In meinem letzten Blogbeitrag ging es um die wichtigsten Herausforderungen in der heutigen Metallzerspanungsindustrie. Ich empfehle Ihnen, diesen Beitrag zuerst zu lesen, wenn Sie es nicht bereits getan haben. Basierend auf unserer jahrzehntelangen Erfahrung in der Automatisierung und Prozessoptimierung folgen nun einige Vorschläge für Automatisierungslösungen, mit denen die fünf beschriebenen Herausforderungen gelöst werden können.
Automatisierungslösung für die Herausforderung Nr. 1: Kürzere Produktlebenszyklen und zunehmende Produktindividualisierung
Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, muss das Unternehmen in der Lage sein 1.) eine große Bandbreite an verschiedenen Teilevarianten herzustellen und 2.) ständig neue Varianten in den Prozess einzubringen, ohne den normalen Produktionsablauf zu stören. Die erste Anforderung hat viel mit der im Fertigungsprozess verwendeten Hardware zu tun: Sie sollte so flexibel wie möglich und fähig sein, verschiedene Arten von Teilen zu bearbeiten, ohne dass zu viele Spezialmaschinen eingesetzt werden müssen. Gute Beispiele für flexible Hardware beinhalten die Möglichkeit der fünfachsigen Bearbeitung und das universelle Nullpunktspannkonzept. Hier kann die benötigte Spannvorrichtung aus Standardkomponenten zusammengestellt werden, ohne dass kundenspezifische Aufbauten und Vorrichtungen hergestellt werden müssen, die auf die Bearbeitungspalette oder den Maschinentisch gespannt werden. Dies trägt dazu bei, die Spannvorrichtungskosten niedrig zu halten und im Regelfall die Durchlaufzeiten durch eine schnellere Vorrichtungserstellung zu verkürzen. Darüber hinaus muss das Unternehmen über eine solide Grundlage für die Verwaltung aller Teiledaten und Fertigungsunterlagen verfügen. Denn mit zunehmender Anzahl der verschiedenen Teilevarianten wird es für das Werkspersonal immer schwieriger sich zu merken, welche Teileeinrichtung, welches NC-Programm und welches Werkzeug bei welchem Teil verwendet werden soll.
Bei der zweiten Anforderung geht es darum, wie schnell und effizient neue Teilevarianten in den Produktionsprozess eingeführt werden können. Um gute Ergebnisse zu erzielen, muss der Bediener so viel wie möglich außerhalb der Maschine vorbereiten, um die Maschine für Rüstarbeiten so selten wie möglich anhalten zu müssen. Die in der Branche heute am häufigsten verwendeten Offline-Tools bestehen aus verschiedenen CAM- und Bearbeitungssimulationsprogrammen, aber es gibt auch andere Werkzeuge. So ermöglichen beispielsweise virtuelle Produktionssysteme ein noch umfassenderes Offline-Testen verschiedener Produktionsszenarien, bevor diese in den realen Prozess eingeführt werden. Mit Fastems Virtual FMS ist es möglich zu simulieren, wie der Fertigungsauftrag mit den aktuellen Ressourcen durch das Produktionssystem fließen würde. Diese Art der Offline-Simulation ist besonders nützlich beim Hochfahren eines völlig neuen Produktionssystems und kann die Anlaufzeit erheblich verkürzen.
Automatisierungslösung für die Herausforderungen Nr. 2 und Nr. 3: Kurze Lieferzeiten und Planungshorizonte kombiniert mit dem Druck, Lagerbestände zu reduzieren
Für den zweiten Teil meines Blogbeitrags habe ich mich entschieden, die zweite und dritte Fertigungsherausforderung aufgrund ihrer miteinander verbundenen Eigenschaften zusammenzufassen. Kürzere Lieferzeiten und Planungshorizonte lassen sich eigentlich recht einfach mit größeren Beständen lösen – aber das ist immer risikoreich und in Bezug auf laufende Arbeiten und Kapitaleffizienz nur suboptimal. Die sinnvollere Alternative besteht darin, die Fähigkeit des Herstellungsprozesses zur Anpassung und Reaktion auf Veränderungen zu verbessern. Mit anderen Worten, Änderungen der Kundenanforderungen sollten sofort in den Werksbetrieb übernommen werden.
Traditionell sind Produktionsplanung und -ausführung zwei getrennte Prozesse innerhalb des Unternehmens: Der Produktionsplaner erstellt den Produktionsplan auf der Grundlage der erhaltenen Produktionsaufträge und deren Liefertermine. Danach wird der Produktionsplan den Arbeitern im Werk mitgeteilt, damit diese wissen, was sie als nächstes tun müssen. Dieses System würde ausreichen, wenn der Auftragsbestand statisch wäre und alle Änderungen rechtzeitig kommuniziert würden. Leider ist dies in der Regel nicht der Fall, und die Produktionspläne müssen aufgrund sich ändernder Liefertermine und neuer Aufträge ständig angepasst werden. Und trotz des zusätzlichen Aufwands für die Produktionsplanung lässt es sich nicht vermeiden, dass die Produktionspläne immer etwas veraltet sind. Eine bessere Lösung hierfür ist der Einsatz einer intelligenten Produktionsplanungs- und Ausführungssoftware. Diese nimmt auf der Grundlage freigegebener Produktionsaufträge automatisch die Berechnung optimierter Produktionspläne vor und aktualisiert die Arbeitswarteschlangen der Bediener entsprechend. Dies rationalisiert den Planungsprozess und verkürzt die Durchlaufzeiten. Fastems MMS berücksichtigt auch die erforderlichen Produktionsressourcen wie Werkzeuge und Rohstoffe und informiert die Bediener, wenn Ressourcen bereits fehlen oder demnächst fehlen werden. Dies verringert wiederum die Menge an zusätzlichem Ärger und Abfall in den Fertigungshallen.
Automatisierungslösung für die Herausforderung Nr. 4: Arbeitskräftemangel
Der Arbeitskräftemangel macht es den Herstellern unmöglich, ihre Produktion zu erweitern. Die Hersteller finden weder neue Arbeitskräfte, um ihre Produktion zu erweitern noch können sie altersbedingt ausscheidende Bediener oder Manager adäquat ersetzen.
Dieses Problem hat zwei Dimensionen: 1.) Wie kann man die Effizienz der Mitarbeiter steigern und 2.) Wo findet man die richtigen Leute?
Erstens: Automatisierung kann eine sehr einfache Lösung für das Problem des Arbeitskräftemangels bieten, indem sie die unbemannte Produktion ermöglicht und dafür sorgt, dass beispielsweise eine dritte Schicht autonom betrieben wird. In Kombination mit einer intelligenten Produktionsplanungs- und Ausführungssoftware trägt die Automatisierung auch dazu bei, die Produktivität der heutigen Mitarbeiter zu steigern, indem sie Werkzeuge, NC-Programme, Spannvorrichtungen und Materialien effizient verwaltet und so wertvolle Zeit für die Bediener spart. Im Ergebnis stehen eine höhere Produktivität und oft ein zusätzlicher Bonus in Form von erhöhter Arbeitszufriedenheit.
Zweitens: Die Automatisierung verändert auch die Art der Arbeit rund um die Fertigungsprozesse. Die Arbeit wird weniger gefährlich und ergonomischer, da die Ladestationen gute Arbeitspositionen und Reichweiten bieten. Die Arbeit wird auch einen zunehmend digitalisierten Mensch-Maschine-Ansatz beinhalten, was von der heranwachsenden Generation häufig bevorzugt wird. Aus Bedienern werden Co-Worker und Manager des automatisierten Fertigungsprozesses. Das sind Jobbezeichnungen, die sich auch gut an Millennials verkaufen lassen!
Automatisierungslösung für die Herausforderung Nr. 5: Implementierung einer datengesteuerten Fertigung
Es gibt einen großen Hype um das Internet der Dinge und die Digitalisierung, aber wie können diese ungewöhnlichen und abstrakten Konzepte in der Produktion einen konkreten und greifbaren Wert schaffen? Diese Frage kann in fünf Schritten angegangen werden:
- Identifizieren Sie Ziele, die Sie mit der Datenerfassung verfolgen. Dies hilft bei der Eingrenzung der benötigten Daten. Ziele können z.B. eine Steigerung der Produktion durch Beseitigung von Engpässen oder eine Senkung der Nacharbeitskosten sein.
- Anschließend müssen mit Hilfe von Sensoren und Ereignisverfolgung die erforderlichen Daten erzeugt werden, z.B. im Zusammenhang mit der Ausführung bestimmter NC-Programme oder der stündlichen Maschinenauslastung.
- Danach müssen die gesammelten Daten in Informationen umgewandelt werden. Dies erfordert ein System, das in der Lage ist, verschiedene Arten von Daten zu kombinieren und in einem Dashboard zu visualisieren.
- Die visualisierten Daten beschreiben die vielfältigen Beziehungen zwischen den verschiedenen Teilen der Fertigungskette, die ohne eine solche Darstellung nur schwer zu erkennen wären. Verwenden Sie diese visualisierten Daten im Rahmen Ihrer Arbeit, um sich bei der täglichen Entscheidungsfindung unterstützen zu lassen.
- Beheben Sie Probleme anhand der Daten!
Ein praktisches Beispiel für eine zielgerichtete Datenerfassung ist die Verfolgung des OEE-Wertes (Overall Equipment Effectiveness, Gesamtanlageneffektivität). Die OEE liefert ein umfassendes Bild über die Betriebshistorie einer Anlage. Dabei werden Verfügbarkeits-, Leistungs- und Qualitätsfaktoren des Betriebsprofils der Anlage berücksichtigt und zu einem konkreten Indikator zusammengefasst. Die OEE bietet mehr Transparenz im Vergleich zur reinen Nutzungsverfolgung, die beispielsweise nichts darüber aussagt, ob der Vorschub der Werkzeugmaschine auf 100 % eingestellt ist oder ob einige der gefertigten Teile der Anlage die gestellten Qualitätsanforderungen erfüllt haben. Das MMS-Dashboard von Fastems beinhaltet unter anderem die OEE-Berechnung für alle mit MMS verbundenen Werkzeugmaschinen. Weitere Informationen zum MMS Dashboard finden Sie hier.
Gibt es also einen Ausweg?
Bisher habe ich eine Reihe von Maßnahmen vorgestellt, die ergriffen werden können, um die Top 5 der Herausforderungen in der heutigen Fertigung zu bewältigen. Auf die eine oder andere Weise wurden viele dieser Lösungen mit der Nutzung einer intelligenten Produktionsplanungs- & Ausführungssoftware und Automationshardware verbunden, um die täglichen Fertigungsprozesse agiler, produktiver und datengetriebener zu gestalten. Sicherlich gibt es neben uns noch andere Akteure, aber angesichts unserer jahrzehntelangen Erfahrung mit tausenden Kunden können wir mit Sicherheit sagen, dass die Fastems Manufacturing Management Software (MMS) DIE Antwort auf Ihre Herausforderungen ist. Aber letztendlich liegt es an Ihnen zu entscheiden. Wenn es uns gelungen ist, Ihre Aufmerksamkeit zu wecken, machen Sie sich ein eigenes Bild!
Teil 1 dieser Blog-Serie – Die Herausforderungen