Clevere Werkzeugwechselstrategie beeinflusst Verfügbarkeit

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PTW Institut für Produktions- management, Technologie und Werkzeugmaschinen

Dabei werden Methoden zur Ermittlung der optimalen Reihenfolge und Häufigkeit der Wechsel von Zerspanwerkzeugen (Werkzeugwechselstrategien) entwickelt und erprobt.

Für die Werkzeugwechselstrategie ist die individuelle Standmenge der Werkzeuge die wichtigste Determinante. Die Standmenge darf durch die Werkzeugwechselstrategie zu keinem Zeitpunkt überschritten werden. Sehr wohl ist aber eine bewusste Unterschreitung der maximalen Standmenge zulässig, wenn dadurch die Verfügbarkeit der Linie erhöht wird.

Zwei Basisstrategien für die Werkzeugwechsel

Daraus ergeben sich die beiden Basisstrategien für Werkzeugwechsel:

• Standmengenstrategie und

• Intervallstrategie.

Bei einer rein standmengenbezogenen Strategie wird jedes Werkzeug nach Erreichen seiner individuellen Standmenge gewechselt, während bei einer rein intervallbezogenen Wechselstrategie, die Wechsel in einem definierten Intervall unter bewusstem Verzicht auf Teile der Standmenge zusammengefasst werden. Die Strategien weisen verschiedene Stärken und Schwächen auf (Tabelle 1 – siehe Bildergalerie).

So ist die rein standmengenbezogene Strategie gerade bei stark unterschiedlichen Standmengen mit hohen Stillstandszeiten der Werkzeugmaschinen verbunden. Demgegenüber steht der intervallbezogene Werkzeugwechsel, der zu erhöhten Werkzeugkosten durch die Reduktion der genutzten Standmenge und somit zu einer größeren Anzahl notwendiger Werkzeuge führt.

Optimale Reihenfolge und Häufigkeit der Werkzeugwechsel ermitteln

Die drei wichtigsten Einflussgrößen bei der Entwicklung der Werkzeugwechselstrategie sind somit:

• Linienverfügbarkeit (beziehungsweise die Verluste der Verfügbarkeit durch Werkzeugwechsel),

• Personaleinsatz (Mitarbeiterverfügbarkeit und Personalkosten) und

• Werkzeug(-verlust-)kosten.

Die Erhöhung der Verfügbarkeit durch Bündelung von Werkzeugwechseln wird dadurch möglich, dass beim Werkzeugwechsel jeweils zwei Zeitanteile auftreten (Bilder 1 bis 4 – siehe Bildergalerie). Zum einen ein maschinenbedingter Zeitblock und zum anderen ein werkzeugabhängiger Anteil.

Der maschinenbedingte Zeitblock fällt bei jedem Start und Stopp der Maschinen an, unabhängig davon, wie viele Werkzeuge an der Maschine tatsächlich gewechselt werden. Er entsteht typischerweise dadurch, dass beispielsweise vor dem Werkzeugwechsel Türen geöffnet werden, der Arbeitsraum von Spänen befreit wird oder dass nach dem Wechsel Arbeitsmaterialien aus dem Arbeitsraum entfernt oder Vorgänge in der Steuerung quittiert werden müssen.

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