Bearbeitungsmaschinen prozesssicher betreiben.

Der Betrieb von Bearbeitungsmaschinen bedeutet prinzipiell das Operieren mit großen Werten und hohem Schadenspotenzial. EVOMECS übernimmt mit seinem durchgängigen Ansatz so viel Konfiguration der Maschine wie möglich, um den Maschinenbediener maximal zu entlasten und mögliche Fehleingaben auszuschließen. Diese Konfiguration bzw. Eingangsvoraussetzungen für den prozesssicheren Betrieb von Bearbeitungsmaschinen, ob im Standalone-Betrieb oder als Zelle, umfassen

Auftragsinformation

Es muss grundsätzlich klar sein, welcher Auftrag zu welcher Zeit an welcher Maschine bearbeitet werden soll. Gerade im Bereich der Einzelteil- oder Kleinserienfertigung ist die Auftragsplanung ein hoch dynamischer Prozess, der in der Regel ständigen Änderungen unterliegt.

Prozessinformation/NC-Programm

Die Information über den Fertigungsprozess der Maschine entsteht im CAM-System und wird über das NC-Programm an die Maschine übertragen. Dabei ist nicht nur der reine maschinenlesbare Code (also das NC-Programm selbst) von Bedeutung, sondern auch darüber hinausgehende Prozessinformation. Zum Beispiel müssen bei bestimmten Werkstücken Passungen deklariert werden, die der Werker an der Maschine nachmessen und ggf. nachbearbeiten muss. 

Werkzeugbedarf

Im Bearbeitungsprogramm werden in der Regel verschiedenste aufeinanderfolgende Werkzeuge benötigt. Diese Werkzeuge müssen mit ausreichend Reststandzeit in der richtigen Anzahl für die Bearbeitung bereitgestellt werden und deren exakte Messdaten an die Maschine übertragen werden.

Werkstück

Das zu bearbeitende Werkstück muss rechtzeitig bereitgestellt und korrekt auf der Maschine montiert werden, entweder direkt oder über bereits vormontierte Spannmittel. Auch hier müssen der Maschine die exakten Versatzdaten übermittelt werden.

In Summe sind also eine Vielzahl von Eingangsvoraussetzungen zu erfüllen sowie Daten und Informationen bereitzustellen, um eine Bearbeitungsmaschine effizient und prozesssicher zu betreiben. Kleine Fehler in der Maschinenkonfiguration (z.B. fehlerhaft eingetragene Messdaten der Werkzeuge) können erhebliche Schäden verursachen. Das bedeutet, dass die Bedienung einer Bearbeitungsmaschine in der Regel ein hohes Maß an Fachwissen, Erfahrung und Sorgfalt benötigt. In Zeiten des sich verstärkenden Fachkräftemangels wird dieser Umstand zu einer nicht zu unterschätzenden Herausforderung für Produktionsbetriebe.

Die digitale Integration aller Eingangsvoraussetzungen ermöglicht hingegen bedeutendes Rationalisierungspotenzial und eine enorme Steigerung der Prozesssicherheit bei gleichzeitiger Minimierung der fachlichen Anforderungen an die Maschinenbediener. Das fachlich hochqualifizierte Personal hingegen kann dort eingesetzt werden, wo der Hebel am größten ist: zu Beginn des Prozesses.

Die Kombination der EVOMECS Komponenten MES und Toolmanagement schafft die nötigen Grundlagen für den Jobmanagement-Betrieb von Bearbeitungsmaschinen oder Zellen.

Auftragsinformation

Die Auftragsinformation sowie der Fertigungsworkflow kann wie oben beschrieben aus dem ERP-System übernommen, aber auch in EVOMECS selbst angelegt und verfeinert werden. Weiterhin werden, wie beschrieben, Arbeitsschritte (“Tasks”) bestimmten Ressourcen oder Ressourcenpools zugewiesen, in diesem Fall Maschinen, bzw. Maschinenpools. Diese maschinellen Arbeitsschritte können mit QM-Merkmalen, Abnahmekriterien oder sonstigen Anhängen angereichert werden. Auch der Freigabestatus der zu bearbeitenden Tasks ist relevant und kann definiert werden. Insbesondere können maschinellen Tasks aber NC-Programme angehängt werden.

Prozessinformation/NC-Programm

Der CAM-Programmierer gibt sein NC-Programm aus und lädt es in EVOMECS hoch, bzw. hängt es dem entsprechenden Task an. Für die Verarbeitung des NC-Programms gibt es verschiedene Ausbaustufen.

1. Ausbaustufe “Automation”
   In der Ausbaustufe “Automation” wird das NC-Programm entgegengenommen und nur die Werkzeuginformation ausgelesen. An der Maschine wird das NC-Programm ansonsten über den entsprechenden Task nur als “Blackbox” auf die Maschine übergeben. Über die ausgelesene Werkzeuginformation kann der Werkzeugbedarf ermittelt, der Beschaffungsprozess angestoßen und die Werkzeugverfügbarkeit an der Maschine überprüft werden.
2. Ausbaustufe “Full”
   In der Ausbaustufe “Full” gibt der CAM-Programmierer das NC-Programm im einfachen Heidenhain-Klartext-Format aus. Beim Hochladen in EVOMECS wird das NC-Programm in ein eigenes maschinenunabhängiges Format umgewandelt und vollständig analysiert. Dies ermöglicht umfangreiche Automatismen sowie eine Vordefinition des Bearbeitungsprozesses durch den CAM-Programmierer, wie z.B. Schwesterwerkzeugverwaltung, Werkzeugdifferenzlisten, automatisiertes Passungshandling oder geplante Eingriffe des Maschinenbedieners.

Werkzeugbedarf

Aus dem NC-Programm ergibt sich der Werkzeugbedarf für ein zu fertigendes Bauteil, da das NC-Programm dem entsprechenden Bearbeitungsschritt im Workflow hinterlegt ist. Dem System ist also bekannt, welche Werkzeuge für welche Aufträge benötigt werden. Durch die lückenlose digitale Erfassung aller physikalisch vorhandenen Werkzeuge in der Fertigung durch EVOMECS, herrscht volle Transparenz über den Werkzeugbestand. Das beinhaltet nicht nur Informationen über den Lagerort der Werkzeuge, sondern auch über deren Zustand, Messdaten und Einsatzzeiten bis hin zur Information, welches Werkzeug bei welchem Bauteil zum Einsatz kam. Steht ein Auftrag also an der Maschine zur Bearbeitung an, wird dem Werker angezeigt, welche Werkzeuge benötigt werden. Über Differenzlisten kann gefiltert werden, welche Werkzeuge noch fehlen, welche in der Maschine sind und benötigt werden und welche in der Maschine sind, aber für die ausgewählten Aufträge nicht benötigt werden und entfernt werden können. Die Übertragung der Werkzeuginfomation an die Maschinensteuerung erfolgt digital über die EVOMECS LinkApp, sodass keine manuellen und fehleranfälligen Eingaben nötig sind. 

Werkstück

Idealerweise wird das zu bearbeitende Werkstück über ein Spannsystem (Palette) auf der Maschine montiert. In diesem Fall wird das Werkstück zunächst durch EVOMECS mit dem Spannsystem, das z.B. über einen QR-Code identifizierbar ist, “verlinkt”. In diesem Zuge werden dem System zudem die entsprechenden Versatzdaten des Werkstücks auf der Palette übermittelt. Die Palette mit dem montierten Werkstück wird wiederum auf der Maschine montiert und mit der Maschine “verlinkt”. Dabei werden die Versatzdaten an die Maschinensteuerung übertragen. Ähnlich wie bei den Werkzeugen werden die bearbeitungsrelevanten Informationen auch hier digital und ohne manuelle und fehleranfällige Eingaben auf die Maschinensteuerung geschrieben. Die Zuweisung und Informationsübermittlung des Werkstücks zur Maschine funktioniert prinzipiell auch ohne Spannmittel.

Die digitale Erfassung aller relevanten Eingangsvoraussetzungen über EVOMECS schafft also die Grundlage für einen reibungslosen und sicheren Bearbeitungsprozess. Fachlich und technisch relevante Entscheidungen wurden bereits im Vorfeld getroffen. Wie bereits erwähnt, kann hochqualifiziertes Personal also dort eingesetzt werden, wo diese Entscheidungen getroffen werden, insbesondere zum Beispiel in der Planung oder der CAM-Programmierung. An der Maschine selbst sind dann keine besonderen Vorkenntnisse über die CNC-Bearbeitung mehr nötig, was zum einen weniger Personaleinsatz, vor allem aber auch den Einsatz von niedrig qualifizierten Personal ermöglicht.

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