstellung müssen vorrangig die Stückkosten und der Liefertermin bzw. die Durchlaufzeit ermittelt werden. Hierbei ist Digitalisierung hilfreich. Wie viel Zeit ein Werkstück für die Bearbeitung benötigt, lässt sich schon heute schnell, zuverlässig und vor allem ohne Probezerspanung mithilfe von CNC-Simulationslösungen feststellen. Die entsprechenden Informationen an die Arbeitsvorbereitung liefert die steuerungsidentische Offline-Bedien- und Programmiersoftware SinuTrain für PCs. Deren Basis ist ein virtueller SINUMERIK NC-Softwarekern (VNCK), der sich exakt wie die reale SINUMERIK in der Maschine verhält.

Muss ich für die CNC-Programmierung die Maschine belegen?

Für einfachere Einzelwerkstücke ist die grafische Programmierung an der Maschine sicher eine Option. Für komplexere Werkstücke hingegen oder um die Produktivität des Maschinenparks zu erhöhen und die Produktion zu flexibilisieren, werden Betriebe künftig die Offline-Programmierung favorisieren. Hierfür empfehlen sich PC-gestützte Bedien- und Programmiersysteme: "SinuTrain for SINUMERIK Operate", "SINUMERIK 808D on PC", beziehungsweise "Run MyVirtual Machine" für CNCs der Reihe SINUMERIK ONE.

 

Noch effizienter ist eine Lösung mit einer durchgängigen CAD/CAM-CNC-Prozesskette. Hier bietet Siemens mit NX ein perfekt auf SINUMERIK anpassbares CAD/CAM-System, das dank der Nutzung des virtuellen CNC-Kerns ein Maximum an Prozesssicherheit garantiert. Bei einigen Maschinenherstellern ist diese CAD/CAM-CNC-Prozesskette auch mit digitalem Zwilling der realen Maschine erhältlich.

Steht die benötigte Maschine zur Verfügung?

Um sich einen Überblick über die Maschinenleistung und -auslastung zu verschaffen, können die Bediener auf OEE(Overall Equipment Efficiency)-Kennzahlen zugreifen, die aus der CNC ausgelesen werden. Auch lassen sich beispielsweise Werkstückzähler, Programmlaufzeit, aktuelles Werkstückprogramm oder Auslastung der Maschine auf einem PC oder mobilen Datengeräten anzeigen. Anhand dieser Daten können Produktionsleiter die Verfügbarkeit der entsprechenden Maschine beurteilen. Sollen die OEE-Kennzahlen bereits konkreten Aufträgen zugeordnet werden, empfiehlt sich Analyze MyPerformance aus der SINUMERIK Integrate-Softwaresuite. Der Bediener kann damit direkt über die SINUMERIK-Bedienoberfläche seine Werkstücke bestimmten Aufträgen in übergeordneten Auftragssystemen zuordnen. Das gibt ihm die Möglichkeit, während einer Schicht online exakt nachzuvollziehen, in welchem Status sich ein Auftrag gerade befindet. Dank dieser Transparenz - ggf. kombiniert mit automatisch versandten Warnmeldungen - kann er schnell auf Maschinenstörungen reagieren und dringend zu produzierende Teile gezielt an eine andere Maschine verlagern.

Werden für den Auftrag neue Werkzeuge benötigt?

Ein entscheidender Faktor bei der Ressourcenplanung in der CNC-Fertigung ist die Werkzeugverfügbarkeit. Um stets den Überblick zu behalten und zeitraubendes Suchen in der Fertigung zu vermeiden, empfiehlt sich die Installation einer geeigneten Software. Die aktuelle Belegung des Werkzeugmagazins einzelner Maschinen kann zum Beispiel per Manage MyResources /Tools aus der Softwaresuite SINUMERIK Integrate abgefragt werden. So sieht der Anwender, ob die benötigten Werkzeuge in der Zielmaschine vorhanden sind. darüberhinaus ermöglicht das Tool, den Werkzeugbedarf für konkrete Fertigungsaufträge schnell und zuverlässig mit dem fabrikweiten Werkzeugbestand zu vergleichen. Anschließend werden die Werkzeug-Bedarfslisten automatisiert an die Werkzeug-Einstellgeräte und die dort ermittelten Geometriedaten wiederum in den Korrekturspeicher der CNCs übertragen. Bei Werkzeug-Fehlbeständen werden die Daten sofort an übergeordnete Bestellsysteme weitergeleitet.

 

Wie finden sich Bediener an der CNC-Steuerung zurecht?

Beim Umgang mit privaten Kommunikationsmedien befinden sich die Nutzer längst mitten in der digitalen Welt. Damit ihnen die CNC-Bedienung genauso leicht von der Hand geht, ist ein ähnliches Look and Feel an der Steuerung hilfreich. SINUMERIK bietet mit SINUMERIK Operate bzw. Run MyVirtual /Operate eine komfortable Bedienoberfläche, die sich stark an die Bedienphilosophie von PCs anlehnt. Darüber hinaus steht mit smartOperate auch die von Smartphones und Tablets gewohnte Gestenbedienung an der Maschine zur Verfügung.

Entspricht die Werkstücktoleranz den Vorgaben des Auftraggebers?

Für die Qualitätssicherung sollte die Bauteilgenauigkeit künftig nicht nur gemessen, sondern auch zuverlässig protokolliert werden. SINUMERIK CNCs bieten schon heute ein umfangreiches Messzyklenpaket, um die Bauteilgeometrien während des Zerspanungsprozesses zu ermitteln. Diese Prozessmessergebnisse der Maschine können nun zusätzlich im CSV-Format direkt auf einem Server gespeichert und ihre datentechnische Weiterverarbeitung automatisiert werden.

Kann der Hersteller meine Maschine aus der Ferne diagnostizieren?

Diagnose und Wartung sind bei komplexen Industrieprodukten wie Werkzeugmaschinen entscheidende Faktoren.

 

Mit durchgängiger Vernetzung bietet die Fernwartung den Maschinenbetreibern und Herstellern die Möglichkeit, Wartungszeiten zu minimieren und die Produktivität zu erhöhen.

 

Im einfachsten Fall lassen sich Zustandsinformationen und Fehlermeldungen der Maschine webbasiert und weltweit abrufen. Dies leisten standardisierte Applikationen wie Manage MyMachines, die über das IoT-Betriebssystem MindSphere bereitgestellt werden.

 

Aufgebaut auf der Anwendungsplattform von Mendix ermöglicht es MindSphere seinen Nutzern zudem, personalisierte IoT-Anwendungen zu entwickeln und zu integrieren. Damit kann ein Techniker seinen Wartungseinsatz optimal vorbereiten.

 

Ist ein externer Zugriff auf Daten der Maschine respektive der CNC durch Servicemitarbeiter des Maschinenherstellers nötig, stellt sich die Frage nach der Datensicherheit. Die cloudbasierte Applikation Manage MyMachines /Remote ermöglicht eine CNC-Ferndiagnose über das Internet, welche die IT-Sicherheitsbestimmungen erfüllt. Die Cybersicherheit wird durch branchenführende Zertifizierungen, sichere Kommunikationsstandards und aktuelle Best Practices verstärkt - über den gesamten Lebenszyklus des industriellen IoT. So schützen Sie sensible Daten, Anwendungen, Betriebssysteme und Infrastrukturen mit einem mehrschichtigen Sicherheitskonzept. Dies erhöht die Akzeptanz seitens der Fertigungsbetriebe für Remote-Serviceeinsätze erheblich.

 

Aber auch lokal, ohne Cloud-Beteiligung, können Maschinenzustände hochfrequent überwacht und kritische Zustandsveränderungen sichtbar gemacht werden - und zwar mit maschinennah installierten Edge-Geräten, auf denen Edge-Applikationen wie Analyze MyMachine /Condition ihren Dienst tun. Das verkürzt die Diagnosezeit und begrenzt schwerwiegende Folgen wie unvorhergesehene Maschinenstillstände oder größere Schäden auf ein Minimum. Auch Wartungsarbeiten können anhand der so gewonnen Informationen vorausschauend durchgeführt und ohne unnötige Maschinenstillstandzeiten vermieden werden.

 

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