TDM Systems: Werkzeugdaten in der Fertigung Prozesssicher dank vernetzter Werkzeugdaten

Von Konrad Mücke

Bruderer in Frasnacht, Hersteller hochwertiger Stanz­automaten, hat in seiner spanenden Fertigung Maschinen mit der Werkzeugdaten-Verwaltung TDM digital vernetzt. Damit verkürzt er Rüst- und Stillstandszeiten und kann weltweit wettbewerbsfähig produzieren.

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Eine Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge sind bei Bruderer täglich zu planen, zu montieren, voreinzustellen, zu messen und mit ihren Daten an die Maschinen zu bringen.
Eine Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge sind bei Bruderer täglich zu planen, zu montieren, voreinzustellen, zu messen und mit ihren Daten an die Maschinen zu bringen.
(Bild: TDM systems)

Bereits in den 1990er-Jahren hatte der Pressenhersteller Bruderer die Vorteile einer Werkzeugdaten-Verwaltung genutzt. Er hatte in die Software TDM investiert und zwei Mannjahre aufgewendet, um etwa 5000 Komponenten als Stammdaten in der Software anzulegen. Das Unternehmen profitierte von einer weitgehenden Transparenz im Bestand der Werkzeuge. Die Beschaffungskosten für die Betriebsmittel sanken um etwa 30 Prozent. Eindeutige Grafiken in der Software sorgten für eine deutlich zuverlässigere, fehlerfreie Montage und Voreinstellung der Werkzeuge. Zudem vereinfachte und beschleunigte die Werkzeugdaten-Verwaltung TDM die CAM-Programmierung. Die Fachkräfte kannten jederzeit den Bestand an Werkzeugen. Sie nutzten optimal die verfügbaren Komponenten und Komplettwerkzeuge. So konnten sie wesentlich rascher NC-Programme erstellen. Vor etwa zehn Jahren beabsichtigte der Pressenbauer, seine Werkzeugdaten noch weitreichender zu nutzen. Mit der Installation der Software TDM V4 kam im Jahr 2011 «eine neue Dynamik ins Haus», wie Michael Fankhauser berichtet. Er ist beim Pressenhersteller Systembetreuer und damit verantwortlich für die Einführung der Software. Das Unternehmen erweiterte in einzelnen Schritten die Software um einige Module und Schnittstellen. So wurde die Werkzeugdaten-Verwaltung neben der ERP-Software das wichtigste Steuerungs- und Planungsinstrument in der Fertigung. «Ohne TDM kommt kein Werkzeug auf die Maschinen und kein Auftrag kann bearbeitet werden», sagt dazu Michael Fankhauser.

Software und Maschinen verbinden

Um die Prozesssicherheit zu erhöhen, beabsichtigte der Pressenhersteller zwischen den Bearbeitungsmaschinen und der Software eine durchgängige, direkte Datenverbindung. Das erfordert allerdings einigen Aufwand. An der überwiegenden Zahl an CNC-Steuerungen gibt es derzeit noch keine standardisierten Schnittstellen, um Daten bidirektional zu übertragen. Diese zu entwickeln, erweist sich als besonders anspruchsvoll. Wie Michael Fankhauser betont, ist der Aufwand abhängig von der Ausführung der Maschinen und der jeweiligen Steuerungssoftware.

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Zusammen mit dem Partner ECI gelang es aber doch, innerhalb eines Jahres die entsprechenden Schnittstellen – die ECI-Box – zu verwirklichen. Somit können nun Daten aus der Werkzeugdaten-Verwaltung TDM an die CNC-Steuerungen gesandt und von dort zurückempfangen werden. Wie Michael Fankhauser erläutert, erweitert die Integration der Maschinen das Modul Shopfloor Manager. Letzteres ermöglicht, parallel zum Planen des Werkzeugbedarfs und zum Bereitstellen der Werkzeuge die nutzbaren Maschinen und die Zustände der darauf befindlichen Werkzeuge zu berücksichtigen. Über die jüngst erstellte bidirektionale Schnittstelle werden jetzt beispielsweise die realen Standzeiten der eingesetzten Werkzeuge an die Software TDM übertragen. Das erhöht deutlich die Prozesssicherheit. Zuvor nutzten die Maschinenbediener, die CAM-Programmierer und die Werkzeugeinrichter lediglich Erfahrungswerte. Nach einigen Jahren ergaben sich mehr oder weniger fundierte Annahmen, wie Sandro Della Polla sagt, CAM-Programmierer bei Bruderer. Inzwischen werden diese Annahmen für die Planung jedoch stetig mit realen Daten aus der Maschine verifiziert. Wie erste Erfahrungen beim Pressenhersteller zeigen, verlängert das die Einsatzdauer der Werkzeuge.

Rüstaufwand vermindert

Als weiteren Vorteil sehen die Fachkräfte bei Bruderer die Informationen für den Maschineneinrichter und -bediener. Eine sogenannte Ampel zeigt, für welche Werkzeuge demnächst die Standzeiten enden. So kann das Personal vorausschauend den Fertigungsablauf planen, erforderliche Werkzeuge rüsten und zeitig wechseln. Das vermindert nach ersten Analysen auch den Rüstaufwand. Die Werkzeugeinrichter kennen jetzt die auf den Maschinen gerüsteten Werkzeuge. Somit müssen sie lediglich die noch zusätzlich benötigten Werkzeuge rüsten. Das verkürzt die Durchlaufzeiten und erhöht die Flexibilität für kurzfristige Aufträge in der internen Fertigung beim Pressenhersteller.

Daten prozesssicher übertragen

Dank der Schnittstelle entfällt es, Werkzeugdaten manuell einzugeben. Sämtliche erforderlichen Daten, zum Beispiel Werkzeuglänge, -durchmesser, Standzeit, gelangen aus der Software für Werkzeugdaten-Management direkt in die CNC-Steuerung an der Maschine. Zum Datentransfer scannen die Maschinenbediener lediglich den am Werkzeug angebrachten Data-Matrix-Code und legen das Werkzeug in den zugewiesenen Magazinplatz. Damit entfallen Übertragungsfehler. Erste Auswertungen deuten an, dass die automatisierten Abläufe deutlich prozesssicherer sind als die manuellen Eingaben. Seit die Daten automatisiert an die Fertigungsmaschinen übergeben werden, sind nach Angaben der CAM-Programmierer keine Bearbeitungsfehler oder Kollisionen aufgrund falscher Werkzeugdaten aufgetreten. Als weiteren Vorteil erkennen die Fachkräfte beim Pressenhersteller verkürzte Stillstandszeiten. Denn bisher konnten einige CNC-Maschinen während der langwierigen manuellen Dateneingabe nicht fertigen. Wegen wechselnder Fertigungsaufträge waren mitunter mehrmals täglich die NC-Programme zu wechseln und somit die Werkzeuglisten einzugeben. Daraus ergaben sich erhebliche Stillstandszeiten. Das ist nun überwunden. Die automatisierte Datenübertragung minimiert die Stillstandszeiten. - kmu - SMM

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