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Industrie 4.0

Digitalisierte Prozesskette reduziert Fertigungskosten

| Autor/ Redakteur: Florian Schumpp und Felix Furtmayr / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Ein Forschungsprojekt, das sich mit dem Beschaffungs- und Herstellprozess für Drehteile in Losgröße 1 befasst, zeigt, dass eine digitalisierte Prozesskette den nötigen Aufwand stark reduziert.

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In vielen Unternehmen lassen sich durch eine verbesserte Kommunikation zwischen allen Beteiligten – nicht nur zwischen Entwicklung und Fertigung – die Kosten senken.
In vielen Unternehmen lassen sich durch eine verbesserte Kommunikation zwischen allen Beteiligten – nicht nur zwischen Entwicklung und Fertigung – die Kosten senken.
(Bild: Rapidfacture GmbH)

Mittelständische lohnfertigende Unternehmen in Deutschland sind heute einem enormen Kostendruck ausgesetzt und müssen zudem wachsenden Kundenanforderungen (kurze Lieferzeiten, schnelles Preis-Feedback, schlanke Abwicklung des Beschaffungsvorgangs) standhalten. Dabei liefern diese Unternehmen sehr gute Bauteilqualitäten, verfügen jedoch häufig über keine oder nur sehr wenig Kompetenzen in den Bereichen Marketing und vor allem Digitalisierung. Zum Vergleich: Wird heute im Internet eingekauft, sind Preisvergleiche möglich, die Bestellung ist nach kurzer Zeit abgeschlossen und die Lieferung findet zum Teil direkt am nächsten Tag statt. Die Beschaffung von Dreh- und Frästeilen ist dagegen vor allem zwischen der Anfrage und Bestellung häufig von Rückfragen geprägt und damit schon in dieser Phase langwierig und kostenintensiv. In dem gemeinsamen Projekt „Tp1Click“ des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und der Rapidfacture GmbH, gefördert im Rahmen der Maßnahme „Industrie-4.0-Testumgebungen“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF, wird dies nun aufgegriffen mit dem Ziel einer vollständigen digitalen Auftragsabwicklung für eine effiziente und ökonomische Fertigung ab Losgröße 1.

Herausforderungen im Beschaffungsvorgang

Kundenanfragen kommen heute beim Fertigungsbetrieb oft per E-Mail oder Fax an. Dabei zeigt sich nach erster Prüfung, dass manche Werkstücke zum Teil fertigungstechnisch nicht umsetzbar sind oder Fertigungsinformationen wie Abmessungen oder Toleranzen fehlen. Diese Informationen müssen wieder beim Kunden eingeholt werden. Die Bearbeitung derartiger Anfragen kostet bereits viel Zeit und Geld. Preiskalkulationen für Einzelteile werden vom Fertigungsbetrieb dann meist intuitiv durchgeführt, da dafür nur wenig Zeit zur Verfügung steht. Es müssen mehrere Angebote erstellt werden um eine Bestellung zu erreichen. Die Folge für den Kunden: Angebote verschiedener Hersteller erhalten Preisschwankungen bis zum Faktor 20 für dasselbe Werkstück. Kommt es im Nachgang zu einem Auftrag, so ist die Fertigung bei Einzelteilen oft mit einem hohen Aufwand verbunden: Der Auftrag muss eingeplant, aus den bereitgestellten Werkstückdaten muss ein NC-Fertigungsprogramm geschrieben, die Maschine muss bereitgestellt und bei Problemen in der Fertigung muss reagiert und der Kunde informiert werden. Wie man daraus ersieht, liegt das größte Verbesserungspotenzial beim Thema „Kommunikation“. Es geht darum, den Kommunikationsaufwand zu minimieren, um Aufträge (auch in kleinen Stückzahlen) profitabler zu machen.

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Prozessabläufe automatisiert zusammenführen

„Tp1Click“ greift diese Herausforderungen auf und möchte durch moderne Softwaretechnologien die Prozessabläufe des Auftragsmanagements und der Produktionsplanung automatisiert zusammenführen. Eine offene, integrierte Online-Fertigungsumgebung soll für Drehteile die Fertigungsstrategie in Echtzeit ermitteln, darauf basierend unmittelbar eine Preisermittlung durchführen, die Fertigung initiieren und die nachgeschalteten Schritte der Auftragsabwicklung (Angebot, Zahlung, Versand) synchronisieren.

Im Projekt werden dafür bereits vorhandene Softwaremodule von Rapidfacture zu einer ganzheitlichen Softwareplattform ausgebaut, die perspektivisch um weitere Fertigungsverfahren ergänzt wird. Die Module sollen im Projekt anhand eines realen Testszenarios zu einer hochautomatisierten Fertigungskette für Drehteile in der Metallverarbeitung kombiniert, weiterentwickelt und in der Testumgebung am Fraunhofer-IPA erprobt werden.

Softwaregesamtsystem als Lösung

Rapidfacture arbeitet dafür an einer Lösung, die verschiedene Softwaresysteme zusammenfasst (ERP, Kalkulation, Zeichnungs- und Programmverwaltung, CAD, CAM, Produktionsplanung, Webshop-Anbindung, Versandsoftware). Alle Programmteile sowie die Entwicklungstools wurden eigens entwickelt und sind daher quasi „aus einem Guss“. Dies ist für die Entwickler die Basis für eine schnelle und effektive Entwicklung des Ecosystems, das den komplexen Anforderungen der Beschaffung und Produktion gerecht wird. Durch die Kom­bination der verschiedenen Softwareprodukte sollen die hohen Integrationskosten, die über 50 % der Gesamtkosten ausmachen können, auf einen Bruchteil reduziert werden.

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-IPA konnten innerhalb des Projekts die nächsten Schritte in der Entwicklungsarbeit in die Richtung „Softwaregesamtsystem“ gegangen werden:

  • Ausbau der automatischen Kalkulation auf verschiedene Maschinentypen,
  • Erzeugung der Bearbeitungsstrategien und Zeitberechnung,
  • erweiterte Systematisierung von Kalkulationsschemata für verschiedene Verfahren,
  • Entwicklung einer automatischen NC-Programmerzeugung für Drehteile mit Einbindung in das CAM-Modul,
  • Implementierung einer Produktionsübersicht,
  • aktuelle Produktionsdaten werden in Echtzeit angezeigt,
  • Praxistest des ERP-Systems und Ablaufoptimierung bei verschiedenen Partnerfirmen,
  • Erprobung der gesamten digitalen Beschaffungs- und Fertigungskette,
  • Aufbau einer Testumgebung mit realem Fertigungsszenario.

Unmittelbare Effekte in der Fertigung und beim Kunden

Softwarelösungen können dann signifikante Verbesserungen in der Zusammenarbeit zwischen Kunden und Lieferanten herbeiführen, wenn sie neben den konkreten Handlungsabläufen vor allem die Kommunikationsprozesse zwischen den Beteiligten optimieren. Die Hauptaspekte liegen dabei auf beiden Seiten auf Kosten- und Zeitersparnis (Beschaffungsvorgang, Fertigungsplanung, Lieferzeiten). Ein maßgeblicher Vorteil des entwickelten Softwaresystems im Beschaffungsvorgang: Mit direkter Onlinepreisauskunft sinkt der Aufwand für den Einkäufer stark.

Gleichzeitig kann durch eine automatisierte Angebotserstellung der Aufwand beim Fertigungsbetrieb auf einen Bruchteil reduziert werden. Die unmittelbare Ableitung der Fertigungsstrategie anhand der digitalen Bauteilzeichnung und NC-Code-Generierung verschlankt zudem die Fertigungsplanung.

Die kollaborative Onlinezusammenarbeit zwischen Lieferant und Kunde ermöglicht es, dass beide Parteien den Fokus noch stärker auf Ihre Wertschöpfung legen können und somit vor allem kleine und mittelständische Produktionsbetriebe auch kleine und kleinste Losgrößen profitabel und schnell bearbeiten können.

Gemeinschaftsprojekt

Ein gemeinsames Projekt des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und der Rapidfacture GmbH, gefördert im Rahmen der Maßnahme Industrie-4.0-Testumgebungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF, befasst sich mit dem Beschaffungs- und Herstellprozess für Dreh- und Frästeile ab Losgröße 1.

Eine digitalisierte Prozesskette kann den Aufwand der Beschaffung und Herstellung komplexer Drehteile im Vergleich zum bestehenden Geschäftsprozess um 50 % reduzieren. Daher werden durch Software die Prozessabläufe des Auftragsmanagements und der Produktionsplanung automatisiert zusammengeführt.

Vorteile für Kunden:

  • Zeichnungsdatei hochladen oder Bauteil online konfigurieren,
  • Preisfeedback in Echtzeit,
  • komplexe Drehteile ab Losgröße 1 „auf einen Klick“ konfigurieren und unmittelbar bestellen.

Vorteile für Fertigungsbetriebe:

  • Aufträge werden vorkalkuliert und können direkt übernommen werden – keine Angebotskalkulation notwendig,
  • unmittelbare Ableitung der Fertigungsstrategie anhand der digitalen Bauteilzeichnung und NC-Code-Generierung.

* Florian Schumpp M. Sc. ist Fachthemenleiter Bearbeitung am Fraunhofer-IPA in 70569 Stuttgart, Felix Furtmayr M. Sc. ist Geschäftsführer der Rapidfacture GmbH in 85716 Unterschleißheim

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