Werkzeugidentifikation mit
Tool-ID im VW-Motorenwerk Salzgitter

Werkzeugidentifikation mit Tool-ID im VW-Motorenwerk Salzgitter
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Zusammengeführt und gemeinsam analysiert könnten künftig Daten aus der Werkstückrückverfolgung, die über BALLUFF RFID-Datenschrauben mitgeschrieben werden.
18.07.2016 | Wenn man neue Wege beschreitet, lernt man sie beim Gehen kennen!

In einem Pilotprojekt bei Volkswagen im Motorenwerk Salzgitter ist eine der flexiblen Fertigungslinien mit digitaler Werkzeugcodierung mittels BALUFF RFID ausgestattet, um die Möglichkeiten zum Einsparen von Werkzeugwechselzeiten zu verifizieren, bzw. das Werkzeughandling schneller, einfacher und sicherer zu machen. Die Verantwortlichen wussten, dass sie mit Tool-ID von BALLUFF die Basis für sehr viel mehr wertvolle Informationen gelegt haben.
 
Automobilhersteller wie Volkswagen sichern ihre Wettbewerbsfähigkeit vor allem über attraktive und konkurrenzfähige Produkte sowie durch hohe Qualität, innovative Produktionstechnik und beherrschte Kosten. Gleichzeitig erfordern die sich verändernden Kundenwünsche, gerade in Zeiten zunehmender Marktsättigung, eine stärkere Produktdiversifizierung, die sich für den Kunden positiv in Form einer größeren Auswahl von Varianten und höheren Produktinnovationen darstellt. Dies verursacht letztlich kleinere Produktionsmengen pro Variante trotz gleichen oder oft sogar noch gesteigerten Gesamtstückzahlen. Aus diesem Grund hat sich auch im Motorenwerk von Volkswagen in Salzgitter das Konzept der Bearbeitungsmaschinen von Sonder- und Transferanlagen hin zu hochflexiblen Bearbeitungszentren verändert. Betrachtet man nun allerdings die Vielzahl der notwendigen Wechsel an Zerspanungswerkzeugen, die in solchen Bearbeitungszentren anfallen, wird schnell deutlich, weshalb man dort nach Lösungen sucht, um diese Zeiten zu minimieren.
 
Wie sich das Werkzeughandling schneller, einfacher und sicherer machen lässt, zeigt das Beispiel in einer der dortigen Fertigungslinien, in der Vierzylinder-Diesel-Aggregate mit 1,6 und 2,0 Liter Hubraum bearbeitet werden. Diese Fertigungslinien sind jeweils in diverse Arbeitsfolgen gegliedert, von denen man sich eine der komplexeren auserkoren hat, um ein Pilotprojekt mit Werkzeugidentifikation mittels Industrial RFID (Radio Frequency Identification) zu starten. Diese Arbeitsfolge besteht aus acht Doppelspindel-Bearbeitungszentren für unterschiedliche Bohr-, Fräs- und Gewindeschneidoperationen. In diesem Bereich werden rund 800 Werkzeuge vor Ort in den Werkzeugmagazinen ständig vorgehalten. Insgesamt  sind aber in der Fertigung  ca. 3.000 Werkzeuge mit einem Balluff RFID-Datenträger  an 16 BAZs verbaut. Da hier Grauguss-Werkstoffe bearbeitet und gleichzeitig hohe Ansprüche an die Oberflächengüten gestellt werden, kommt es zu vergleichsweise häufigen Werkzeugwechseln. In Summe sprechen die Werkzeugplaner bei Volkswagen allein in dieser Arbeitsfolge von über 200 notwendigen Werkzeugwechselzyklen im Monat. Die dafür erforderliche Arbeitszeit, nur für das Austauschen der Werkzeuge an den Maschinen einschließlich der dabei notwendigen Parametereingaben in die Maschinensteuerung, werden auf bis zu 30 oder gar mehr Arbeitsstunden monatlich geschätzt. Dazu gehört auch bei der Entnahme von Werkzeugen aus den Maschinen, das manuelle Rückschreiben von beispielsweise Werkzeugstandzeiten auf die jeweiligen Werkzeugbegleitkarten. Die Intention war nun, die üblichen Werkzeugbegleitkarten durch Industrial RFID-Datenträger in den Werkzeughaltern zu ersetzen und so die manuellen Eingaben der Werkzeugdaten in die Maschinensteuerung zu sparen. Dies hat zudem den Vorteil, dass Eingabefehler sowohl beim Ein- wie auch beim Auswechseln der Werkzeuge vermieden werden. Auf den RFID-Datenträgern sind alle werkzeugrelevanten Angaben komplett, fehlerfrei und unverwechselbar gespeichert.


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Mit dem Vermessen in der Werkzeugvoreinstellung werden alle Werkzeuge erfasst und die Daten berührungslos auf den Datenträgern des BALLUFF Tool-ID Systems gespeichert.

Rundumpaket für papierlose Werkzeuginformation

 

Zur Nachrüstung der digitalen Werkzeugcodierung im vorhandenen Fertigungsbereich, sprich der Zerspanungswerkzeuge sowie der jeweiligen Bearbeitungszentren und Voreinstellgeräte, wurde das Tool-ID System von BALLUFF verwendet. Dieses Rundumpaket bildet die optimale Schnittstelle zwischen Einstellgeräten und Maschinensteuerungen. Es besteht im Wesentlichen aus den RFID-Datenträgern, welche in die Werkzeughalterungen fest eingebaut werden und aus Schreib-/Leseköpfen, die in Bearbeitungsmaschinen und Voreinstellgeräten integriert werden. Mit der dazugehörenden Software eignet sich das Tool-ID System für alle gängigen Technologien und konnte auch hier problemlos in die Steuerungen integriert werden. So wird nun jedes Werkzeug mit dem Vermessen im Voreinstellgerät erfasst und die kompletten Werkzeugdaten auf den RFID-Datenträger im Werkzeughalter berührungslos geschrieben. Kommt ein Werkzeug zum Einwechseln an die Maschine wird es, zur Übertragung der Werkzeugdaten in die Maschinensteuerung, lediglich außen in eine Lesestation gestellt. Ein weiterer Schreib-/Lesekopf im Werkzeugmagazin der Maschine verknüpft nun diese Daten mit dem jeweiligen Magazinplatz. Außerdem werden hier im Gegenzug Daten wie Laufzeiten zurückgeschrieben. So erleichtert und beschleunigt das BALLUFF Tool-ID System die häufigen Werkzeugwechsel erheblich. Jedes Werkzeug wird zuverlässig und rückverfolgbar identifiziert. Das vereinfacht die Werkzeugverwaltung und schafft die Voraussetzung für eine optimale Werkzeugauslastung.
 


Daten aus unterschiedlichen Quellen gemeinsam analysieren
 
Darüber hinaus haben die Kollegen aus dem Geschäftsfeld Motor  Werkzeugplanung und dem operativen Werkzeugmanagement schnell erkannt, dass sich mithilfe der erfassten Werkzeugdaten noch sehr viel mehr Informationen gewinnen lassen: Vor allem dann, wenn diese mit anderen Informationen zusammengeführt werden, wie etwa Daten aus dem Prozess, der Maschine oder über die Werkstücke sprich Materialien usw. So lassen sich Fehleranalysen durchführen und Ursachen eingrenzen. Ein Beispiel dafür ist die Untersuchungen über das Verschleißverhalten von Werkzeugen, etwa wie sich nachgeschliffene Werkzeuge verhalten. Ein anderes Beispiel aus diesem Bereich sind mögliche Analysen über unterschiedliches Verschleißverhalten von mehrstufigen Werkzeugen. Gesammelte und dokumentierte Erkenntnisse bieten die Chancen für Optimierungen solcher Werkzeuge. Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Zusammenführung der Werkzeugdaten mit Werkstück- und Prozessdaten. Damit lassen sich Auffälligkeiten bei der Bearbeitung in Zusammenhang bringen mit Bauteilvarianten und deren Eigenschaften bis zurück in die Gießerei. An dieser Stelle denkt man bei VW bereits darüber nach, künftig auch die Daten aus der Werkstückrückverfolgung zu nutzen. Hier werden die sogenannten BALLUFF RFID-Datenschrauben eingesetzt, die an jedem Bauteil montiert sind und eine lückenlose Verfolgung der Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderköpfe durch die Bearbeitungsprozesse erlauben.
 
Um sich das Werkzeugmanagement zu erleichtern und um Fehler- bzw. Ursachenanalysen zu betreiben, wurde eine komplexe Datenverwaltung auf Excel-Basis eingerichtet. Diese ist mit einer eigenen Tool-ID Schreib-/Lesestation ausgerüstet, über die jedes Werkzeug zusätzlich erfasst wird. Gleichzeitig bildet diese Datenbasis die Schnittstelle zur Zusammenführung mit Daten aus anderen Bereichen.


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Das einfache und sichere Handling der Werkzeugdaten beginnt mit dem Tool-ID System von BALLUFF am Rechner der Voreinstellgeräte.

Resümee

 

Insgesamt beziffert Volkswagen die Amortisation der Investition in das Tool-ID System von BALLUFF auf nur 19 Monate. D.h., das Nachrüsten der Werkzeuge mit RFID-Datenträgern sowie der Bearbeitungszentren, Messmaschinen und Kontrollplätze mit Schreib-/Lesestationen, macht sich allein durch die von Anfang an beabsichtigte Einsparung an Rüstzeiten in sehr kurzer Zeit bezahlt. Weitere Effekte, die aus dem sichereren Datenhandling, der höheren Verfügbarkeit oder der Verschleißoptimierung entstehen, sind dabei noch nicht berücksichtigt. Ganz zu schweigen von den Vorteilen aus den weiterführenden Fehler- und Ursachenanalysen, die auf dem Weg, den Volkswagen mit dem BALLUFF Tool-ID-System geht, sukzessive ausgebaut werden.
  


Das Volkswagen Werk Salzgitter
 
Das Volkswagen Werk Salzgitter ist das Motorenleitwerk der Marke Volkswagen und eines der weltgrößten seiner Art. Täglich werden hier rund 7.000 Otto- und Dieselmotoren für Pkw und Nutzfahrzeuge in Reihen-, V-, VR- und auch W-Bauweise gefertigt. Insgesamt sind es über 200 Varianten, vom 3- bis zum 16-Zylinder, mit 1,2 bis 8,0 Liter Hubraum. In 2015 waren es exakt 1.518.136 Motoren. Aus diesem Motorenpool bedienen sich alle Marken des Konzerns.


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