Industrie 4.0 in der Blechbearbeitung Im neuen Umfeld zur neuen Industrie aufbrechen

Autor / Redakteur: Stéphane Itasse / Stéphane Itasse

Es ist nicht nur ein Gebäude: Mit seinem neuen Experience Center will der belgische Maschinenbauer LVD über Struktur und Architektur auch zu einer besseren Form des Austauschs mit den Kunden kommen. Die Rede ist bereits von Industrie 4.1.

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Mehr als Maschinen: In seinem neuen Experience Center will sich LVD mit den Kunden anders austauschen, um die Herausforderung Industrie 4.0 zu bewältigen.
Mehr als Maschinen: In seinem neuen Experience Center will sich LVD mit den Kunden anders austauschen, um die Herausforderung Industrie 4.0 zu bewältigen.
(Bild: LVD/Tom Lesaffer)

Ein bisschen versteckt ist es schon, das neue Experience Center von LVD: Nicht in der Nähe des Haupteingangs, wohin der unbedarfte Besucher zuerst steuert, sondern auf der anderen Seite des Firmengeländes in Gullegem bei Kortrijk versteckt sich das architektonische Juwel.

Um seine ehemalige Vorführhalle umzubauen, hat der belgische Maschinenbauer keine Kosten und Mühen gescheut. Gleich beim Betreten fällt auf, wie sehr das natürliche Licht den gesamten Raum ausleuchtet – große Fenster und Glastüren setzen alles in Szene. Entworfen vom belgischen Architekturbüro Naert BVBA und der Innenarchitektin Justine Van Strydonck, nutzt das XP Center von LVD das natürliche Licht durch eine Fülle von Fenstern und Glastüren und empfängt die Besucher mit Helligkeit und Raum. In dieser Umgebung können die Gäste das Erbe und die Innovationen von LVD erkunden, Präsentationen und Schulungen in einem Hörsaal besuchen, Ideen in „kreativen Ecken“ teilen sowie sich in der Lounge oder auf der Außenterrasse entspannen.

Industrie 4.0 muss für den Anwender einen Mehrwert bieten

Insgesamt zwölf Maschinen reihen sich in der Mitte des neuen Experience Centers aneinander und stellen die Verfahren dar, die LVD anbietet: Abkantpressen, Tafelscheren, Laserschneidanlagen und Stanzmaschinen. Auch die neu entwickelte Synchro-Form, eine Maschine zum automatischen Biegen großer Profile, die den Award zur Euroblech 2016 von MM MaschinenMarkt und Blechnet gewonnen hat, ist dabei. Neben jeder Maschine sind Produkte aufgereiht, die damit hergestellt wurden. So kann LVD die Fähigkeit jedes Verfahrens den Besuchern darstellen und mit ihnen diskutieren, ohne dass Zeit für die Produktion aufgewendet werden muss.

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Doch ein Produkt bleibt unsichtbar, auch wenn es stets dabei und unverzichtbar ist: die Software. „Mit der Software beginnt heute alles“, sagte Matthew Fowles, Marketingleiter von LVD, im Gespräch mit MM MaschinenMarkt. Zusammen mit Maschinen und Steuerungen bilde die Software Industrie 4.0 als ein integriertes System. „Industrie 4.0 muss dann einen Mehrwert bieten“, fordert Fowles weiter.

Diesen Mehrwert will das Unternehmen erschließen, indem es gemeinsam mit den Anwendern durch die Anwendung von Industrie-4.0-Prinzipien die Herausforderungen in der Blechbearbeitung bewältigt. Dazu soll auch die Architektur des Experience Centers beitragen: „Die konstruktive Ausführung wurde durch die Vision von LVD getragen, ein offenes, gemeinschaftliches Umfeld zu schaffen, in dem der Besucher seinen Platz findet, um zu lernen, sich mitzuteilen, sich zu entwickeln und Neuerungen einzubringen“, sagte der Architekt Wouter Naert. LVD ist es wichtig, seinen Kunden auf Augenhöhe zu begegnen und auch von ihnen zu lernen, wie Fowles und andere Mitarbeiter des Unternehmens bei meinem Besuch immer wieder versicherten. Dazu dienen dann auch die zahlreichen Nebenräume im Experience Center, die beiderseits der Haupthalle angeordnet sind.

Viele Blechbearbeiter vor ähnlichen Problemen

Die Herausforderungen in der Blechbearbeitung sind dabei bei vielen Unternehmen ähnlich, wie Kurt Debbaut, Produktmanager für die Cadman-Software bei LVD, bei einem Vortrag im Experience Center erläuterte – immer kleinere Losgrößen, geringe Margen, kurze Vorlaufzeiten und immer komplexere Teile. Für die Produzenten stellt sich nach seiner Auskunft die Frage: „Wie komme ich von einem 3D-Konzept so schnell wie möglich zu einem 3D-Produkt?“

Um das genauer zu ermitteln, lässt sich die Durchlaufzeit eines Produkts auf die verschiedenen Abteilungen aufteilen, beispielsweise Auftragseingang, Komponentenfertigung, Montage oder Verpackung und Versand. „Viele unproduktive Zeiten ergeben sich dabei im gesamten Ablauf, eine reine Beschleunigung der Prozesse hilft wenig“, konstatierte Debbaut. „Vielleicht müssen wir heute feststellen, dass die Maschinen ausreichend schnell sind.“

Zusammen mit seinen Kollegen bei LVD hat der Produktmanager zwei Flaschenhälse bei den Blechbearbeitern identifiziert: Zum einen treffen viele Aufträge im ersten Schritt auf eine möglichst reduzierte Zahl von Schachtelplänen. Sinnvoll wäre es hier nach seinen Worten, wenn zusätzlich zum Schachtelplan auch Informationen über die einzelnen Aufträge vorlägen. Zum anderen gibt es oft einen zweiten Flaschenhals nach dem Laserschneiden der Bleche beim Sortieren der Teile. Hier benötige der Mitarbeiter Informationen über Teile, Aufträge und die nächste Operation.

Cadman-Software ermöglicht erste Schritte in Richtung Industrie 4.0

Diesen Herausforderungen will LVD mit seiner Cadman-Software begegnen, die unterhalb der ERP-Ebene ihren Einsatzbereich hat, wie Debbaut weiter ausführte. „Mit dem Cadman-Modul Smart Drawing Importer können die Blechbearbeiter eine Zeichnung importieren, bereits die Kostentreiber bei diesem Teil identifizieren und über das ERP-System ein Angebot machen“, sagte Debbaut. Komme dann der Auftrag, würden die bereits gespeicherten Daten noch mit der tatsächlich bestellten Anzahl der Teile und einem Fälligkeitsdatum ergänzt. Das Modul Cadman-Job überprüfe dann die Verfügbarkeiten von Maschine und Werkzeugen und errechne die Biegesequenz. Dabei werde alles zentral abgespeichert. Im Einzelnen sei dabei das Modul Cadman B für das Biegen, Cadman P für das Stanzen und Cadman L für das Laserschneiden zuständig, die Steuerung und die Übergabe zwischen den Bearbeitungsstationen erfolge auf der Softwareseite über Cadman Job.

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Wenn die Lasermaschine mit der Bearbeitung fertig ist, meldet sie das ebenfalls an Cadman Job. Das Softwaremodul schickt dann einen Sortierauftrag an ein Tablet, auf dem die Anwendung Touch-i4 installiert ist. Wenn der Mitarbeiter mit dem Sortieren fertig ist, schickt Cadman-Job Daten an Cadman B zum Biegen mit einem optimierten Ablauf für wenig Werkzeugwechsel. Der Bediener muss nur noch im Anschluss an das Biegen das Ergebnis auf Gut- und Schlechtteile überprüfen und den Auftrag abschließen. Cadman Job gibt die Daten für Rechnung und Versand an das ERP-System weiter.

Art der Produktionssteuerung muss sich dem Unternehmen anpassen

Noch weiter geht LVD-Entwicklungsleiter Dr. Wim Seruys mit seinen Gedanken, die er ebenfalls im Experience Center darlegte: Wie lassen sich typische Probleme einer Blechwerkstatt wie lange Lieferzeiten, nicht vorhersehbare Durchlaufzeiten und hohe Umlaufbestände – die gleichbedeutend sind mit hohem Kapitalaufwand – lösen? Üblicherweise gibt es dazu drei Ansätze: die traditionelle Produktionssteuerung über ein ERP-System, Lean Management und Quick Response Management (QRM).

Die drei Steuerungsweisen haben jedoch alle ihre Nachteile. So laufen bei einer Produktionssteuerung per ERP öfter mal die Pufferplätze voll, weil zum Beispiel für eine nachgeschaltete Zelle produziert wird, die gerade aber nicht verfügbar ist. Dies wiederum führt zu einem hohen Umlaufbestand. Außerdem werden aufgrund von Unsicherheiten viele Sicherheitszeiten und Puffer eingeplant. Schließlich führt die Beschleunigung eiliger Aufträge bei dieser Art der Produktionssteuerung zu Verspätungen bei regelmäßigen Orders.

Das Lean Management berücksichtigt die Durchlaufzeit mit dem Konzept der Taktzeit. „Das funktioniert jedoch nur, wenn die Nachfrage relativ stabil ist und die Produkte relativ ähnlich sind“, erläuterte Seruys, „kleine Chargengrößen gehen mit Lean, aber nicht unterschiedliche Fertigungszeiten und eine variable Nachfrage.“

Beim Quick Response Manufacturing wiederum wird eine Maschine nur angesteuert, wenn auch die nachgeordnete Produktionszelle verfügbar ist. Damit lässt sich nach Auskunft des LVD-Entwicklungsleiters zwar die Durchlaufzeit um mehr als 50 % senken und die hohen Fertigungskosten lassen sich durch die Vermeidung von Fixkosten wie Planungskosten, Umlaufbestand oder verspäteten Aufträgen kompensieren. Nachteile dieser Art der Produktionssteuerung sind einerseits die zahlreichen Umstellungen, die stets auch Kosten bedeuten, und speziell in der Blechbearbeitung eine nicht optimale Verschachtelung beim Laserschneiden, was die Materialkosten in die Höhe treibt.

„Welche Art der Produktionssteuerung kann sehr unterschiedliche Spezifikationen und kleine Chargengrößen meistern?“, das ist nun die Frage, die sich Seruys stellt. Hier kommen jetzt die Vorteile von Industrie 4.0 ins Spiel, denn mit diesen Methoden lässt sich der gesamte Produktionsprozess von Anfang bis Ende verfolgen. Doch wenn es darum geht, die richtige Richtung einzuschlagen, muss zunächst das Ziel klar sein, oder wie es der LVD-Entwicklungsleiter formulierte: „Welcher Key Performance Indicator ist wichtig? Welche Verbesserungen sind damit zu erwarten? Und welche Entscheidungen muss ich dafür treffen?“

Von Industrie 4.0 weiter zu Industrie 4.1

Hier müssen sich Unternehmen entscheiden, ob sie nach einem kostenbasierten System arbeiten wollen oder nach einem zeitbasierten System, wie Seruys weiter ausführte. Bei einem herkömmlichen kostenbasierten System steht die Overall Equipment Effectiveness (OEE) im Mittelpunkt, es geht darum, die Maschinen möglichst gut auszulasten. Beim zeitbasierten System betrachtet man hingegen in erster Linie die Zeit, in der ein Wert geschaffen wird. „Das Optimum zwischen den beiden Systemen muss jedes Unternehmen für sich selbst finden“, sagt er. Als Anhaltspunkt könne man sagen, dass das zeitbasierte System eher für kleinere Stückzahlen und das kostenbasierte System eher für größere Stückzahlen geeignet ist. Zur Produktionskontrolle schlägt er eine Zeitschwelle bei gepufferten Aufträgen vor: Sobald ein bestimmter Wert überschritten ist, werden keine Aufträge für diese Maschine angenommen. Wenn dann jeder Auftrag im Puffer nach dem First-in-first-out-Prinzip (fifo) abgearbeitet wird, wird die Durchlaufzeit planbar.

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Doch das ist Seruys noch nicht genug. „Wir wollen den Schritt von Industrie 4.0 zu Industrie 4.1 machen“, sagte er im Experience Center. Dazu soll ein selbstlernendes System den Einfluss der Sollwerte auf den Key Performance Indicator (KPI) analysieren. Das Management kann dann eine bevorzugte Kombination von KPIs festlegen, das System passt die Sollwerte an, um das Ziel so gut wie möglich zu erreichen. Neben der Verfolgung der Abläufe steht so auch eine zuverlässige Prognose zur Verfügung.

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