Coscom Shopfloor-Digitalisierung aus Sicht der Werkzeuge

Autor / Redakteur: Bernhard Valnion / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Ein Lohnfertiger vernetzte in Rekordzeit seine Fertigungs-IT mit einem Werkzeug-Lifecyclemanagement. Dies sicherte ihm in kurzer Zeit Wachstumschancen. Außerdem stieg die Werkzeugverfügbarkeit auf nahezu 100 % und für Wiederholteil-Aufträge gibt es nun eine Knopfdrucklösung.

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Mit einer Werkzeugverwaltungs-Software ist es deutlich einfacher, die Übersicht über die zahlreichen Werkzeuge zu behalten.
Mit einer Werkzeugverwaltungs-Software ist es deutlich einfacher, die Übersicht über die zahlreichen Werkzeuge zu behalten.
(Bild: Coscom)

Anzeichen für das Wachstum eines Fertigungsbetriebs gibt es zuhauf. Etwa beim Werkzeugmanagement: Der Auftragseingang nimmt zu, es müssen mehr Werkzeuge angeschafft und damit eine größere Komplexität beim Umgang mit diesen Betriebsmitteln beherrscht werden. Nehmen wir den Lohnfertiger Armbruster GmbH aus Steinach im Schwarzwald als Beispiel. Armbruster stellt unter anderem chirurgische Instrumentarien und orthopädische Implantate sowie Teile und Komponenten für den Maschinen- und Anlagenbau her.

Der Blick auf den Shopfloor des Unternehmens lässt einem den Atem stocken, denn da findet sich so ziemlich alles, was das Herz eines Produktioners höher schlagen lässt: Insgesamt 25 Maschinen – darunter 3- und 5-Achs-Bearbeitungszentren mit Roboteranlagen, Dreh-Fräszentren mit Haupt- und Gegenspindeln, Draht- und Senkerodiermaschinen, sowie umfangreiche Messtechnik für eine penible Qualitätssicherung verrichten sorgfältig und zuverlässig ihren Dienst. Von den Zertifikaten, die von der Medizintechnik gefordert werden, profitieren auch die Kunden im Maschinen- und Anlagenbau. Deshalb verkündet man auf der eigenen Homepage, dass der Name Armbruster für außergewöhnliche Präzision, Know-how und großen persönlichen Einsatz im Markt hoch geschätzt wird.

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Im Fokus stehen komplexe, kundenspezifische Pordukte

Das Unternehmen wird in der zweiten Generation von den Söhnen Tobias und Florian Armbruster geführt. Geschäftsführender Gesellschafter Tobias Armbruster erläutert: „Wir konzentrieren uns auf komplexe, kundenspezifisch zu fertigende Produkte mit großer Prozesstiefe und umfangreicher Prozessabfolge“, wobei „komplex“ auch im Sinne einer engen Abstimmung mit dem Kunden zu verstehen sei. So gebe es oftmals reichlich Gesprächsbedarf im Zielgebiet der Optimierung: bei der Wahl des geeigneten Fertigungsprozesses ebenso wie beim Feinschliff der Geometrie der zu fertigenden Teile.

Armbruster hat sich für die Werkzeug-Verwaltungssoftware Tooldirektor VM (Virtual Machining) der Coscom Computer GmbH aus Ebersberg bei München entschieden. Was waren (und sind) die Motive aus Sicht des Geschäftsführers? „Ziel ist eine verbesserte Organisation unseres wachsenden Werkzeugbestands. Uns war schnell klar geworden, welches Potenzial in dieser Management-Aufgabenstellung steckt, denn damit lässt sich effizient eine komplexe Prozesskette abbilden – vom Werkzeug hin zur Maschine und zurück in den Werkzeugschrank“, bringt es Tobias Armbruster auf den Punkt und fügt hinzu: „Coscom hat uns schließlich bewiesen, wie ganzheitlich dieses Thema verstanden werden sollte und dass es zum Kerngeschäft von Coscom gehört.“

Armbruster sieht in Industrie 4.0 und der Digitalisierung große Chancen, daher sollte nicht der zweite Schritt vor dem ersten gemacht werden. Und ein dezidiertes Tool-Management im Sinne einer vertikalen und horizontalen Integration ist der nächste Schritt in Richtung Industrie 4.0 und Digitalisierung aus Sicht der Werkzeuge. Die bestehende Fertigungs- und IT-Infrastruktur, in die der Tooldirector VM von Coscom eingebettet wurde, umfasst das ERP-System Majesty von UB-Software, X-MSK von XEN Software für die Übertragung von NC-Programmen an Mazak-Maschinen, das CAD/CAM-System Mastercam, über das die CNC-Programme erstellt werden, das Werkzeug-Ausgabesystem GTMS von Gühring sowie Werkzeug-Voreinstellgeräte von Zoller. „Coscom hat sich den Herausforderungen der Prozessanbindung gestellt und unsere Anforderungen vollständig umgesetzt“, resümiert Geschäftsführer Tobias Armbruster zufrieden.

Ziel ist es 100 % Werkzeugverfügbarkeit zu garantieren

Für Aussagen zu Details der Anbindung von Tooldirector VM steht Hubert Griesbaum, Leiter der Zerspanungstechnik bei Armbruster, zur Verfügung: „Unsere Vision war und ist die 100-%-Verfügbarkeit der Werkzeuge, weil ohne die passenden Werkzeuge mit einem Auftrag nicht begonnen werden kann.“ Der Tooldirector VM transformiert die CAD-Daten der Werkzeughersteller in ein allgemeingültiges Verwaltungsformat, den sogenannten Coscom-Datencontainer. Die Coscom-Lösung ist mit ihrer TCI-Technologie (Tool Cooperation Interface) eine universelle Toolmanagement-Datenbank-Plattform für prozessfähige Werkzeugdaten, die einen lückenlosen CAD/CAM-, Voreinstell- und Messprozess ermöglichen. Armbruster verwendet für die NC-Programmierung Mastercam und für das Ausmessen der Werkzeuge Zoller-Messgeräte. Über TCI werden die unterschiedlichen Versionen und Komponenten der Komplettwerkzeuge erzeugt und die entsprechenden Informationen, etwa Hüllgeometrie und Schneidebereiche, übergeben. „So kann ein funktionsfähiges Simulationsergebnis auch für den realen Zerspanungseinsatz sichergestellt werden“, erklärt Griesbaum.

Der Tooldirector VM organisiert darüber hinaus zentral in einer Datenbank die Lagerwirtschaft der Werkzeuge und Betriebsmittel. Unterschiedliche Lagersysteme, bei Armbruster sind es Werkzeugschränke von Gühring, werden in der gesamtheitlichen Coscom-Toolmanagement-Infrastrukturlösung verwaltet – Werkzeugbewegungen (Entnahmen und Zubuchungen) werden standardisiert und sind damit reproduzierbar.

Fertigung für Medizintechnikprodukte erfordert sehr hochwertige Werkzeuge

Armbruster verwendet insbesondere für die Kunden in der Medizintechnik sehr hochwertige Werkzeuge. Deshalb ist die genaue Planung und Verwaltung elementar wichtig, da diese Werkzeuge gegenüber Standardwerkzeugen meist sehr teuer sind. Denn das Ziel kürzerer Durchlaufzeiten muss erreicht werden. Zwar kann aufgrund der hohen Preise dafür keine überschüssige Vorratshaltung betrieben werden; dennoch wird ein großes Sortiment an Werkzeugen, auch in Hartmetallausführung, vorgehalten, um die höchste Verfügbarkeit für eine schnelle Auftragsabwicklung zu garantieren.

„Am Tag gehen zwischen drei und acht Werkzeuglieferungen von den Lieferanten ein“, sagt Griesbaum. Er fügt hinzu: „Wir haben die Prozesskette so ausgelegt, dass wir schnell auf zusätzliche Auftragseingänge sehr flexibel reagieren können. Zuvor wurde dies umständlich über Excel-Tabellen und per E-Mail händisch durchgeführt.“

Für den Arbeitsgang eines Teils auf einer CNC-Maschine sind jeweils mehrere Komplettwerkzeuge erforderlich, die in der Rüstliste dokumentiert sind. Jedem Komplettwerkzeug und jeder Werkzeugliste ist eine ID-Nummer zugeordnet, die zur entsprechenden Spezifikation führt. Zusammengefasst verwaltet der Tooldirector VM die Stammdaten aller Einzelkomponenten und Komplettwerkzeuge, Fräsaufträge und Rüst- und Abrüstlisten (als Differenz zweier Rüstlisten zwischen zwei Arbeitsgängen auf einer Maschine), sodass das Einlasten mehrerer Aufträge an einer Maschine durchgeführt werden kann.

Die Transparenz in der Prozesskette hat erheblich zugenommen

Über die Rüstliste kann festgestellt werden, wie häufig ein Werkzeug verwendet wurde, und ob ungewöhnliche Werkzeuge zum Einsatz kamen, die sich schnell abnutzen, sodass es sinnvoll ist, ein höherwertiges Werkzeug zu verwenden, um die Standzeit zu erhöhen. „Es können einfach besser Entscheidungen getroffen werden“, bringt es Griesbaum auf den Punkt, „ohne die Coscom-Lösung wollte ich heute nicht mehr arbeiten, denn alle Infos sind immer aktuell auf Knopfdruck da.“

Coscom-Consultant Henning Felber ruft in Erinnerung: „Die Arbeitsweise hat sich bei Armbruster dadurch komplett verändert. Zwar waren zuvor die Informationen bereits vorhanden, aber auf viele Stellen verteilt. Daraus die richtigen Schlüsse zu ziehen, etwa in Hinsicht auf die tatsächliche Verfügbarkeit eines Werkzeugs, war oftmals schwierig und in der Hektik des Alltags ging einiges unter.“

Zum Beispiel war die zugehörige Werkzeugaufnahme mit der Werkzeug-Ausspannlänge irgendwo im NC-Programm hinterlegt, sodass nicht unmittelbar ersichtlich war, ob ein Werkzeug umgespannt werden musste oder nicht. Durch die Anlage von Komplettwerkzeugen reduziert sich die Vielfalt der zusammengebauten Werkzeugvarianten erheblich, was auch die Rüstzeiten durch die Verwendung der richtigen Werkzeuge reduziert. Die Komplettwerkzeuge werden mit einer Standzeit versehen, sodass auf einen Blick die Wiederverwendbarkeit ersichtlich ist.

„Es schauen sich nicht mehr drei verschiedene Mitarbeiter ein Werkzeug an, um herauszufinden, ob es noch verwendbar ist oder nicht“, sagt Griesbaum. Der Tooldirector VM dokumentiert eindeutig, welche Werkzeuge vorhanden sind und welche zum Nachschleifen weggegeben wurden. Mit anderen Worten, auch in dieser Hinsicht hat die Transparenz in der Prozesskette „Toolmanagement“ erheblich zugenommen: Die Standzeiten werden möglichst optimal ausgenutzt.

Leistungsfähige Schnittstellen halten alles im Fluss

Die XMSK-Schnittstelle zur Vernetzung der Mazak-Maschinen ist schon realisiert und befindet sich in der Einführungsphase. Die Schnittstellen zu Mastercam und zum ERP-System leisten täglich hervorragende Dienste, wie der Workflow der Auftragsabwicklung zeigt: Die Artikelstammdaten werden im ERP-System und in der Arbeitsvorbereitung des Betriebsauftrages angelegt. Der Betriebsauftrag wird im Leitstand freigegeben und eingeloggt.

Mit dem CAM-System wird das NC-Programm erstellt. Dazu werden aus dem Tooldirector VM die entsprechenden Werkzeuge „gezogen“. Und durch das Parsen des NC-Programms wird die tatsächliche Werkzeugliste erstellt. Es werden arbeitsgangbezogene Rüstlisten erstellt und anschließend der vorgesehenen Maschine zugeordnet. Am PC an der Maschine wird die Differenzliste angezeigt: was an Werkzeugen abgerüstet und was hinzugefügt werden muss. „Alle Werker arbeiten selbstständig mit der integrierten Auftragsverwaltung. Weil diese eine große Erleichterung für sie bedeutet, wurde sie schnell angenommen“, sagt Griesbaum zufrieden.

Mit professioneller Einführung wohlüberlegt und schnell zum Ziel

Aus dem Lastenheft – Griesbaum sagt dazu schmunzelnd: „Es war eher ein Lastenbuch“ – wurde das Pflichtenheft gemeinsam mit Consultant Henning Felber von Coscom abgeleitet. Griesbaum: „Im Nachhinein hat sich herausgestellt, dass es sehr sinnvoll war, sich gleich zu Anfang über sehr viele Details Gedanken zu machen und auch Selbstverständlichkeiten festzuhalten.“

Zunächst ging es um das Procedere, wie die Werkzeugstammdaten zu übernehmen und die Bestellinformationen zu hinterlegen seien. Immerhin musste erheblicher Aufwand bei der (Alt-)Datenbereinigung betrieben werden. Im zweiten Schritt ging es um die Erstellung der Komplettwerkzeuge. Dann kam die Realisierung der Mastercam-Schnittstelle und schließlich die Einbindung der Zoller-Messgeräte sowie der Gühring Werkzeugschränke hinzu.

Roll-out begann maschinenbezogen vor zwei Jahren

In der Kürze der Zeit wurden rund 4600 Komplettwerkzeuge digital mit allen Technikdaten erstellt. Jedes Komplettwerkzeug wird für die drei verwendeten Spindeltypen erstellt. Dies erleichtert den schnellen Maschinenwechsel, was immer wieder erforderlich ist, meint Griesbaum. Der Roll-out begann vor zwei Jahren und fand maschinenbezogen statt. Er ist zwar noch nicht ganz abgeschlossen, aber: „Die Einführung des Tooldirector VM von etwa 18 Monate ist eine realistische Zeit“, betont Griesbaum. Er lobt die zielorientierte, sich ergänzende Zusammenarbeit mit Felber.

Als Softwareprofi hatte er bei allen Wünschen nach (Sonder-)Funktionalität immer auch die Wartungs- und Pflegefreundlichkeit der Standardsoftware im Auge. „Die Einteilung in die einzelnen Prozessschritte im Sinne eines Werkzeug-Lifecycle-Managements hat uns einen großen Nutzen gebracht“, sagt Griesbaum zufrieden, und Felber fügt hinzu: „Aufgrund der umfassenden Konfigurationsmöglichkeiten kann sich das Coscom-Portfolio den unterschiedlichen Arbeitsweisen unserer Kunden sehr gut anpassen.“ Und wie steht Armbruster zur TCI-Technologie von Coscom? Es sei eine wunderbare Technologie, um weitere Systeme Schritt für Schritt in die Prozesskette einzubinden; allerdings, so Felber, spüre der Anwender in seiner täglichen Arbeit davon nichts – tja, so perfekt funktioniert TCI. So ist es auch bei Armbruster. Insgesamt ist der Tool-director VM bei Armbruster an 15 Arbeitsplätzen installiert. Sogar die kaufmännische Abteilung hat einen Arbeitsplatz, beispielsweise um nachzuprüfen, ob die im Tooldirector VM hinterlegten Rabatte mit denen übereinstimmen, die in den Rechnungen über die Werkzeuglieferungen ausgewiesen wurden.

Die Knopfdrucklösung für Wiederholteile ist beeindruckend

Über eine .CSV-Anbindung werden die Stammdaten aus dem ERP-System zum Tooldirector VM übertragen und zwar einmal am Tag. Insgesamt werden Daten aus einem Pool von 22.500 Artikeln abgeglichen, die der Gruppe „Fertigung“ im ERP-System bei Armbruster angehören. Mehr als 1350 NC-Programme, teilweise mit mehreren Arbeitsgängen, wurden seit der Einführung der neuen Coscom-Toolmanagement-Prozesslösung programmiert. Sie alle haben eine Werkzeug-Rüstliste, die zum Rüsten und Abrüsten der Bearbeitungszentren genutzt wurde. Bei Armbruster sind zwischen 60 und 70 % der Aufträge Wiederholaufträge – für diese wiederkehrenden Umsatzträger ist das Coscom-Infrastruktursystem eine Knopfdrucklösung. Kein Wunder also, dass das geplante Umsatzwachstum von Armbruster im unteren zweistelligen Prozentbereich für dieses Jahr keine Utopie, sondern in greifbarer Nähe ist.

Dr. Bernhard Valnion ist Fachjournalist in München; weitere Informationen: Coscom Computer GmbH 85560 Ebersberg

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