E. Zoller: Tool-Data-Management Mit korrekten Werkzeugdaten effizienter fertigen

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Die Lienenbrügger GmbH verkürzt mit einer straffen Werkzeugorganisation, Einstell- und Messgeräten «Venturion» sowie der Werkzeugdatenverwaltung TMS Tool Management Solutions von Zoller Durchlaufzeiten, arbeitet flexibler und prozesssicherer.

Ein sehr umfassendes Spektrum unterschiedlicher Bauteile aus Stahl, Leicht- und Buntmetallen fertigt der Zulieferbetrieb Lidu Maschinen­bau Lienenbrügger GmbH im nordwestdeutschen Dülmen. Frank Schaefer, Dipl.-Ing. und Mitglied der Geschäftsleitung, erklärt: «Von wenigen Millimetern bis zu 1200 mm Durchmesser und etwa 3200 mm Kantenlänge bearbeiten wir in raschem Wechsel Drehteile und kubische Werkstücke für eine Vielzahl an Branchen. Das betrifft Einzelstücke und kleine Serien, mitunter bis zu 500 Bauteile pro Auftragslos.» In früheren Jahren fertigte das Unternehmen vor allem Komponenten für Gleisbaumaschinen. Aktuell übernimmt Lidu zahlreiche Aufträge aus der Branche der Energieerzeuger. Speziell fertigen die Zulieferer in Dülmen grosse Werkstücke für Windenergieanlagen, zum Beispiel für Windkraftgetriebe sowie Wellen für Generatoren und Getriebe. Aber auch für den Bergbau sowie die Gas- und die Ölexploration bearbeiten die Fertigungsspezialisten entsprechende Werkstücke. Durch seine hohe Flexibilität und seine Spezialisierung auf komplexe Bauteile kann sich der Auftragsfertiger in Dülmen immer wieder im Wettbewerb behaupten.

Fertigen in chaotischer Folge

Um dieses grosse Spektrum unterschiedlicher Bauteile ausreichend flexibel fertigen zu können, verfügt das Unternehmen über sieben drei- und fünfachsige Bearbeitungszentren mit grossen Arbeitsräumen sowie über einige Dreh- und Dreh-Fräszentren mit Arbeitsbereichen bis zu 1200 mm in X- und 3200 mm in Z-Richtung. Zur Ausstattung erläutert Benedict Dammann: «Unsere Bearbeitungszentren sind allesamt mit Palettenwechslern ausgestattet. Das sorgt für minimale Nebenzeiten, da wir hauptzeitparallel rüsten. So können wir in chaotischer Folge unterschiedliche Bauteile flexibel und wirtschaftlich fertigen. Zudem haben wir jüngst in eine Maschine investiert, die mit einem Palettenbahnhof mit zwölf Paletten und insgesamt 13 Stationen ausgerüstet ist. Auf ihr können wir nun auch bedienerlos, zum Beispiel über Nacht, in chaotischer Folge unterschiedliche Werkstücke bearbeiten.»

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Vielzahl an Werkzeugen

Diese Vielfalt an Werkstücken und Maschinen erfordert selbstverständlich eine nahezu unüberschaubare Menge unterschiedlicher Bohr-, Aufbohr-, Dreh-, Fräs- und Reibwerkzeuge. Wie Benedict Dammann anmerkt, sind pro Werkstück bis zu 50 Werkzeuge vorzubereiten, zu messen, einzustellen und zu rüsten. Beispielsweise im Werkzeugmagazin des mit Palettenbahnhof automatisierten BAZ befinden sich bis zu 120 unterschiedliche Werkzeuge. Um diese Vielzahl an Werkzeugen zuverlässig und genau einzustellen und zu messen, hatte Lidu bereits vor über zehn Jahren in ein Einstell- und Messgerät der Reihe «Venturion» von Zoller investiert. Auf ihm werden überwiegend rotationssymmetrische Werkzeuge wie Bohrer und Fräser für die Bearbeitungszentren gemessen und eingestellt. Das Einstell- und Messgerät bewährte sich innerhalb kurzer Zeit. «Da auf den Geräten auch Drehwerkzeuge jeglicher Ausführung ebenso einfach und komfortabel gemessen und eingestellt werden können, haben wir uns bereits im Jahr 2015 für ein zweites Einstell- und Messgerät ‹Venturion 600› von Zoller entschieden», sagt Benedict Dammann. So können auch exotische Werkzeuge, wie lang auskragende Winkelköpfe für angetriebene Werkzeuge, problemlos eingestellt und gemessen werden. Die Vorteile hebt Benedict Dammann hervor: «Das Bedienkonzept mit Touchscreen und Piktogrammen erfüllt exakt unsere Anforderungen. Das System führt schnell und intuitiv durch den Ablauf beim Messen und Einstellen der Werkzeuge.»

Vereinfachte, verkürzte Abläufe

Zudem vereinfachen und verkürzen die Einstell- und Messgeräte die gesamten Abläufe beim Vorbereiten und Bereitstellen von Werkzeugen. «Einmal erfasste Werkzeuge werden per Tastendruck auf wenige μm genau vermessen und eingestellt. Das Mess- und Einstellgerät ‹Venturion› ordnet anhand der Bezeichnung und der Werkzeugnummer die jeweils zu messenden Geometrien zu, vermisst automatisch und erstellt einen Datensatz», erklärt Thomas Lorrek, der bei Lidu für die IT zuständig ist. Für einen Fertigungsauftrag werden in der Werkzeugvorbereitung komplette Werkzeugsätze und das Einrichteblatt erstellt. Auf zugeordneten Werkzeugwagen stehen die vermessenen Werkzeuge zum Einsatz an der Maschine bereit.

Daten direkt zur Maschine

Die Daten für jedes Werkzeug gelangen per Datenübertragung zu den CNC-Steuerungen an den Maschinen. Somit entfällt das umständliche Kennzeichnen der Werkzeuge mit Etiketten, vor allem auch das manuelle Eingeben der Werkzeugdaten anhand von Begleitpapieren. Dazu sagt Benedict Dammann: «Die digitale Datenübertragung gewährleistet den exakten Datentransfer an die Maschine. Wir vermeiden so Verzögerungen aufgrund fehlender Daten und Fehlbearbeitungen durch eventuelle Eingabefehler.» Darüber hinaus beschleunigt die direkte Datenübertragung die internen Abläufe. So werden beispielsweise die Datensätze für 50 Werkzeuge – dies entspricht dem Durchschnittswert beim Bearbeiten komplexer Werkstücke – innerhalb weniger Minuten vom Einstell- und Messgerät an die CNC-Steuerung gesandt. Wie Benedict Dammann ergänzt, ist diese digitale Verbindung zwischen Einstell- und Messgeräten sowie CNC-Steuerungen auch der erste wesentliche Schritt hin zu einer papierlosen Produktion.

Äusserst prozesssicher

Die Spezialisten bei Lidu hatten bereits vor einigen Jahren die Vorteile einer weitreichenden Digitalisierung erkannt. Dazu sagt Thomas Lorrek: «Da es seinerzeit nach unserer Einschätzung keine geeignete Standardsoftware speziell für flexible Lohnfertiger gab, haben wir ein für unsere Forderungen und Bedingungen optimiertes ERP-System selbst entwickelt und verwirklicht». Um die Digitalisierung in der Fertigung voranzutreiben, hat das Unternehmen inzwischen auch eine Werkzeugdatenverwaltung installiert.

Überzeugende Datenverwaltung

«Bei der Auswahl eines passenden Softwaresystems haben uns die Merkmale und die Vorteile der Software TMS Tool Management Solutions von Zoller rundum überzeugt», sagen Thomas Lorrek und Benedict Dammann. Wie sie weiter berichten, sollte die Software möglichst durchgängig sein, zu den bereits vorhandenen Einstell- und Messgeräten passen, einfach und komfortabel zu bedienen sowie ausbaufähig sein. «Mit der Werkzeugdatenverwaltung TMS Tool Management Solutions haben wir die exakt auf unsere Forderungen zugeschnittene Software gefunden. Besonders günstig ist, dass alle betroffenen Bereiche in der Produktion mit der gleichen Bedienoberfläche arbeiten. Das betrifft die AV mit der CAM-Programmierung, die Werkzeugvorbereitung, das Werkzeuglager sowie die Einrichter und Bediener an den Bearbeitungszentren. Das war einer der entscheidenden Gründe, sich für die Software TMS zu entscheiden», berichtet Thomas Lorrek. Um weitere Vorteile der Software TMS an allen Arbeitsplätzen flexibel nutzbar zu machen, hat Lidu frei bewegliche Tablets mit Datenverbindung über WLAN installiert.

Datenbank sorgt für Durchgängigkeit

Als einen weiteren Vorteil der Werkzeugdatenverwaltung von Zoller führt Thomas Lorrek an, dass man die Werkzeugdaten auf dem Server in einer dedizierten Datenbank speichern kann. Das trägt dazu bei, dass alle Beteiligten beim Auftragsfertiger in Dülmen auf die gleichen und stets aktuellen Daten zugreifen können. «Sind die Werkzeugdaten einmal gespeichert und fortlaufend gepflegt, erhöht das deutlich die Prozesssicherheit. Alle Fachkräfte, die im Unternehmen Werkzeugdaten nutzen, greifen auf stets genaue Daten zu, dank der Datenbank sogar parallel. Beispielsweise nutzen die CAM-Programmierer die Werkzeugdaten für die NC-Programmierung, die Arbeitsvorbereiter am Einstell- und Messgerät zum Montieren und Einstellen der Werkzeuge sowie die Lageristen zum Ein- und Auslagern von Komplettwerkzeugen und Komponenten ins zentrale Lager», erläutert Thomas Lorrek. Um mit externer Software und Steuerungen Daten austauschen zu können, wurden zusammen mit Softwarespezialisten eigens Schnittstellen programmiert.

Webservice erweitert mit selbst entwickelter Software

Weitere wichtige Entscheidungskriterien für die Software TMS sind der integrierte Webservice und die API. Letztere ermöglicht, unabhängig von der Softwareoberfläche alle Informationen der Werkzeugdatenbank abzurufen und zu editieren. Das eröffnet laut Thomas Lorrek enorm viele Möglichkeiten: «Wir haben darauf basierend eine zusätzliche eigene App für MES entwickelt, die auf den mobilen Tablets an allen Maschinen zur Verfügung steht.» Diese zeigt zum Beispiel Werkzeuglisten und Werkzeuge eines Einrichteblatts, die für ein Bauteil beziehungsweise ein NC-Programm in das Werkzeugmagazin einzubringen sind. Dabei berücksichtigt sie auch die Werkzeugposition im Magazin in Verbindung mit der Werkzeugnummer im NC-Programm. «Mit der Nutzung des Webservice und unseren umfangreichen Erweiterungen kennen wir jederzeit die aktuelle Position jedes einzelnen Werkzeugs und jeder Komponente im gesamten Werkzeugkreislauf», hebt Thomas Lorrek hervor. Über weitere Schnittstellen werden auch das automatische Werkzeuglager bedient sowie Gesamtbestände, Mindestmengen und Aufträge zum (Nach-)Bestellen von Komponenten und Werkzeugen an das ERP-System übertragen.

Umfassende Transparenz bei Werkzeugen

Wie Benedict Dammann berichtet, sorgt die Werkzeugdatenverwaltung TMS für eine umfassende Transparenz. Insbesondere werden redundant vorhandene Komponenten und Werkzeuge erkannt. Dadurch hat Lidu innerhalb kürzester Zeit seinen Werkzeugbestand optimiert. «Wir kennen nicht nur die jeweilige Position im internen Werkzeugkreislauf, sondern sind stets darüber informiert, welche Werkzeuge sich beispielsweise beim Nachschleifen befinden. Zudem können wir verschlissene, nachgeschliffene und unbenutzte, kürzlich beschaffte Werkzeuge unterscheiden. Das ermöglicht eine kurzfristige, flexible und exakte Planung des Werkzeugeinsatzes und der anstehenden Fertigungsaufträge», führt Benedict Dammann aus. Als weiteren Vorteil sehen die Fertigungstechniker in Dülmen den Aufbau von Komplettwerkzeugen aus stets gleichen Komponenten, zum Beispiel Verlängerungen. «Damit erhöhen wir auch die Prozesssicherheit. Speziell bei Wiederholaufträgen gewährleisten wir, dass die gefertigten Bauteile immer mit gleichen Werkzeugen und somit mit gleicher Präzision gefertigt werden», hebt Benedict Dammann hervor. Die Daten neuer Werkzeuge können die CAM-Programmierer anhand standardisierter Datenformate und mit Hilfe von 3D-Grafiken in die Software übernehmen.

Effizienter und wirtschaftlicher

Durch den weitgehend optimierten Bestand und Umlauf an Werkzeugen im Werkzeugkreislauf arbeitet der Auftragsfertiger in Dülmen inzwischen deutlich effizienter. Dazu sagt Thomas Lorrek: «Unser Fachpersonal behält stets den Überblick über alle Werkzeuge. Somit entfällt langwieriges Suchen nach Komponenten und Werkzeugen.» Als weiteren Vorteil hat Benedict Dammann erkannt, dass er die Werkzeugvorbereitung deutlich optimieren kann. «Einmal in die Magazine der Bearbeitungs- und Drehzentren eingebrachte Werkzeuge können häufig dort verbleiben, da sie für folgende Fertigungsaufträge erneut benötigt werden. Das wird durch den Webservice von Zoller ermöglicht. Innerhalb unserer App für MES werden automatisch Differenzlisten generiert. Diese Transparenz minimiert den Aufwand beim Rüsten und Umrüsten der Bearbeitungs- und Drehzentren sowie beim Bereitstellen von Werkzeugen.»

Bewährtes Softwaresystem ausbauen

Frank Schaefer, Benedict Dammann und Thomas Lorrek sind sich einig, dass der Auftragsfertiger Lidu in Dülmen durch den Einsatz der Einstell- und Messgeräte sowie speziell der Werkzeugdatenverwaltung TMS Tool Management Solutions wesentlich profitabler, flexibler und prozesssicherer fertigt. «Eine erfolgreiche Integration des Softwaremoduls Vorrichtungen, um zentral Komponenten und Komplettvorrichtungen zum Aufspannen der zu fertigenden Bauteile zu verwalten, bestärkt uns darin. Wir verwirklichen nunmehr auch im Bereich Vorrichtungen die gleichen Vorteile wie bei den Werkzeugen», sagt dazu Benedict Dammann. Der Bestand an Vorrichtungen ist jederzeit transparent ersichtlich und Redundanzen werden vermieden. Die Prozesssicherheit wird durch das Zurückgreifen auf stets gleiche Komponenten deutlich erhöht. Für jede Spannvorrichtung werden Fotos von der Aufspannsituation in der Datenverwaltung angelegt, gespeichert und zur weiteren Auftragsplanung für Wiederholaufträge bereitgestellt.

Gemeinsam in die Zukunft

«Um von ähnlichen Vorteilen zu profitieren, beabsichtigen wir auch die Mess- und Prüfmittel mit dem Softwaresystem TMS Tool Management Solutions zu verwalten», berichtet Benedict Dammann. Diese Digitalisierung trägt entscheidend dazu bei, deutlich flexibler und wirtschaftlicher zu produzieren und zusätzlich die Prozesssicherheit zu verbessern. Frank Schaefer fasst zusammen: «Diese Vorteile zu nutzen, ist ein wesentliches Kriterium, um auch in Zukunft in Deutschland zu fertigen und international wettbewerbsfähig zu sein. Das Unternehmen Zoller ist auch im Hinblick auf unsere weiteren Pläne eindeutig der richtige Partner.» (kmu) SMM

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