Digitalisierung und Vernetzung

Andreas Mühlbauer,

Digitaler Zwilling im Shopfloor zum Leben erweckt

Mit der durchgängigen Software-Lösung konnte Miba seine Effizienz deutlich steigern. © Miba

Der Werkzeugbau der Firma Miba beweist mit der Einführung einer durchgängigen Software Prozess-Lösung vom ERP bis zum Bearbeitungszentrum, dass ein Einsparpotenzial von 10 bis 25 Prozent für die Serienfertigung realistisch ist. An speziellen Maschinen lassen sich sogar 300 Prozent Effizienzsteigerung erreichen.

Die österreichische Miba Group produziert unter anderem Motoren- und Industriegleitlager, Reibbeläge, Sinterformteile und Beschichtungen. Im Rahmen der Strategie "Miba 2020" investiert das Unternehmen langfristig in globales Wachstum, Innovation, Technologie und Menschen. Eine durchgängige Digitalisierung und Vernetzung der Fertigung spielt dabei eine große Rolle, um brachliegendes Potenzial zu erschließen.

Serienfertigung und Werkzeugbau: Unterschiedlich und dennoch gleich

Am Standort im österreichischen Laakirchen sind die Serienfertigung für Gleitlager und der Werkzeugbau von Miba angesiedelt. Es sind zwei Bereiche, die auf den ersten Blick unterschiedlicher nicht sein können. Der Werkzeugbau mit seinen 40 hochqualifizierten Fachkräften und in gewisser Hinsicht mit Manufaktur-Charakter auf der einen Seite. Auf der anderen die auf höchsten Durchsatz getrimmte Serienfertigung mit zehnmal so vielen Mitarbeiter zählend, davon rund 60 Prozent angelernt.

Die Unterschiede gibt es auch bei der IT-Infrastruktur. Vor Einführung der Coscom- Lösung waren im Werkzeugbau bereits EspritCAM von DP Technology und die Maschinensimulation mit CheckitB4 von Pimpel gesetzt. Dagegen gibt es in der Serienfertigung eine SAP-Anbindung sowie ein MES-System für die Shopfloor-Steuerung und als CAM-Software nutzt die Arbeitsvorbereitung Vanc von GNT Systems.

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Der Werkzeugbau stellt Betriebsmittel für die eigene Gleitlagerproduktion her. Darüber hinaus werden zu rund einem Drittel in Lohnfertigung Maschinen und Vorrichtungen für externe Unternehmen in der umliegenden Region gefertigt. Der Maschinenpark umfasst 13 CNC-Maschinen in der mechanischen Bearbeitung. Die Serienfertigung indes fertigt für die Miba Bearing Group im großen Stil Gleitlager, unter anderem für Hochleistungsgas- und Dieselmotoren und für den Maschinen- und Anlagenbau, etwa für Turbinen, Kompressoren oder Pumpen. In deren Maschinenpark verrichten derzeit 64 Maschinen ihren Dienst, 27 davon sind CNC-Bearbeitungszentren. Sind die Aufgabenstellungen, die IT-Infrastruktur und die gewachsenen Abläufe sehr verschieden, verbinden beide Bereiche doch etwas. „Wir alle hier am Standort sind getrieben von der zunehmenden Komplexität im Prozess wie in der Bearbeitung. Dieses gilt es zu beherrschen“, sagt Martin Holzinger, der den Bereich Werkzeugbau bei Miba als Projektleiter betreut.

Gewaltiges Potenzial durch Datenklarheit und -durchgängigkeit

Gut fünf Jahre ist es nun her, als ein externer Berater im Rahmen einer Return-on-Investment-Betrachtung den Nutzen durch die Einführung eines dezidierten Tool-Management-Systems analysierte. Im Endausbau schienen über beide Bereiche hinweg Einsparungen möglich, insbesondere durch die Reduktion des Werkzeugrüstaufwands – eine beträchtliche Sume. „Die Studie verdeutlichte nur, was zuvor bereits offensichtlich war: Durch das organisatorische Wachstum und zunehmende Komplexität war uns die Transparenz in den Abläufen abhandengekommen. Es war klar, dass wir ein neues, zukunftsfähiges Infrastruktursystem für den Shopfloor benötigten“, sagt Holzinger.

So begann Miba mit der Systemauswahl. Bald war klar, dass es eine softwarebasierte zentrale Datenplattform sein müsste, eine bidirektionale Lösung, die einerseits die beiden CAM-Systeme in der Arbeitsvorbereitung mit den notwendigen Werkzeugdaten versorgt sowie die NC-Programme prozesssicher an die Maschinen weiterreicht. Andererseits sollte diese Infrastrukturlösung gleichzeitig in der Lage sein, ein direkt am Bearbeitungszentrum erzeugtes NC-Programm zentral zu archivieren, sodass dessen Wiederverwendung im Falle von Wiederholteilen eine prozesssichere Knopfdrucklösung darstellt.

An keiner Stelle im Prozess sollte es zu einer doppelten Datenhaltung bzw. -eingabe kommen, die Klarheit und Durchgängigkeit bei der Datenstruktur war ein essenzieller Faktor. Thomas Schernthaner, verantwortlich für den Bereich Vorrüsten/Werkzeugtechnik und Projektmitglied für das Prozessdesign der Gleitlager-Serienfertigung, erinnert sich an den Benchmark: „Am Ende waren nur noch die Coscom-Lösung und die eines Mitbewerbers in der engeren Auswahl." Die Unterschiede in den präsentierten Lösungen schienen gering, aber der Mitbewerber hätte bei der Anbindung der CAM-Programmverwaltung auf einen Partner zurückgegriffen, weil er selbst keine derartige Lösung im Angebot hatte. „Wir wollten eine durchgängige Lösung aus einer Hand“, betont Schernthaner. Und diese konnte einzig Coscom mit dem ToolDirector VM und FactoryDirector VM bieten. Kein Wunder also, dass der Zuschlag zugunsten des renommierten Fertigungs-IT-Lösungsanbieters fiel. Stefan Kühn, der zuständige Projektleiter bei Coscom, erklärt die Entscheidung kurz und knapp: „Das Entscheidende für Miba war die Möglichkeit der tiefen Integration in die bisherige, sehr heterogene Infrastruktur.“

Als Pilotanwendung bei der Implementierung fungierte der Werkzeugbau für die neue Coscom-Datenplattform „Hierbei konnten wir uns zunächst voll auf den Shopfloor konzentrieren, denn es gibt keine Vernetzung zu SAP ERP beziehungsweise zum MES-System, wie es in der Serienfertigung der Fall wäre“, erklärt Holzinger. „Wir wollten auf keinem Fall Insellösungen, die möglicherweise zwar für eine Anwendung perfekt passen, dann aber nicht auf andere Bereiche ausrollbar wären. Unser Ziel war ganz klar, dass die neue Lösung einen Mustercharakter für alle Maschinen und andere Fertigungsabteilungen haben sollte“, gibt Schernthaner die Richtung vor.

Digitaler Zwilling für die virtuelle Maschine auf Knopfdruck

Die Coscom-Datenplattform mit dem ToolDirector VM stellt zentrale, digitale Werkzeug- und Technologiedaten bereit und versorgt bei Miba alle Prozessteilnehmer vom CAM-System bis in den Shopfloor. © Miba

Das zentrale Datenmanagement im Werkzeugbau übernehmen nun ToolDirector VM für das Werkzeugdatenmanagement und FactoryDirector VM für die CAM-/NC-Programmverwaltung. „Die Vorgabe an die Schnittstelle zu Esprit CAM war, dass alle Technologiedaten darüber laufen müssten, für Dreh- und Fräswerkzeuge. Wir wollten die vollständige Transparenz haben“, erklärt Holzinger. Die Datendurchgängigkeit sollte so weit gehen, dass die Informationen von den Voreinstellgeräten an die Heidenhain- oder Siemens-Steuerungen der Maschinen übergeben werden. Die Werkzeugdaten müssten überall verwendbar sein. Coscom-Projektleiter Stefan Kühn: „Alle Daten werden komplett neutral, also unabhängig von den einzelnen Zielsystemen, angelegt und an diese bedarfsgerecht mit entsprechenden Technologieinformationen weiter gereicht." Man habe sich im Vorfeld genau überlegt, wie die Datenerfassung über die Einstellgeräte auf den digitalen Balluff-Chip der Werkzeuge gelangen könnte und wie die Daten an die Maschine transferiert werden sollten. Die physische Bewegung der Betriebsmittel von der Werkzeugausgabe bis hin zur Maschine wird vollständig digital mit allen zugehörigen Informationen abgebildet. Die Datenkonsolidierung hierzu findet im ToolDirector VM statt. Es gibt keine unkontrollierte Datensenke. Der bidirektionale Datenaustausch findet auf die gleiche Weise mit den beiden Voreinstellgeräten von Haimer und Zoller statt. Per Mausklick wird über einen Parser-Lauf im  FactoryDirector VM das Einrichteblatt erzeugt. „Diese Informationsbereitstellung geschieht innerhalb weniger Sekunden. Und das Ergebnis versteht jeder Mitarbeiter: Er sieht sofort, wie das Komplettwerkzeug zusammengebaut, vermessen und welcher Maschine es zugeordnet wurde“, sagt Holzinger. „Im Grunde genommen handelt es sich dabei um einen digitalen Zwilling“, sagt Christian Erlinger, Mitglied der Geschäftsleitung bei Coscom. "Denn es handelt sich um die komplette Betriebsmitteldokumentation der Arbeitsvorbereitung und des Shopfloors. Den digitalen Werkzeug-Zwilling dazu haben wir mit ToolDirector VM implementiert.“

Insgesamt sind in der Softwarelösung rund 1.600 Komplettwerkzeuge definiert, davon rund 270 Standardwerkzeuge und etwa 4.000 einzelne Komponenten digital archiviert. Martin Holzinger erklärt, warum das für Miba so wichtig ist: „Früher hat der Bestand an gebrauchten Werkzeugen über die Zeit erheblich zugenommen, weil die Mitarbeiter unsicher waren, ob das Werkzeug für den Auftrag noch reichen würde. Daher haben sie lieber ein neues als ein gebrauchtes Werkzeug verwendet, obwohl es noch benutzbar gewesen wäre.“

Agiles Projektmanagement und starke Partnerschaft

PC InfoPoint VM mit dem FactoryDirector VM sorget für die Technologiedatenvisualisierung an den Informations-Hotspots direkt an den Maschinen. © Miba

Die Umsetzung des umfangreichen Lastenhefts war für die Experten von Coscom eine Herausforderung. Esprit CAM verrichtet nun mit einer tiefgreifenden Integration in den Tool- und FactoryDirector VM zur seinen Dienst. So ist die Erfassung der Werkzeuglagerorte und anderer Betriebsmittel stets transparent und die erzeugten NC-Codes sicher im Zugriff.

„Unser Projektpartner für die Anbindung war Pimpel. Mit dem Unternehmen lassen sich sehr gut Infrastrukturprojekte in Verbindung mit operativen Systemen wie beispielsweise die CAM- und Simulations-Anbindung realisieren“, betont Christian Erlinger.

Die Spezialisten verfolgen die Projektziele stets mit einer gewissen Agilität, weil sich die Prioritäten verschieben können. So war die Einbindung einer NC-Schleifmaschine zum Projektstart noch kein Thema, im weiteren Verlauf dann sehr wohl. Die Fähigkeit zur Erweiterung und Aktualisierung der Systemlösung muss gewährleistet sein. Die CAM-Anbindung profitiert von der Coscom-TCI-Technologie: Der ToolDirector VM verfügt über das sogenannte Tool Cooperation Interface (TCI) für den lückenlosen CAD/CAM- und Simulationsprozessdatenaustausch. Über eine Art Werkzeugdatencontainer wird die Werkzeugdatenbank für Drittanbieter geöffnet. Der Vorteil: Die Werkzeuge werden für alle Zielsysteme an einer zentralen Stelle angelegt und gepflegt.

Zentrale Shopfloor-Digitalisierung: Visualisierung an den Maschinen

Die Digitalisierung reicht bei Miba von der AV bis in den Shopfloor. Alle fertigungstechnischen Informationen, die für den Arbeitsgang benötigt werden, werden im Werkzeugbau mit der zentralen Vernetzungstechnologie InfoPoint VM von an Terminals direkt an der Maschine visualisiert. Hier kann der Bediener alle Fertigungsinformationen abrufen. InfoPoint VM stellt sicher, dass das geprüfte Ergebnis aus der CAM- und Simulationsabteilung getreu den Vorgaben umgesetzt wird. Auf diese Weise wurden die bisherigen Insellösungen der Visualisierung an den Maschinen durch ein zentrales System abgelöst.

Martin Holzinger: „Wir waren im Bereich der Herstellung kleiner Teile unter anderem wegen des hohen Rüstaufwands nicht konkurrenzfähig. Bei großen Teilen war dies nie ein Thema. Die Coscom-Lösung hat hier das Blatt wenden können. Mit der Durchgängigkeit der Lösung haben wir die Rüstzeit bei einer 5-Achs-Fräsmaschine im 2-Schichtbetrieb erheblich reduzieren können. Die Ausbringung ist inzwischen dreimal so groß gegenüber der Vorgängeranlage, da wir jetzt in der Lage sind die Maschinenkapazität voll auszunutzen. An der Maschine haben wir mit vier Leuten begonnen, dann wurde auf drei reduziert und sporadisch sind es sogar nur noch zwei.“

Grundstein für die Zukunftsfähigkeit

„Es ist unglaublich, was da hochgerechnet über die Vielzahl der Mitarbeiter an Einsparungen zusammenkommt“, wundert sich Thomas Schernthaner. Die Implementierung der Lösung sei nicht nur in Geld zu messen, sondern auch in Form von Zufriedenheit und Motivation. „Die Coscom-Lösung ist jederzeit erweiterbar und damit lernfähig. Die Projektumsetzung hat ihre Zeit gedauert und es war ein gewisser Initialaufwand notwendig. Aber die Mühe ist es wert gewesen, weil wir dabei auch an die Zukunft gedacht haben. Im Rahmen unserer Digitalisierungsstrategie haben wir mit Coscom eine nachhaltige IT-Lösung für diesen Trend geschaffen – und somit die Basis für die Zukunftsfähigkeit unseres Unternehmens.“

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