Connected Machining

Steuerungen vernetzen die Fertigung

Eine Fertigung, in der von der Konstruktion bis zum auslieferungsfertigen Bauteil alle Arbeitsschritte miteinander vernetzt sind, ermöglicht Heidenhain mit den Software-Lösungen von Connected Machining. Mit ihnen erhalten TNC-Steuerungen Zugriff auf alle auftragsbezogenen Daten im Firmennetzwerk, sodass die Fachkraft zum Steuermann in der Prozesskette wird.

Alle Informationen im Blick: Der zweite Bildschirm zeigt Daten der Software StateMonitor an, der Steuerungsbildschirm das auf der TNC 640 laufende NC-Programm. (Bilder: Heidenhain)

Konstruktion im CAD-System, Programmierung und Aufbereitung der Fertigungsdaten im CAM-System, Simulation der Bearbeitung auf einer virtuellen Maschine, zudem Werkzeugbereitstellung, Werkzeugvermessung, Werkzeugverwaltung – das alles ist für sich genommen in einer modernen Fertigung längst verfügbar. Keineswegs selbstverständlich ist dabei aber der reibungslose Datenaustausch zwischen allen beteiligten Personen und Systemen. Hier ist noch viel Handarbeit an der Tagesordnung – im günstigeren Fall eine manuell veranlasste Datenübertragung, im schlimmsten Fall die Weitergabe eines handgeschriebenen Zettels.

An der Maschine entsteht das Werkstück. Hier müssen alle Informationen zusammenlaufen. Und von hier müssen auch entscheidende Informationen über Status und Qualität eines Werkstücks in die IT-Systeme der Fertigung – also in die Prozesskette – zurückfließen. Der für die Bauteilqualität und Termintreue verantwortliche Facharbeiter muss Zugriff auf alle Daten haben und er muss seine Erfahrung aus der Fertigung in die Prozesskette zurückspiegeln können.

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Ideen für eine Vernetzung aller prozessbeteiligten Personen und Systeme gibt es viele. Aber die Maschinensteuerung in der Werkstatt zum Dreh- und Angelpunkt im Firmennetzwerk zu machen, hat unter den beschriebenen Voraussetzungen einen ganz besonderen Charme. Das zeigte unter anderem eine Live-Vorführung, die Heidenhain zusammen mit Partnern aus den Bereichen CAD/CAM, Werkzeugmaschine, Werkzeugvermessung und Werkzeugverwaltung zum Thema vernetzte Fertigung auf der EMO 2017 realisierte.

Auf der Palette an der Maschine liegen die gespannten Rohlinge für die anstehende Bearbeitung. Im Werkzeugmagazin der Maschine sind bereits vermessene Werkzeuge eingesetzt. Sie sind über einen Code an der Werkzeugaufnahme eindeutig gekennzeichnet. Bei der Bestückung des Werkzeugmagazins hat der Anwender diese Kennung über einen Scanner eingelesen. Damit weiß in diesem Fall die TNC 640 von Heidenhain, welche Werkzeuge in der Maschine vorhanden sind. Die Daten dazu kommen über die Schnittstelle Heidenhain DNC direkt aus dem Werkzeugverwaltungssystem.

Über den Remote Desktop Manager kann der Anwender von der TNC-640-Steuerung direkt auf das CAM-System zugreifen. Das CAM-System greift für die Programmerstellung wiederum auf die Werkzeugdatenbank zurück. Über den Batch Process Manager der TNC kann der Anwender nun die Abarbeitung des Fertigungsauftrags an der Maschine einplanen. Im Batch Process Manager werden NC-Programme und die Lage der Werkstückaufspannung auf der Palette auftragsbezogen verknüpft und nach Priorität in die Liste der offenen Aufträge eingeordnet.

Echtzeitsicht auf den Maschinenstatus

Der Batch Process Manager erlaubt dem TNC-Anwender die hauptzeitparallele Planung mehrerer Fertigungsaufträge. Dabei unterstützt ihn die Steuerung, indem sie die im NC-Programm verwendeten und die tatsächlich an der Maschine vorhandenen Werkzeuge noch einmal miteinander abgleicht. Daraufhin gibt sie eine Rückmeldung über eventuell noch fehlende Werkzeuge und die voraussichtliche Laufzeit der Bearbeitung. Der Anwender kann beispielsweise eine Werkzeugdifferenzliste ausgeben lassen, die nur die Werkzeuge enthält, die er noch zusätzlich rüsten muss.

Die Informationen über die voraussichtliche Laufzeit der Bearbeitung lassen sich auch für die weitere Auftragsplanung nutzen, zum Beispiel zur Planung der zukünftigen Logistik für die gefertigten Bauteile oder der Folgeaufträge für die Maschine. Sie werden zusammen mit den Informationen aus der Werkzeugverwaltung aber auch genutzt, um neue Werkzeuge nachzubestellen. Dabei unterstützt die neue Software StateMonitor den TNC-Anwender. StateMonitor erfasst die Daten von angebundenen Maschinen, verschafft eine Echtzeitsicht auf den Maschinenstatus und kann Nachrichten an Rechner im ganzen Unternehmen und an mobile Endgeräte senden. Dafür nutzt das Programm ebenfalls die DNC-Schnittstelle.

Live-Vorführung auf der EMO 2017: Connected Machining vernetzt CAD/CAM, Werkzeugmaschine, Werkzeugvermessung und Werkzeugverwaltung.

In der Werkzeugbereitstellung laufen damit sofort Anforderungen für möglicherweise zusätzlich benötigte Werkzeuge auf. Das gilt auch für eine bereits laufende Serienfertigung. Die Software kann eine Nachricht an die Werkzeugbereitstellung senden, wenn die Standzeit eines Werkzeugs einen kritischen Wert erreicht und dies im NC-Programm erkannt wird. In der Werkzeugbereitstellung können anhand der in der Werkzeugverwaltung hinterlegten Daten neue Werkzeuge umgehend auf dem Voreinstellgerät bereitgestellt und eingemessen werden. Auch in diesem Fall fließen die Daten der konkreten Werkzeugeinstellung wieder in die Werkzeugverwaltung zurück. Die voreingestellten Werkzeuge erhalten an der Werkzeugaufnahme wiederum eine Codierung zur eindeutigen Identifizierung. CAM-Programm und virtuelle Maschine haben damit auch wieder Zugriff auf diese Daten.

Eine abschließende automatische Werkstückvermessung auf der Maschine liefert wichtige Daten für die Qualitäts-sicherung. Sie können dort archiviert oder auch ausgewertet werden. Außerdem stehen sie wieder zentral für alle anderen Systeme zur Verfügung, sodass vom NC-Programm bis hin zu den Werkzeugen alle Glieder der Prozesskette optimiert werden können.

Anbindung an individuelle Gegebenheiten

Kernstücke von Connected Machining sind die Schnittstelle DNC, der Remote Desktop Manager und die Software StateMonitor. Die DNC stellt die Verbindung zu Warenwirtschafts- und Leitstandsystemen her und bindet die Software StateMonitor in ein Firmennetzwerk ein. Der Remote Desktop Manager eröffnet den Zugang zu allen Windows-Anwendungen. Außerdem bringen die TNC-Steuerungen standardmäßig schon zahlreiche nützliche Funktionen für die Arbeit mit Daten mit, beispielsweise die Viewer für PDF-, Bild- und CAD-Dateien im Step- oder Iges-Format sowie einen Web-Browser. Die Anbindung der Steuerung an das Firmennetzwerk erfordert dann nur eine Ethernet-Verbindung.

Damit jedes Unternehmen seine Prozesskette nach eigenen Wünschen und Erfordernissen gestalten kann, sind die Lösungen von Connected Machining universell an die individuellen Gegebenheiten jeder Fertigung anpassbar. Die verschiedenen Funktionen und Software-Lösungen vernetzen diese dann völlig unabhängig von der jeweils gewählten Lösung anbieterübergreifend zu einer Prozesskette mit durchgängig digitalem Informationsfluss. Ziel ist dabei größtmögliche Flexibilität für den Kunden. Er kann die Heidenhain-Lösungen selbstständig anpassen, konfigurieren und einsetzen. am

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