Laserschnitt: smart factory profitabel Mit smart factory deutlich flexibler produzieren

Autor / Redakteur: Konrad Mücke / Konrad Mücke

Für Patrick Gerber, Inhaber und Geschäftsführer beim Lohnfertiger Laserschnitt AG in Uetendorf, gibt es keine Alternative zur smart factory. Durchgängig digital organisiert bewältigt er problemlos eine Vielzahl kurzfristiger Aufträge und behält dabei stets alle Prozesse unter Kontrolle.

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Automatisch genau: Das Winkelmesssystem ACB an der Gesenkbiegepresse gewährleistet, dass alle Bauteile unabhängig von Werkstoffeigenschaften ohne Probebiegungen exakt auf die zeichnungsgerechten Winkel gebogen werden.
Automatisch genau: Das Winkelmesssystem ACB an der Gesenkbiegepresse gewährleistet, dass alle Bauteile unabhängig von Werkstoffeigenschaften ohne Probebiegungen exakt auf die zeichnungsgerechten Winkel gebogen werden.
(Bild: SMM / Konrad Mücke)

Beim ersten Blick auf das Unternehmen Laserschnitt AG in Uetendorf bei Thun erkennt man keinerlei Unterschiede zu üblichen Lohnfertigern. Aufträge erhält das Unternehmen aus sämtlichen Branchen, vom Designer und Künstler über den Fachhandwerker aus dem Fassaden- und Metallbau bis zum industriellen Zulieferbetrieb beispielsweise im Fahrzeugbau. Entsprechend findet sich in der Werkhalle in Uetendorf eine grosse Vielfalt an Blechteilen. Mit aktuell 17 Fachkräften schneidet, biegt und schweisst der Lohnfertiger diese aus 0,5 bis 25 mm dicken Stahl-, CNS-, Aluminium-, Kupfer- und Messingblechen. Bei genauem Betrachten der Arbeitsabläufe fällt allerdings ein bedeutender Unterschied zu üblichen Lohnfertigern auf. Die Fachkräfte arbeiten konzentriert und ruhig an ihren jeweiligen Arbeitsplätzen. Wie von Zauberhand scheinen sie zu wissen, welche der – sehr zahlreichen – Blechteile in unterschiedlichsten Fertigungszuständen sie aktuell zu bearbeiten haben. Flink und sicher bringen sie die Blechteile durch die internen Bearbeitungsprozesse – von der Laserschneidmaschine zu unterschiedlichen Gesenkbiegemaschinen, zu manuellen Schweiss- und Nacharbeitsplätzen, zum Entgraten oder Schleifen und zum Kommissionieren. Zu den jeweiligen Fertigungsaufträgen gibt es nahezu keinerlei begleitende Papiere.

Schrittweise optimieren

Wie Patrick Gerber erläutert, habe er bereits vor etwa sieben Jahren begonnen, die Möglichkeiten digitaler Organisation zu nutzen. Vor neun Jahren hatte er den Lohnfertiger von den damaligen Unternehmensinhabern übernommen. «Seit vielen Jahren ist unser Qualitätsmerkmal, äusserst zuverlässig und sehr kurzfristig Blechteile zu fertigen. Dabei sind wir spezialisiert auf Einzelstücke sowie Klein- und Grossserien, jährlich fertigen wir mehrere tausend Bauteile», berichtet Gerber und ergänzt: «Speziell unsere hohe Flexibilität hat dazu beigetragen, dass wir zunehmend mehr Aufträge bekommen. Einhergehend erwarten unsere Auftraggeber, dass wir noch flexibler werden und kurzfristiger liefern können. Mein eigener Anspruch war und ist nach wie vor, dass wir uns mit besonders kurzen Lieferfristen und hoher Qualität zu fairen Preisen gegen den Wettbewerb abheben.» Gerber wollte vor allem in der Fertigung komplexer Einzelstücke oder Prototypen aus Blech statt der ehemals üblichen vier bis sechs Wochen nur etwa vier bis sechs Tage Durchlaufzeit verwirklichen.

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Mit üblichen Strukturen limitiert

Wie Gerber weiter berichtet, war und ist er mit seinem Geschäftskonzept äusserst erfolgreich. «Allerdings waren wir bereits vor einigen Jahren in der Organisation überfordert. Schnell hatte ich erkannt: Eine Vielzahl an Aufträgen für Einzelstücke und kleinste Serien mit nur drei bis zehn Bauteilen innerhalb weniger Tage durch die Fertigung zu bringen, ist mit der üblichen Planung, Verwaltung und Organisation nicht zu bewältigen.» Deshalb investierte Gerber in Automation und Digitalisierung. Begonnen hat er mit einer automatisierten Faserlaser-Schneidmaschine Trumpf Laser 5030 fiber mit angeschlossenem Blechlager. Damit konnte er nur in einem kleinen Teil der gesamten Fertigung produktiver arbeiten. In den anderen Bereichen standen die bestehende Organisation und die ehemalige Softwarestruktur einer höheren Flexibilität entgegen. Die Abläufe waren sehr zeitaufwendig und umständlich. Für jeden Auftrag und jedes Blechteil waren zunächst Daten im ERP-System anzulegen. Zum Generieren der NC-Programme mussten sie erneut im CAD/CAM-Programm erstellt werden. Zudem hatten die Arbeitsvorbereiter einigen Aufwand, um interne Auftragsdaten und die begleitenden technischen Informationen (Bauteilzeichnungen, Informationen zu Werkzeugen, Werkzeugeinstellungen und Vorrichtungen sowie Werkstoffen) als Auftragsformulare auf Papier zu drucken und anschliessend zu den Fachkräften und den Maschinen zu bringen. Nachdem einzelne Bearbeitungsprozesse erledigt waren, mussten entsprechende Daten nach jedem Fertigungsschritt gesammelt und wieder zurück ins ERP-System übertragen werden. Dabei waren häufig gleiche Daten separat für die kaufmännischen und die technischen Bereiche zu erfassen und anzulegen..

Durchgängige Systeme bevorzugt

Gerber war und ist überzeugt, dass er nur mit einer möglichst vollständigen und durchgängigen Digitalisierung die ehemals unbefriedigende Situation verbessern kann. Er fordert kürzere Durchlaufzeiten, hohe Transparenz und maximale Flexibilität. Deshalb investierte er in das ERP-System TruTop Fabs von Trumpf. In diese modulare, speziell für Blechverarbeiter konzipierte Software ist das 3D-CAD/CAM-System TruTop Boost zur NC-Programmierung integriert. Es generiert optimierte NC-Programme für Schneid-, Stanz- und Biegemaschinen. Im ERP-System können mit entsprechenden Modulen sämtliche Prozesse beim Blechverarbeiter digitalisiert erfasst und gesteuert werden. Das reicht vom Einkauf (Modul Purchase), von der Angebotserstellung und Auftragsverwaltung (Modul Customer) über die interne Kalkulation (Modul Calculate) und Planung (Module Quickjob und Storage) bis zum Steuern (Module Quickjob und Production) und Überwachen der Fertigung (Modul Fabs APP) und der Maschinendaten (Modul Monitor).

Als entscheidenden Vorteil dieses integrierten Systems hebt Gerber hervor: «In nur einem Arbeitsschritt legen wir sämtliche Daten an, die wir später für die kaufmännische Kalkulation und die Auftragsplanung sowie für sämtliche technischen Arbeitsprozesse benötigen. Das verkürzt deutlich die Durchlaufzeit. Beim Eingang einer Anfrage werden bereits für die Offerte alle Daten angelegt. Bekommen wir den Auftrag zum Fertigen des angefragten Blechteils können wir unverzüglich mit der Bearbeitung beginnen.»

Intern vollständig digitalisiert

Den internen Daten- und Informationsfluss hat der Lohnfertiger Laserschnitt AG inzwischen vollständig digitalisiert. «In den zurückliegenden Jahren haben wir schrittweise die smart factory verwirklicht, obwohl dieser Begriff zunächst gar nicht geläufig war. Vor einigen Jahren bezeichnete man das als Industrie 4.0. Für mich war entscheidend, die internen Prozesse wesentlich schneller und transparenter zu gestalten. Dafür habe ich die sehr weitreichenden Möglichkeiten der Digitalisierung bereits früh erkannt,» sagt Gerber.

Heute gelangen sämtliche Daten zu einem Fertigungsauftrag über das interne Datennetz direkt an die Maschinen beziehungsweise an Terminals für die Fachkräfte. Jedes Bauteil erhält nach dem Schneiden auf der Laserschneidmaschine ein Etikett mit einem Barcode. Beim Scannen dieses Barcodes ruft das jeweilige Terminal beziehungsweise die CNC-Steuerung an der Maschine die erforderlichen Daten von der Software TruTop Fabs ab. Die CNC-Steuerung erhält das passende NC-Programm. An manuellen Arbeitsplätzen, beispielsweise beim Schweissen, werden die auszuführenden Tätigkeiten tabellarisch und mit einer Zeichnung angezeigt. Ist ein Arbeitsprozess fertig gestellt, bestätigt dies das Fachpersonal am Terminal und erhält ein Etikett, auf dem die folgenden, noch ausstehenden Arbeitsschritte als Barcode (in Kurzform auch als Klartext) gespeichert sind. Wie Gerber erläutert, sind mit dieser digitalen Datenübertragung Fehler ausgeschlossen. Zudem kann jede Fachkraft in den Produktionsabläufen einfach die anstehenden Aufträge am Terminal anzeigen, die Daten auf den bereitgestellten Bauteilen scannen und unverzüglich beginnen, die Maschinen oder den Arbeitsplatz zu rüsten. «Damit verwirklichen wir kürzeste Durchlaufzeiten. Da die Auftragsdaten jederzeit immer wieder vom ERP-System abgerufen werden, können wir auch kurzfristig die Priorität und die Reihenfolge der Aufträge im Fertigungsdurchlauf ändern. So schaffen wir es mühelos, auch Express-Aufträge in die laufende Fertigung einzuplanen und durchlaufen zu lassen,» ist Gerber von den Vorteilen der smart factory begeistert.

Software und Hardware aus einer Hand

Einhergehend mit der internen Digitalisierung investierte der Lohnfertiger in Uetendorf in Biegemaschinen TruBend 5085 und eine automatisierte Gesenkbiegemaschine Tru Bend 5320. Letztere ist mit einem automatischen Lager- und Wechselsystem für Gesenke (Matrizen und Biegestempel) ausgestattet. Das vereinfacht und beschleunigt speziell bei grossen Biegewerkzeugen, die Gesenkbiegepresse zu rüsten und einzurichten. Zudem entlastet es das Personal von einfachen und ermüdenden, körperlich anstrengenden Tätigkeiten. Dazu sagt Gerber: «Das Personal kann sich darauf konzentrieren, für die Auftragsabwicklung wichtige und sinnvolle Tätigkeiten auszuführen, statt sich bei schweren körperlichen Arbeiten zu erschöpfen. Auch das trägt dazu bei, die Durchlaufzeiten zu verkürzen und die Flexibilität zu erhöhen.» Darüber hinaus verfügt die Gesenkbiegepresse über ein Winkelmesssystem ACB. So biegt sie jedes Blech automatisch – ohne mehrfaches Probebiegen und aufwendiges manuelles Messen – auf den zeichnungsgerechten Winkel. Auch das trägt wesentlich dazu bei, Durchlaufzeiten zu verkürzen. Insbesondere bei Einzelstücken vermeidet es unnötigen Aufwand an Zeit und Rohblechen. Somit arbeitet der Lohnfertiger deutlich effizienter.

Wie Gerber weiter betont, hat es weitreichende Vorteile, mit Maschinen und Software von nur einem Hersteller zu arbeiten. «Grundsätzlich entfallen Probleme und Diskussionen mit unterschiedlichen Herstellern über Schnittstellen. Es passt einfach alles zusammen. Für uns hat die Kombination von Software und Hardware von Trumpf darüber hinaus einen entscheidenden Vorteil. Die Laserschneid- und die Biegemaschinen melden automatisch zurück an das ERP-System TruTop Fabs, wenn ein Auftrag teilweise oder vollständig abgearbeitet ist. Das vereinfacht natürlich, die Aufträge intern zu verfolgen und gewährleistet somit höchste Transparenz.» Die Transparenz steigert zudem auch die Effizienz. Bereits im Blechlager sind sämtliche Blechtafeln erfasst und mit einem Barcode-Etikett versehen. Hat die Laserschneidmaschine eine Tafel zum Schneiden der darauf geschachtelten Blechteile entnommen, wird anschliessend auch das Reststück (soweit noch zu transportieren mit dem Lagersystem) gekennzeichnet und eingelagert. Es ist somit im ERP- und CAD/CAM-System zu identifizieren. Wird ein Blechteil benötigt, das sich aus diesem Reststück schneiden lässt, schlägt das System automatisch die Entnahme der betreffenden Restblechtafel vor. Dazu bemerkt Gerber: «Speziell in der aktuellen Situation, in der Blechtafeln nur schwierig zu beschaffen sind und zudem die Kosten für Rohstoffe immens steigen, schafft uns diese komplette Überwachung von der Blechtafel an enorme Effizienz. Zudem entfällt das manuelle Einlagern und Suchen nach passenden Reststücken, das von der Sorgfalt des Personals abhängt und zudem sehr zeitaufwendig ist. Die Automatisierung und die Digitalisierung sorgen hier für deutlich effizienteres Arbeiten.» Auch exotische Blechtafeln und deren Reststücke, die sich (zunächst noch) nicht im automatischen Hochregallager an der Laserschneidmaschine befinden, werden mit dem ERP-System erfasst und mit Barcode gekennzeichnet. So können die Arbeitsvorbereiter sie jederzeit am 3D-CAD/CAM-System für Fertigungsaufträge nutzen. In der Produktion erfassen die Fachkräfte diese Bleche anhand des aufgeklebten Etiketts mit einem manuellen Barcodelesegerät.

Produktiver dank Digitalisierung

Wie Gerber betont, trägt die durchgängige Digitalisierung der internen Abläufe vom Auftragseingang bis zum Kommissionieren und Ausliefern dazu bei, produktiver zu arbeiten. Wichtig sei es, vor allem die unproduktiven Nebenzeiten zu erkennen und zu verkürzen sowie unnötiges Suchen nach Werkzeugen, Rohlingen und Vorrichtungen vor und nach den jeweiligen Bearbeitungsschritten zu vermeiden. Seine Meinung ist: «Was hilft die schnellste Schneid-, Stanz- oder Biegemaschine, wenn halbfertig bearbeitete Bauteile nicht fertig bearbeitet werden, weil sie in einem Auftragsstau einer nachfolgenden Bearbeitung hängen?» Entscheidend für kurze Durchlaufzeiten und hohe Flexibilität ist, jederzeit den Status von Maschinen und Bauteilen in der Produktion zu kennen. Dann kann man flexibel, abhängig von der aktuellen Situation, die weitere Bearbeitung steuern und unverzüglich veranlassen. «Mit unserem System der smart factory von Trumpf bewältigen wir inzwischen bis zu 30 Prozent mehr Aufträge bei gleichem Personal – weil wir die Abfolge der Prozesse jederzeit optimieren und somit Aufträge wesentlich schneller abarbeiten können», fasst Gerber zufrieden zusammen. Dank der Transparenz erkennt er unverzüglich sogenannte Flaschenhälse, also Arbeitsstationen, die den Durchlauf unerwartet verzögern. Rasch kann er reagieren und beispielsweise eine zweite Maschine zum Entgraten von Blechteilen in den Fertigungsablauf einbeziehen.

Über Unternehmensgrenzen hinaus

Als Datenformat von seinen Auftraggebern bevorzugt Gerber inzwischen eindeutig 3D-Volumendaten, zum Beispiel STEP-Dateien. «Mit diesen Daten kann unsere Software direkt die Abwicklung und den Zuschnitt für das Bauteil stets exakt berechnen. Zudem ist das Bauteil eindeutig in allen Abmessungen festgelegt. So vermeiden wir Rückfragen aus der Fertigung, Rückläufer vom Kunden und das mehrfache Fertigen von Prototypen. Auch das trägt dazu bei, dass wir sehr schnell und flexibel fertigen und liefern können.» Selbstverständlich arbeiten die Spezialisten beim Lohnfertiger aber auch nach wie vor anhand von Skizzen oder DXF-Daten, die beispielsweise Handwerker im Fassaden- und Metallbau häufig liefern.

Gerber wünscht sich für die Zukunft, dass deutlich mehr Unternehmen digitalisieren. «Erst wenn sich die Digitalisierung über Unternehmensgrenzen hinaus erstreckt und alle Bereiche vom Rohstoff bis zur Nutzung des Produkts beim Kunden umfasst, lassen sich die Vorteile voll umfänglich nutzen. So kann man beispielsweise fertigungsgerecht konstruierte 3D-Blechteile bei passendem Datenformat unverzüglich übernehmen, auf Tastendruck den Aufwand kalkulieren und die Fertigung planen. Das erhöht nochmals die Flexibilität in der Produktion.» SMM

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