Verbesserter OEE durch CAD/CAM-Prozessnetzwerk

Verbesserter OEE durch CAD/CAM-Prozessnetzwerk
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08.12.2015 | Mehr Performance, bessere Auslastung, höhere Produktqualität – die intelligente, durchgängige Vernetzung der CAD/CAM-Prozesse von der Konstruktion bis zur Fertigung steigert Wertschöpfung und Gesamtanlageneffektivität bei einem Messmittelhersteller.

„Exactly“ ein einziges Wort genügt, um den Anspruch der Mahr GmbH aus Göttingen an sich und seine Produkte wiederzugeben. Immer leistungsfähigere und vor allem immer genauere Messgeräte herzustellen, diesem Ziel hat sich das Unternehmen seit seiner Gründung im Jahr 1861 verschrieben. Mahr-Messgeräte kommen überall dort zum Einsatz, wo Präzision bis in den Nano-Bereich gefragt ist: in Schlüsselindustrien wie dem Maschinenbau, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik oder bei der Produktion von Textilien mit innovativen Eigenschaften. Die gleiche Performance kennzeichnet auch die Produktionsprozesse des Konzerns. Durch ein intelligentes Prozessdaten-Management vom CAD bis an die Maschine, sowie eine optimale CAD/CAM-Kopplung mithilfe von COSCOM-Softwarelösungen, konnte das Unternehmen seine Gesamtanlageneffektivität (OEE) deutlich steigern, die Produktqualität verbessern und die Wertschöpfung spürbar erhöhen.

 

Schneller, schlanker, sicherer – diese Schlagworte hat sich die Mahr GmbH, dem führenden Hersteller von Messgeräten, Dosiersystemen und Kugelführungen, auf ihre Fahnen geschrieben. Derart ausgerichtet, soll das Unternehmen auch zukünftig dem Wettbewerb eine Nasenlänge voraus zu sein. Zwar hält der Konzern aus Göttingen immer noch eine starke Position in seinem Marktsegment – die Produkte aus dem Hause Mahr kommen beispielsweise in der Luft- und Raumfahrttechnik, beim Maschinenbau, in der Automobilherstellung oder bei der Produktion von innovativen Textilien zum Einsatz – doch Innovationskraft und ein gutes Image alleine reichen nicht mehr aus, um dem wachsenden wirtschaftlichen Druck im globalen Markt nachhaltig standzuhalten. Immerhin geht es um die Zukunft und damit um die Arbeitsplätze von über 1.700 Mitarbeitern am Produktionsstandort Deutschland. Deshalb verordnete das Management seinem Unternehmen eine kritische Selbstanalyse von Grund auf: Unter dem Projekt-Slogan „Pro Mahr“ wurden seit dem Jahr 2008 sämtliche innerbetrieblichen Prozesse detailliert unter die Lupe genommen und bewertet, wo Verbesserungspotenziale in Aufbau- und Ablauforganisation, Produktion sowie IT liegen und v.a. wie diese zukünftig sinnvoll und nachhaltig genutzt werden können.

 

 

Nadelöhr Konstruktionsänderungen im laufenden Prozess

 

Manfred Jäger hat als Leiter der Produktionsplanung die Aufgabe, das Konzept „Pro Mahr“ in seinem Verantwortungsbereich, der Fertigung umzusetzen. In erster Linie geht es ihm darum, die Wertschöpfung innerhalb der komplexen Prozessnetzwerke von der Produkt- und Bauteilkonstruktion, über ihre Produktion in den einzelnen Fertigungsabteilungen, bis hin zu Wiederholteilfertigung zu optimieren. „Uns interessiert in erster Linie, wie wir unsere Maschinen und Ressourcen möglichst effektiv einsetzen können“, fasst Jäger seine Tätigkeiten zusammen, „und das beginnt nicht erst, wenn die Produktion startet, sondern im Prozess, schon lange vorher.“

 

Das Thema „Änderungen an einem Bauteil in der Entstehungs- und Serienproduktionsphase“ macht uns dabei besonders zu schaffen. Im Zeitraum zwischen Entwicklung und Herstellung erlebt fast jedes Produkt Modifikationen, zum Beispiel durch Verbesserungsvorschläge aus der eigenen Mannschaft heraus oder durch neue Anforderungswünsche unserer Kunden“, erklärt der Leiter der Produktionsplanung, „Wenn wir früher eine Änderung auf den Weg gebracht haben, hat deren Realisierung bis zu einem halben Jahr gedauert. Alle Bemühungen diesen Prozess zu verschlanken, konnten nicht wirklich eine Verkürzung des Durchlaufes erreichen. Bauteiländerungen haben uns doch immer wieder ausgebremst.“

 

„Noch bis Ende 2013 hatten wir mit Änderungsmappen aus Papier gearbeitet, deren Dringlichkeit mithilfe von farbigen Umschlägen angezeigt wurde.“ „Gelb“ bedeutete: „Normaler Änderungsrücklauf“, „Rot“ hieß: „Sofortänderung – möglichst schnell bearbeiten“. Gerade die gelben Mappen lagen aufgrund anderer Prioritäten oft länger auf den Schreibtischen. Bis die Änderungen angegangen wurden, war es meist schon zu spät. „Dies hatte zur Folge, dass wir ungewollt Nacharbeit bzw. Ausschuss produzierten und auf das Lager bringen, weil die Änderungen nicht mit den aktuellen Informationen abgeglichen werden konnten. Das senkte unsere Gesamtanlageneffektivität, also den OEE, ganz erheblich.“ Manfred Jäger führt fort: „Die Fragen, die wir von Seiten der Produktionsplanung stellen, lauten nun: Gibt es eine Möglichkeit Konstruktionsänderungen frühzeitig mit der Produktion abzugleichen bzw. zu synchronisieren? Bevor wir mit der Produktion beginnen, müssen wir den aktuellen Änderungsstatus sehen. Papier ist geduldig, heute lösen wir das mithilfe einer digitalen Fertigungsmappe von COSCOM in Echtzeit.“

 

 

Prozessdaten-Management mit Änderungsdienst vom CAD bis an die Maschine

 

Der Schritt zur digitalen Fertigungsmappe kam im Laufe der letzten Jahre. Herr Dr. Ardelt (Leiter der Produktion und Logistik) forderte diesen Anspruch schon seit 2008. Durch Herrn Stefan Gais (geschäftsführender Gesellschafter) und Herrn Dr. Thomas Ardelt wurde das Budget dafür eingestellt, um ein durchgängig vernetztes Prozessdaten-Management vom CAD bis an die Maschine einzuführen, sowie die Prozesse von CAD und CAM durchgängig zu koppeln. Zunächst ist im Rahmen einer Evaluation mit Lasten- und Pflichtenheft die Durchgängigkeit einer CAD/CAM-Lösung definiert worden. Schwerpunkt im CAM-Prozess ist die 3D Weiterverarbeitung von CAD -Daten bis hin zur 3D NC-Programmierung mit Maschinensimulation, Werkzeugverwaltung und einem Datenmanagement mit DNC-Funktionalitäten. Wir brauchten hier ein sehr einfaches, effektives und praxisorientiertes System, das den Fokus auf die Fertigung hat. Im Benchmark mit weiteren Systemen zeigte sich im Laufe der Zeit, dass COSCOM die Nase vorn hat. Hier hat COSCOM all unsere Anforderungen komplett abgedeckt“, so Manfred Jäger. Wesentliche Argumente für die COSCOM-Lösung waren die hohe Flexibilität und Integrationsfähigkeit der Gesamtlösung, die den kompletten Fertigungsprozess bei Mahr ganzheitlich abdecken konnte. Manfred Jäger weiter: „Das neue, geflügelte Modewort Industrie 4.0 definieren wir zunächst sehr pragmatisch: Bestehende Insellösungen abschaffen, Prozesse durchgängig schnittstellenfrei vernetzen und im Kern eine einheitliche Datenbasis in der Fertigung zu schaffen. Die richtigen Informationen erverytime & everywhere bedarfsgerecht verfügbar machen. Das ist die Basis für einen KVP und dafür suchten wir ein möglichst durchgängiges, aber auch sehr leistungsfähiges Softwaresystem, mit dem wir auch für die Zukunft gerüstet sind. Wir setzen heute auf ein innovatives Nullpunkt-Spannsystem, sowie das SMED-Schnellrüst-Konzept. Diese beiden Philosophien müssen natürlich auch CAD/CAM softwaretechnisch abgebildet werden.“ Mit der Integration des zentralen COSCOM Fertigungs- und Werkzeugdatenmanagements „Factory- und ToolDIRECTOR“ hatte Mahr zunächst ein ganzheitliches Prozessdatenmanagement mit Vernetzung zum  PLM-System Siemens NX Teamcenter realisiert. Die COSCOM-Software liefert nicht nur mit einem Klick sämtliche Zeichnungen, NC-Programme, Spannpläne, Werkzeuglisten, Einrichtepläne, sondern sichert mit dem CAM-Änderungsdienst, mit einem klar verständlichem Ampelsystem für Revisionsstände, den gesamten Freigabeprozess digital ab und verhindert Ausschuss. Diese digitale Fertigungsmappe ersetzt Papier heute nahezu komplett und erhöht die Geschwindigkeit von der Entwicklung und Konstruktion, bis hin zur Werkstatt und in die Fertigung bei Mahr drastisch. Mit Blick auf den OEE fasst Manfred Jäger den aktuellen Status zusammen: „Unsere Anlagen laufen heute mit einem OEE-Wert von größer 57%. Das ist für ein Maschinenbau-Unternehmen, wie wir es sind, schon ganz ordentlich. Früher lagen wir nur bei 35% im Durchschnitt, denn Nacharbeit und Ausschuss verringerten unseren OEE erheblich, da ja jede einzelne Maschine und Ressource durch Nacharbeit oder gar Neufertigung doppelt belastet wurde.“

 

 

Erfolgreiche CAD/CAM-Kopplung: COSCOM ProfiCAM - Siemens NX Teamcenter PLM

 

Mit dem Ziel auf einen geschlossenen NC-Prozess implementierte Mahr im nächsten Schritt das CAM-System ProfiCAM mit Maschinensimulation und koppelte das bestehende CAD-System Siemens NX (TeamCenter) erfolgreich mit dem gesamten Fertigungs-Infrastruktursystem von COSCOM. Es war bei der Auftragsvergabe im Rahmen des Pro-Mahr-Konzepts ein wesentlicher Baustein, sämtliche Prozessschritte von der Konstruktion der Bauteile bis zu ihrer Herstellung mit den notwendigen Informationen zu versorgen. Dazu gehören nicht nur die Daten aus dem CAD- oder CAM-System, sondern vor allem eine intelligente Verkettung der Prozesse, inkl. den Informationen aus der Fertigung und die Informationen über die Werkzeuge  aus den COSCOM Toolmanagement Modulen. Manfred Jäger begründet das folgendermaßen: „Das CAD-System stellt nur die Form des Bauteils bereit, ganz gleich aus welchem Grundstoff dieses Bauteil besteht. Erst durch die richtigen Zusatzinformationen wissen die Mitarbeiter, welches Material, welche Werkzeuge, welche Pläne sie bei der Produktion verwenden müssen.“ Das Team der Produktionsplanung entscheidet, ob Mahr die Bauteile selbst fertigt oder als Auftrag an qualifizierte Zulieferer vergibt. Rund ein Drittel aller Komponenten beinhalten Kernkompetenzen, das sind etwa 8.000 Artikel, die Mahr im eigenen Haus herstellt, weil das Unternehmen hier sein spezifisches Know-how einbringt. Im Fall der Eigenproduktion beginnt die Verkettung der Prozesse bereits mit dem ERP-System PsiPenta und der PLM-Software Siemens NX Teamcenter, in der die Konstruktionsdaten gespeichert sind. Alle anderen fertigungsrelevanten Daten dazu, werden aus der Datenbank von COSCOM bereitgestellt. Zum einen aus dem FactoryDIRECTOR, der als zentrale Oberfläche für die Fertigung alle Daten aus den unterschiedlichen Systemen (CAD, CAM, Werkzeugverwaltung, DNC usw.) vereint und visualisiert. Zum anderen aus dem ToolDIRECTOR, der sämtliche Werkzeug- und Technologiedaten, um Teile zu in der gleichen Qualität zu reproduzieren (Wiederholteile), zur Verfügung stellt.

 

Über dieses neue ganzheitliche Datenhandling zeigt sich Manfred Jäger sichtlich erfreut: „Das ist die Geschwindigkeit und Nachhaltigkeit, die man haben will. Die gab es vorher nicht. Jetzt haben wir endlich alles digital an einem Ort.“

 

Um im Rahmen des Pro Mahr Konzeptes noch effizienter zu werden, wollen wir die unproduktiven Nebenzeiten noch weiter senken. Zum einem sind die Rüstzeiten zu reduzieren, also mithilfe eines neuen Nullpunktspannsystems außerhalb der Maschine zu rüsten, denn dadurch kann man einen Auftrag bearbeiten und parallel bereits einen neuen Auftrag für diese Maschine einrichten. Außerdem führten die Mahr-Mitarbeiter das SMED (Single Minute Exchange of Die) Verfahren ein, mit dem eine Maschine auf einen neuen Fertigungsprozess umgerüstet werden kann, ohne dass dabei der Fertigungsfluss gestört wird.

 

 

Virtual Machining – alle Prozesse im Vorfeld digital abbilden und absichern

 

Und sie verlagerten noch mehr Prozesse durch die kontinuierliche Verknüpfung der Software-Systeme in die virtuelle Welt. Hier bildeten das zentrale COSCOM  Datenmanagement und das CAM- und Simulations-System ProfiCAM mit dem Prozessplan, den Einrichteblättern, 3D-Werkzeugen, Vorrichtungen u.a. die Basis für den Virtual Machining Einsatz bei Mahr. Damit gelang dem Team mit gesicherter Prozessdaten-Analyse bereits im Vorfeld der Produktion, den Fertigungsprozess komplett virtuell wahrheitsgemäß zu simulieren und abzubilden. Für den späteren Produktionsprozess bedeutete dies: die Zeiten für das Rüsten und Einfahren verkürzten sich insbesondere bei Wiederholteilen drastisch. Und mehr noch: Auch die Plausibilitätskontrolle im Virtual Machining gibt den Ingenieuren und Technikern bei Mahr schon im Vorfeld die Sicherheit, dass sich das Bauteil mit den geplanten Vorrichtungen, Spannmitteln, Werkzeugen usw. überhaupt an der Maschine herstellen lässt oder, ob auf eine andere Maschine umgerüstet werden muss.

 

Für die Mahr GmbH hat die Entscheidung zu Gunsten einer intelligenten und durchgängigen Verknüpfung der Prozesse durch COSCOM Software-Lösungen die Fertigung erheblich beschleunigt. Für uns bedeutet dies bares Geld, wie der Produktionsplaner Manfred Jäger abschließend resümiert: „Die Wertschöpfung entscheidet sich schon vor der Produktion – im Prozess, in der Logistik, in der Struktur, nicht erst mit dem Potenziometer an der Maschine. Mit dem COSCOM Prozessdaten-Management und effizienter CAD/CAM-Kopplung haben wir schon den Weg Richtung Industrie 4.0 nicht nur eingeschlagen, sondern haben heute die Grundsteine für unsere smart factory erfolgreich gesetzt – und sind dem Wettbewerb eine Nasenlänge voraus!“

Auf einen Blick – COSCOM CAD/CAM-
Prozessvernetzung bei der Mahr GmbH

Die Aufgabenstellung:

 

•        Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität (OEE)

•        Produktionssteigerung und Reduktion von Ausschuss- und Nacharbeitsteilen

•        Optimierung des Maschineneinsatzes

•        Einfachere und schnellere Bearbeitung von Konstruktionsänderungen

•        Besseres, durchgängig digitales Änderungsmanagement

•        Abschaffen von Insellösungen durch ein zentrales Prozessdaten-Management

•        Schlankere Fertigung mit kürzeren Nebenzeiten und besserem KVP

•        1:1-Echtzeitsimulation inkl. realen Toolmanagement-Daten

 

Die Lösung:

 

Virtual Machining COSCOM mit den Komponenten: CAM-System ProfiCAM mit Maschinensimulation, Werkzeugverwaltung ToolDIRECTOR, CAM-Datenmanagement FactoryDIRECTOR sowie DNC-Vernetzung

 

•        PLM und CAD/CAM-Kopplung mit Siemens NX CAD - Teamcenter

•        Sämtliche Fertigungsinformationen an allen Stellen der Prozesskette

•        Bedarfsgerecht editierbarer NC-Postprozessor ProfiNC Joker

•        Verständliches und klar strukturiertes Freigabesystem

•        Kopplung der NC-Programmierung an das Änderungsmanagement

•        Möglichkeit zum flexiblen Ausbau und zur Anpassung

•        benutzerfreundliche Software-Ergonomie

•        Maschinensimulation mit Materialabtrag und Kollisionskontrolle

•        Berücksichtigung sämtlicher Werkzeug-Betriebsmittelinformationen durch das           

         Toolmanagement

•        Intelligente digitale Informationsvernetzung bis zu den Maschinen

 

Das Ergebnis:

 

•        Gesteigerte Gesamtanlageneffektivität (OEE) um bis zu 50%

•        Deutlich verringerte Ausschussquote und eine bessere Produktqualität

•        Hohe Prozesssicherheit durch wirkungsvolles Änderungsmanagement

•        Mehr Flexibilität im gesamten NC-Prozess vom CAD bis an die Maschine

•        Prozessdaten-Management mit Änderungsdienst

•        Bedarfsgerechte, punktgenaue Bereitstellung von Fertigungsinformationen

•        Effizienterer Einsatz von Personal und Produktionsmitteln

•        Größere Termintreue für mehr Wettbewerbsfähigkeit

•        Mehr Produktionseffizienz und mehr Wertschöpfung

 

 

Kurzprofil – Mahr GmbH

 

Als weltweit operierendes, mittelständisches Familienunternehmen stellt die Mahr GmbH aus Göttingen neben hochwertigen Messgeräten zum Prüfen der Werkstückgeometrie auch präzise Zahnrad- und Dosierpumpen und hochgenaue Kugelführungen als universelles Bauelement für mechanische Konstruktionen her. Zu den Branchen, in denen Produkte von Mahr eingesetzt werden, gehören der Maschinenbau, die Elektrotechnik sowie die Luft- und Raumfahrt. Für die Hersteller von Synthesefasern, Elastomeren und Faserverbundwerkstoffen sowie deren Zulieferer und für die kunststoffverarbeitende Industrie im Allgemeinen bietet Mahr Lösungen zur hochpräzisen Dosierung. Das Unternehmen besteht bereits seit über 150 Jahren und unterhält Standorte in Deutschland, den USA, der Tschechischen Republik und China. Zurzeit sind ungefähr 1.700 Mitarbeiter beim Konzern beschäftigt.


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